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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung umfassend einen
zwischen einem ersten Endpunkt und einem zweiten Endpunkt bewegbar angeordneten
Kolben zum Fördern des Fluides, ein Leitungssystem zum
Leiten des Fluides durch die Vorrichtung, und ein zwischen einer
den Fluss des Fluides freigebenden Öffnungsposition und
einer den Fluss des Fluides unterbrechenden Verschlussposition bewegbares
Verschlusselement zum wahlweisen Freigeben des Flusses des Fluides
durch die Vorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.
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Derartige
Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden
in verschiedenen Bereichen der Technik verwendet. Eine wichtige
Anwendung ist die Verwendung in Fahrzeugbremssystemen, bei denen
als Fluid Hydraulikflüssigkeit zum Betreiben der Fahrzeugbremssysteme
verwendet wird. In einigen Bremssystemen wird dabei die Hydraulikflüssigkeit
auf einen Druck von bis zu 200 bar verdichtet. Um diesen Druck aufbauen
zu können, wird zunächst die zu verdrängende
Hydraulikflüssigkeit einem Druckraum zugeführt.
Durch eine Bewegung des Kolbens wird die inkompressible Hydraulikflüssigkeit
auf den gewünschten Druck gebracht. Bei der anschließenden
Entspannung tritt das Problem auf, dass in der Hydraulikflüssigkeit
gelöste Luft ausgasen kann, was dazu führt, dass
die Vorrichtung keine oder nur eine verminderte Förderleistung
aufbauen kann. Als unmittelbare Folge davon kann das Bremssystem
nicht mehr oder nicht mehr mit der gewünschten Sicherheit
betrieben werden.
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Bei
niedrigen Temperaturen ist das Vorhandensein von Luft in der Hydraulikflüssigkeit
besonders kritisch. Bei niedrigen Temperaturen erhöht sich die
Viskosität der Hydraulikflüssigkeit, so dass diese der
Pumpe einen höheren Widerstand entgegensetzt. Als Folge
davon sinkt die Förderleistung der Pumpe bzw. das geförderte
Volumen der Hydraulikflüssigkeit. Die Wahrscheinlichkeit,
dass sich den Leitungen des Bremssystems Abschnitte bilden, die
nur aus Luft bestehen, steigt und damit auch die Wahrscheinlichkeit,
dass das Bremssystem ausfällt oder nur mit verminderter
Leistung betrieben wird. Verstärkt wird das Problem dadurch,
dass bei niedrigen Temperaturen die Dichtungen des Bremssystems schrumpfen
und damit mehr Luft eintreten kann.
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Die
Menge der in der Hydraulikflüssigkeit gelösten
Luft kann dadurch minimiert werden, dass die Hydraulikflüssigkeit
unter Vakuum in das Bremssystem gefüllt wird. Dieses Befüllungsverfahren
ist allerdings aufwendig und bietet nur dann Vorteile, wenn das
Bremssystem auch wirksam abgedichtet ist, so dass keine Luft eintreten
kann. Weiterhin hat dieses Verfahren den Nachteil, dass es zwar
in den Werken der Hersteller durchgeführt werden kann,
allerdings nicht notwendigerweise beim Verwender selbst, wenn er
die Hydraulikflüssigkeit auswechseln muss.
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Eine
weitere Möglichkeit, die absolute, im Bremssystem vorhandene
Menge von Luft zu minimieren, besteht darin, das Volumen eines Schadraumes
soweit wie möglich zu reduzieren. Als Schadraum wird der
Abschnitt des Druckraums bezeichnet, der noch übrig bleibt,
wenn sich der Kolben an seinem ersten Endpunkt, auch als oberer
Totpunkt (OT) bezeichnet, befindet. Mit der Verringerung des Schadraums
verringert sich auch das Volumen der zu verdrängenden Hydraulikflüssigkeit,
wodurch die beim Entspannen ausgasende Luftmenge reduziert wird.
