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Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Kolbenpumpe nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 44 42 737 A1 ist
eine gattungsgemäße Kolbenpumpe
bekannt, deren Einlassventil automatisch montierbar ist. Die gewissermaßen integrierte
Anordnung von dem Einlassventil innerhalb von dem rohrförmigen Inneren
von dem Kolben ermöglichen
eine kurze Kolbenbaulänge,
und folglich einen kompakten Aufbau im Vergleich mit Kolbenpumpen,
bei denen das Einlassventil vor dem Kolben angesiedelt ist. Die
Rückstellfunktion
für den
Kolben wird von einem, außerhalb
von einem Verdrängungsraum
angeordneten, Koppelring übernommen,
der einander im wesentlichen gegenüber liegende, und gleichsinnig
angetriebene, Kolben miteinander verbindet. Zur Sicherung von dem
Einlassventil innerhalb einer Längsbohrung
im Kolbeninneren dient eine druckmitteldurchlässige, axial totraumsparend also
flach ausgebildete, Kappe, welche das Ende von dem Kolben übergreift,
und in radialer Richtung eine Hinterschneidung vom Kolben formschlüssig hintergreift.
Zu diesem Zweck wird unter anderem eine Rastverbindung unter Verwendung
von Rastkrallen vorgeschlagen. Die Kappe kann dazu dienen, bei der Erzeugung
von Rückstellkräften für den Ventilkörper, mitzuwirken.
Zur Sicherung von einem Dichtungsring weist die Kolbenumfangsfläche etwa
mittig zwischen dem Ende vom Kolben und einem Exzenter eine Hinterschneidung
(Nut) auf, in die der Dichtungsring eingeknöpft ist.
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Ausgehend
von dem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Kolbenpumpe mit einem mindestens unverändert guten Wirkungsgrad vorzuschlagen,
welche eine noch weiter verbesserte Montage im Sinne einer fertigungsoptimierten
Herstellung ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem
das verdrängungsraumseitige
Ende vom Kolben einen Dicht- oder Führungsring trägt, und
dass die Kappe wenigstens ein Mittel umfasst, um den Dicht- oder
Führungsring
formschlüssig
an dem Kolben zu sichern. Die Erfindung ermöglicht infolge erstmaliger
Mehrfachfunktion der Kappe ein fertigungsoptimiertes Design, wobei
weiterhin ein so genanntes Totvolumen stark eingeschränkt ist.
Denn die Kappe dient nicht nur dazu, das Einlassventil im Kolbeninneren
zu sichern, sondern ferner dazu, den Dicht- und/oder Führungsring am Kolben zu halten.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Kappe derart ausgestaltet,
dass das Mittel einen Anschlag für
den Dicht- oder Führungsring
aufweist, wobei der Dicht- oder Führungsring axial an den Anschlag
anlegbar ist.
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Die
Kappe ist mit Vorteil aus streifenförmigem Blechwerkstoff auf umformtechnischem,
spanlosem Wege kostengünstig
gefertigt, wobei der Anschlag an einem Schenkel ausgebildet ist,
und der Schenkel quer zu der Längsbohrung,
vorzugsweise rechtwinklig dazu, abgekröpft ist. Die erlaubt eine weitgehend
fehlerfreie Reproduktion mit geringen Herstellungsabweichungen,
die im wesentlichen nur von den Blechqualitäten abhängen.
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Indem
der Schenkel axial federelastisch an dem Dicht- oder Führungsring
anliegt, nimmt dieser eine definierte und gesicherte Position ein.
Es versteht sich, dass die Schenkel so dimensioniert sind, dass
diese bei einem Kolbenrückhub
nicht einfach plastisch deformiert werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist eine Kappe mehrere, am
Umfang regelmäßig oder
unregelmäßig verteilt
angeordnete Schenkel mit jeweils einem Anschlag für den Dicht- und/oder Führungsring
auf. Die Anzahl der Anschläge
ist bevorzugt ungerade, beispielsweise sind mindestens drei Anschläge vorgesehen,
so dass eine stabile Auflage gewährleistet
ist.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der Kolben an seinem Umfang einen abgestuften Absatz
als Sitz für
das Dicht- und Führungsband
aufweist, und dass der Sitz eine Umfangsnut zur formschlüssigen Sicherung
von der Kappe aufweist. Weil der Sitz an dem verdrängungsraumseitigen
Ende angeordnet ist, wird eventuellen Kipptendenzen von dem Kolben
wirksam vorgebeugt.