Das Volumen des Schadraums, auch als Schadvolumen bezeichnet, kann
allerdings nicht beliebig verringert werden, da zur Unterbringung
und Lagerung beispielsweise des Verschlusselementes ein gewisser
Bauraum benötigt wird. So ist z. B. aus der
DE 10 2004 037 146 A1 eine
Kolbenpumpe bekannt, bei der bereits Versuche unternommen wurden,
das Schadvolumen zu reduzieren, jedoch weist diese Vorrichtung immer
noch eine Vielzahl von Bauteilen auf, die sich im Schadraum befinden,
beispielsweise eine Rückstellfeder sowie ein scheibenartiges Halteelement.
Die Notwendigkeit der Verwendung dieser Bauteile setzt der Minimierung
des Schadvolumens eine bestimmte Grenze.
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Ausgehend
vom Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der das Schadvolumen weiter
reduziert werden kann, so dass die oben diskutieren Nachteile der
aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zumindest reduziert
werden.
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Gelöst
wird die Aufgabe durch Mittel zum Ausbilden einer vom Fluid auf
das Verschlusselement übertragbaren Kraft zum Bewegen des
Verschlusselements in Richtung der Verschlussposition, wenn sich
der Kolben in Richtung des ersten Endpunktes bewegt. Aufgrund der
erfindungsgemäßen Gestaltung der Mittel müssen
keine zusätzlichen Bauteile vorgesehen werden, mit denen
das Verschlusselement in irgendeiner Weise betätigt bzw. bewegt,
insbesondere in Richtung seiner Verschlussposition bewegt wird.
Die Bewegung des Verschlusselements zwischen seiner Verschluss-
und seiner Öffnungsstellung erfolgt erfindungsgemäß ausschließlich
aufgrund der in der Vorrichtung herrschenden Strömungs-
und Druckverhältnisse. Folglich wird kein Bauraum beispielsweise
von Rückstellfedern in Anspruch genommen, weshalb der Schadraum
bzw. das Schadvolumen weiter reduziert werden kann. Mit der erfindungsgemäß erreichbaren
Reduzierung des Schadvolumens ist es möglich, die Vorrichtung
bei Temperaturen von bis zu –40°C zuverlässig
zu betreiben. Eine Vakuumbefüllung ist hierzu nicht notwendig,
kann aber dennoch durchgeführt werden, um den Anteil der
sich im Bremssystem befindenden Luft nochmals zu verringern. Dadurch dass
keine Bauteile auf das Verschlusselement wirken, ist es möglich,
die erfindungsgemäße Vorrichtung so zu montieren,
dass sich das Verschlusselement aus seiner Verschlussposition bewegt,
wenn die Vorrichtung nicht betrieben wird. Dazu wird die Vorrichtung
so montiert, dass die Längsachse des Kolbens parallel zur
Wirkrichtung der Schwerkraft verläuft. Aufgrund der Schwerkraft
wird das Verschlusselement aus seiner Verschlussposition bewegt.
Dies hat den Vorteil, dass bei Vakuumbefüllung, bei der
zunächst die Luft aus dem Leitungssystem der Vorrichtung
entfernt und anschließend das Leitungssystem befüllt
wird, auch der Druckraum evakuiert wird.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der das Leitungssystem
eine im Kolben ausgebildete Durchleitung zum Durchleiten des Fluides
durch den Kolben umfasst, wird dadurch weitergebildet, dass die
Mittel einen Abschnitt in der Durchleitung zum Aufnehmen des Verschlusselements
im Kolben umfassen. Durch die Möglichkeit, das Verschlusselement
im Kolben zu integrieren, kann das Schadvolumen weiter reduziert
werden. Der Kolben kann nahezu vollständig bis zur entsprechenden
Begrenzungswand des Druckraums vorgeschoben werden, ohne dass sich
Bauteile störend auswirken würden.