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Wenn
die Kappe zwischen den Schenkeln im wesentlichen konzentrisch zu
der Längsbohrung
angeordnete, Segmente aufweist, welche zwischen den Dicht- und Führungsring
und den abgestuften Sitz eingeführt
sind, kann durch diese Maßnahme
der Dichtungsanpressdruck beeinflusst werden. Wenn dadurch bewirkt
wird, dass der in dem Verdrängungsraum
wirksame Druck zwischen Sitz und Dichtungs- oder Führungsband
gelangt, wird eine selbstverstärkende
Wirkung erzielt. Für
eine Schnappbefestigung ist abgeschrägt sowie radial einwärts gefalteter
Rastschenkel zum Rasteingriff in die Umfangsnut jeweils an dem Segment
vorgesehen.
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Jeder
der Rastschenkel kann derart schräg von dem Segment abgekröpft sein,
dass eine Aufweitschräge
für den
Rastschenkel gebildet ist, welcher eine axial gerichtete Montagesteckbewegung der
Kappe auf das verdrängungsraumseitige
Ende von dem Kolben – infolge
elastisch ausweichender Deformation – nicht behindert, bis das
Einschnappen von einem Ende jedes Rastschenkels in die Umfangsnut
von dem Kolben ermöglicht
ist, und dass jeder Rastschenkel, nach dessen Einschnappen, eine umgekehrt
gerichtete Demontagebewegung formschlüssig behindert.
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Weitere
Einzelheiten, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
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1 einen
Ausschnitt der Radialkolbenpumpe im Längsschnitt, und
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2 eine
Einzelheit der Radialkolbenpumpe in vergrößerter Darstellung.
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Eine
exzentergetriebene Radialkolbenpumpe 1 für ein hydraulisches
System, insbesondere für eine
Fahrzeugbremsanlage, umfasst einen Aufnahmekörper 2 mit wenigstens
zwei, im wesentlichen diametral zu einem Exzenter 3 angeordneten,
rohrförmigen
Kolben 4. Die gegenüberliegenden
Kolben 4 sind im wesentlichen – gegebenenfalls bis auf eine
so genannte Deaxierung ihrer Aufnahmebohrungen 7 in Relation
zu dem Exzenter 3 – symmetrisch
ausgeführt,
so dass zur Vereinfachung in der Zeichnung lediglich eine Seite
dargestellt ist.
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Die
Kolben 4 nehmen jeweils innerhalb einer abgestuften Längsbohrung 5 ein
Einlassventil 6 auf, das zusammen mit dem Kolben 4 in
der Aufnahmebohrung 7 oszillatorisch bewegbar angeordnet
ist, und in einem oberen Totpunkt weitgehend vollständig einen
Verdrängungsraum 8 ausfüllt, und
zur Rückstellung
in einen unteren Totpunkt einen Koppelring 9 aufweist,
der in einem Kurbelraum 10 angeordnet ist, und die zwei
Kolben 4 koppelt, wobei das Einlassventil 6 einen
Ventilkörper 11 und
einen Ventilsitz 12 umfasst, und dazu dient, den Verdrängungsraum 8 entweder
in Abhängigkeit
von einer auf den Ventilkörper 11 einwirkenden
Druckdifferenz mit einem Saugpfad 13 zu verbinden, oder
den Verdrängungsraum 8 in Abhängigkeit
von einer auf den Ventilkörper 11 einwirkenden
Druckdifferenz von dem Saugpfad 13 zu trennen, wobei der
Ventilkörper 11 permanent
elastisch in Richtung Ventilsitz 12 vorgespannt ist, und wobei
eine druckmitteldurchlässige
Kappe 14 an einem verdrängungsraumseitigen
Ende 15 an dem Kolben 4 befestigt ist, um das
Einlassventil 6 formschlüssig in der Längsbohrung 5 zu
halten.
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Durch
die zumindest rohrartig hohl ausgebildete Kolbenbauform, mit einer
integrierten Anordnung von dem Einlassventil 6, wird das
Kolbeninnere – fertigungstechnisch
günstig – als Aufnahme
für Teilbestandteile
des Saugtrakts genutzt, und gleichzeitig wird eine verkürzte axiale
Baulänge
von dem Kolben 4 mittels Verkürzung von einem Saugpfad 13 ermöglicht.
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Der
Saugpfad 13 erstreckt sich folglich durch den Kolben 4 hindurch,
und umfasst die vorrangig axial gerichtete Längsbohrung 5, welche
exzenterseitig eine nicht weiter bezeichnete Querbohrung schneidet,
die wiederum in einen erweiterten Ringraum 16 mündet, welcher
mit einer Druckmittelquelle verbunden ist. Bei dieser nicht gezeichneten Druckmittelquelle
kann es sich prinzipiell um einen Tank, Druckmittelspeicher wie
beispielsweise einen drucklosen oder druckbeaufschlagten Vorratsbehälter, einen
Hauptzylinder, eine Vorladepumpe oder irgend eine anders geartete
Druckmittelquelle handeln.