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Vorteilhafterweise
wird die erfindungsgemäße Vorrichtung, deren Durchleitung
einen ersten Durchmesser aufweist, dadurch fortgebildet, dass der
Abschnitt einen zweiten Durchmesser aufweist, der größer
als der erste Durchmesser ist. Durch den Unterschied in den Durchmessern
des Abschnitts und der Durchleitung kann der Fluss der Flüssigkeit in
den Druckraum auf einfache Weise freigegeben bzw. unterbunden werden.
Dazu weist das Verschlusselement einen Durchmesser auf, der im Wesentlichen
dem zweiten Durchmesser des Abschnitts entspricht, so dass das Verschlusselement
einfach in den Abschnitt eingesetzt werden kann und von diesem seitlich
geführt wird. Befindet sich nun das Verschlusselement an
der Stelle, an welcher sich die Durchmesser verändern,
schließt das Verschlusselement die Durchleitung ab, wodurch
der Fluss des Fluides in den Druckraum unterbrochen wird. Diese
Art der Verschlussmöglichkeit ist einfach zu fertigen und arbeitet
zuverlässig.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch weitergebildet,
dass die Mittel eine in den Abschnitt mündende Bohrung
umfassen. Mithilfe dieser Bohrung wird die Strömung des
Fluides so umgelenkt, dass sie beschleunigt wird, wenn das Fluid
aus dem Druckraum zurück in den Zuführkanal fließen
will. Derartige Situationen treten dann auf, wenn der Kolben am
zweiten Endpunkt bzw. am unteren Totpunkt seine Bewegungsrichtung ändert und
sich in Richtung des ersten Endpunktes bzw. des oberen Totpunktes
bewegt. Die beschleunigte Strömung wirkt so auf den Verschlusskörper,
dass dieser vom Fluid mitgerissen wird und die Durchleitung verschließt.
Die Bohrung ist sehr einfach zu fertigen, weshalb diese Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung kostengünstig ist und dennoch
verlässlich arbeitet.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, welche weiterhin ein Rückstellelement
zum Rückstellen des Kolbens in Richtung des zweiten Endpunktes
umfasst, wird dadurch weitergebildet, dass der Kolben eine Ausnehmung
zur Aufnahme des Rückstellelements umfasst. Die Verwendung
des weiteren Rückstellelements sorgt dafür, dass
der Kolben sicher in Richtung des zweiten Endpunktes bewegt wird,
solange keine Kraft in die entgegensetzte Richtung wirkt, die größer
als die Rückstellkraft des Rückstellelements ist.
Auf diese Weise kann die Gestaltung des Antriebes für den
Kolben vereinfacht werden. Die Verwendung eines einfachen Exzenters ist
möglich, so dass auf die Verwendung eines mechanisch aufwändigeren
Pleuels verzichtet werden kann. Diese Maßnahme macht zum
einen das Bauteil einfacher, zum anderen kann die Vorrichtung kompakter
ausgeführt werden. Die Anordnung des Rückstellelements
in der Ausnahme trägt ebenfalls dazu bei, den Schadraum
zu minimieren. Dabei ist die Ausnehmung so gestaltet, dass sie das
Rückstellelement nahezu vollständig umschließt,
wenn es am oberen Totpunkt des Kolbens bis auf seine Blocklänge
zusammengestaucht ist. Die Blocklänge bezeichnet die Länge,
welche eine Feder aufweist, wenn sie bis zum Maximum gestaucht ist.
Auch dadurch wird das Schadvolumen bzw. das Volumen des Fluides
im Schadraum reduziert.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung wird dadurch weitergebildet,
dass die Bohrung zwischen der Ausnehmung und dem Abschnitt verläuft.