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Der
Kolben 4 ist durch wenigstens einen Dicht- und/oder Führungsring 17 gegenüber der
Aufnahmebohrung 7 abgedichtet. Der Dicht- und/oder Führungsring 17 weist
zu nachstehend noch genauer erläuterten
Zwecken eine plane Vorderseite und im übrigen eine rechteckförmige Gestalt
auf. Der Kolben 4 separiert – vergleichbar einem Einlassventil 6 – den Verdrängungsraum 8 vom
Saugpfad 13. Jedoch erfolgt durch den Dicht- und/oder Führungsring 17 prinzipiell
keine Ventilierung. Zu Halterung ist der Kolben 4 am verdrängungsraumseitigen
Ende 15 mit einem abgestuften Sitz 22 versehen.
Der Dicht- und/oder Führungsring 17 ist
zur einfachen Montage – ausgehend
von dem verdrängungsraumseitigen
Ende 15 – gegen
eine Schulter 23 schiebbar. Bei der dargestellten Ausführung ist
zwischen der einstückig
am Kolben 4 angeordneten Schulter 23 und dem Dicht- und/oder Führungsring 17 ein
so genannter Stützring 24 eingefügt.
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Der
Verdrängungsraum 10 steht über ein – ebenfalls
als Rückschlagventil
ausgebildetes – Druckventil 18 mit
einem Druckpfad 19 eines Versorgungskreises vom hydraulischen
System in Verbindung.
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Nachstehend
wird das Einlassventil 6 im Detail beschrieben. Es umfasst
den innen am Kolben 4 angeordneten Ventilsitz 12 und
den daran zur Anlage kommenden Ventilkörper 11, welcher mittels
einer Ventilfeder 20 gegen den Ventilsitz 11 vorgespannt ist.
Die Ventilfeder 20 stützt
sich an einem Boden 21 von der Kappe 14 ab. Die
Kappe 14 ist mit wenigstens einem Mittel zur axial formschlüssigen Lagesicherung
von dem Dicht- und/oder Führungsring 17. versehen.
Jedes Mittel verfügt über einen
Anschlag 11. Jeder Anschlag 11 kann mit Vorteil
jeweils von mehreren, im wesentlich konzentrisch zu der Längsbohrung 5 angeordneten,
und axial gerichteten Segmenten 26, 27 nach radial
außen
gerichtet angeordnet sein. Die Segmente 26, 27 sind
primär
dafür gedacht,
axial in einen Spalt zwischen Dicht- und/oder Führungsring 17 einzugreifen.
Eine radiale Erstreckung von dem Anschlag 11 kann so gering
wie möglich
gehalten werden, indem jeder Anschlag 11 lediglich als
nach radial außen
weisende Prägung,
Falz oder ähnliche
Umformung mit gewisser Radialausdehnung einstückig an einem Segment 26, 27 ausgebildet
ist, die ausreichend ist, als Anschlag 11 zu fungieren,
um so Axialbewegungen von dem Dicht- und/oder Führungsring 17 in Relation
zu dem Kolben 4 zu unterbinden.
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Bei
der zeichnerisch dargestellten Ausführungsform weist die Kappe 14 ausgehend
von dem Boden 21 jedoch radial abgekröpfte Schenkel 29, 30 auf,
welche jeweils den Anschlag 11 tragen. Mehrere Anschläge 11 dienen
jeweils zur Verteilung der wirkenden Kräfte und ermöglichen eine vergleichmäßigte stabile
Anlage am Dicht- und/oder Führungsring 17 in
Zusammenhang mit allen denkbaren Ausführungsformen. Wie bei den Segmenten 26, 27 wird
eine unregelmäßige Anzahl
von Schenkeln 29, 30, beispielsweise drei Schenkel,
angestrebt, weil dadurch eine statisch bestimmte Anlage, sowie eine
großzügige Tolerierung
ermöglicht
wird, was wiederum hilft, Kosten zu senken. Jeder Schenkel 29, 30 ist
zumindest in einem Teilbereich quer zu der Längsbohrung 5, gewissermaßen rechtwinklig
dazu, abgekröpft,
um eine plane Anlage an einer planen Vorderseite vom Dicht- und/oder Führungsring 17 zu
ermöglichen.
Prinzipiell ist es denkbar den quer abgekröpften Abschnitt kurz, und folglich
jeden Schenkel 29, 30 mit einem stark verkürzten Hebelarm
vergleichsweise starr auszubilden. Denn durch die verkürzte Ausbildung
von dem abgekröpften
Abschnitt wird der wirksame Hebelarm reduziert.
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Insgesamt
erfolgt die Sicherung vom Dicht- und/oder Führungsring am Kolben weitgehend
steif sowie hysteresefrei.
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Eine
formschlüssige
Sicherung von der Kappe 14 an dem Kolben 4 erfolgt
bei jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele,
indem der Kolben 4 beispielsweise mehrere, nach radial
außen
offene, Ausnehmungen oder eine, nach radial außen offene, Umfangsnut 31 aufweist.
Wenn die Kappe 14 mehrere, radial nach innen in Richtung
Umfangsnut 31 weisende, Rastschenkel 32 mit einer
schrägen Aufweitrampe 33 aufweist,
welche eine axial gerichtete Montagesteckbewegung von der Kappe 14 in Relation
zu dem Kolben 4 nicht behindert, weil eine elastische Ausweichbewegung
von dem Rastschenkel 32 erfolgt, und wobei erst nach überschreiten
einer vorgegebenen Montagesteckbewegung jeder Rastschenkel 32 mit
einem Ende 34 formschlüssig
in die offene Umfangsnut 31 einrastet, und dadurch eine
umgekehrt gerichtete Demontagebewegung auf formschlüssigem Weg
behindert. Zur Unterstützung von
elastischen Aufweitbewegungen ist eine verdrängungsraumseitige Stirnseite
von dem Kolben 4 mit einer Fase oder einer Abrundung versehen,
auf der die Aufweitrampe 33 abgleitet. Durch den beschriebenen
Befestigungsmechanismus wird eine sichere und kostengünstige Arretierungsmöglichkeit infolge
eines einfachen Rastvorgangs ermöglicht, ohne
dass es irgendwelcher nachgelagerter Verstemm- oder Drückvorgänge nach
dem zusammen führen
der einzelnen Bauteile bedarf. Durch diese Bauweise kann innerhalb
einer automatisierten Fertigung beispielsweise eine Drück- oder
Verstemmstation rationalisiert werden, denn die notwendigen Halte-
und Befestigungsmaßnahmen
sind bereits konstruktiv an den weitestgehend vollautomatisch gefertigten
Einzelteilen ausgebildet. In der Konsequenz ergibt sich folglich
eine – um
wenigstens eine Fertigungsstation – verringerte Fertigungstiefe
im Rahmen der Einzelteilmontage.
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Weil
die Einheit so ausgebildet ist, dass der Dicht- und/oder Führungsring
ohne jegliche Dehnung einfach auf seinen Sitz 22 aufgefädelt werden
kann, und dass sein Befestigungsmittel (die Kappe 14) erst nach
einer vorbestimmten relativen Montagesteckbewegung mittels Einschnappen
wirksam wird, ist eine Beschädigung
während
dem Montageprozess ausgeschlossen. Gleichzeitig ist eine einfache
und reproduzierbare Rückmeldung über einen
Befestigungs- oder Lösezustand
von der Kappe 14 ermöglicht.
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Die
Herstellung von der Kappe 14 erfolgt bevorzugt durch spanlose
stanz- und umformtechnische Maßnahmen
unter Verwendung von einem flachen metallischen Blechwerkstoff als
Ausgangswerkstoff. Aus diesem Rohstoff werden Ronden ausgetrennt,
die für
die Weiterverarbeitung zu der komplex geformten Kappe 14 heran
gezogen werden.
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Die
Erfindung ermöglicht
im Vergleich mit seriell vor einem Kolben angeordneten Einlassventilen, die
in dem Verdrängungsraum
angeordnet sind, ein besonders geringes Totvolumen bei einfacher
und reproduzierbarer Herstellbarkeit.
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- 1
- Radialkolbenpumpe
- 2
- Aufnahmekörper
- 3
- Exzenter
- 4
- Kolben
- 5
- Längsbohrung
- 6
- Einlassventil
- 7
- Aufnahmebohrung
- 8
- Verdrängungsraum
- 9
- Koppelring
- 10
- Kurbelraum
- 11
- Ventilkörper
- 12
- Ventilsitz
- 13
- Saugpfad
- 14
- Kappe
- 15
- Ende
- 16
- Ringraum
- 17
- Dicht-
und/oder Führungsring
- 18
- Druckventil
- 19
- Druckpfad
- 20
- Ventilfeder
- 21
- Boden
- 22
- Sitz
- 23
- Schulter
- 24
- Stützring
- 25
- Anschlag
- 26
- Segment
- 27
- Segment
- 28
- Spalt
- 29
- Schenkel
- 30
- Schenkel
- 31
- Umfangsnut
- 32
- Rastschenkel
- 33
- Aufweitrampe
- 34
- Ende