Dadurch wird das Fluid so geführt, dass die Kraft, die
sie auf das Verschlusselement ausübt, bei der entsprechenden
Bewegung des Kolbens in Richtung seines oberen Totpunktes verstärkt
wird, so dass das Verschlusselement sicher und effektiv in Richtung
seiner Verschlussposition bewegt wird. Die erfindungsgemäße Anordnung
der Bohrung lässt sich einfach und damit kostengünstig
fertigen und benötigt keine speziellen Werkzeuge oder Fertigungsschritte.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung verläuft die Bohrung im Wesentlichen senkrecht
zu einer Längsachse des Kolbens. Dieser Verlauf der Bohrung
lässt sich im Vergleich zu in Bezug auf die Längsachse
des Kolbens nicht senkrecht verlaufenden Bohrungen besonders einfach
fertigen. Alternativ kann die Bohrung auch einen schrägen
Verlauf bezogen auf die Längsachse des Kolbens aufweisen.
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Vorteilhaft
ist es ferner, das weitere Rückstellelement in Form einer
Feder mit rechteckigem Querschnitt auszugestalten. Unter Verwendung
von Federn mit rechteckigem Querschnitt können dieselben Blocklängen
realisiert werden wie mit Federn mit rundem Querschnitt. Das größere
Volumen einer Feder mit rechteckigem Querschnitt reduziert zusätzlich das
Schadraumvolumen.
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Vorteilhafterweise
weist die Vorrichtung mindestens ein Anschlagelement zum Festlegen
der Öffnungsposition oder Verschlussposition des Verschlusselements
im Abschnitt oder in der Durchleitung auf. Durch das Festlegen mindestens
einer dieser Positionen wird verhindert, dass das Verschlusselement
unkontrolliert in der Durchleitung oder sogar im Druckraum bewegt
wird. Insbesondere wird ein Herausfallen des Verschlusselementes
aus der Durchleitung oder aus dem Abschnitt verhindert. Dabei kann
das Anschlagelement so gestaltet sein, dass ein ausschließlich
mechanischer Kontakt zwischen dem Anschlagelement und dem Verschlusselement
hergestellt wird, sobald letzteres die Öffnungs- oder die
Verschlussposition erreicht. Es ist ebenfalls möglich,
dass sich das Anschlagelement und das Verschlusselement dichtend
berühren. Bei letzterer Alternative kann auf den Abschnitt
verzichtet werden, so dass der Kolben insgesamt einfacher gefertigt
werden kann.
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Vorteilhafterweise
ist das Verschlusselement im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet.
Kugelförmige Verschlusselemente sind sehr gebräuchlich und
daher einfach und kostengünstig zu beschaffen. Weiterhin
weisen sie den Vorteil auf, dass ihre Ausrichtung nicht kontrolliert
werden muss, da sie in jeder Ausrichtung gleichwirkend sind.
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Weiterhin
vorteilhaft ist es, wenn das Verschlusselement im Wesentlichen zylinderförmig
ausgebildet ist. Die zylinderförmige Ausgestaltung des Verschlusselements
ermöglicht es, seine Ausbreitung in Richtung der Längsachse
des Kolbens zu minimieren, wodurch der Schadraum im Vergleich zu
einer kugelförmigen Ausgestaltung des Verschlusselements
weiter reduziert werden kann.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
die über einen Druckraum zum Verdichten des Fluides verfügt,
zeichnet sich durch ein weiteres Verschlusselement zum wahlweisen
Freigeben des Flusses des Fluides aus dem Druckraum hinaus. In dieser
Ausgestaltung eignet sich die Vorrichtung insbesondere zum Verdrängen
des Fluides, beispielsweise Hydraulikflüssigkeit. Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, bei der das weitere Verschlusselement
zwischen einer den Fluss des Fluides freigebenden ersten Endstellung
und einer den Fluss unterbrechenden zweiten Endstellung bewegbar
ist, wird durch ein Rückstellelement zum Rückstellen
des weiteren Verschlusselements in die zweite Endstellung weitergebildet. Durch
das weitere Rückstellelement, beispielsweise eine Feder,
wird erreicht, dass der Fluss der Hydraulikflüssigkeit
aus dem Druckraum nur dann freigegeben wird, wenn sich der Kolben
auch in Richtung des ersten Endpunktes bewegt. Ferner wird sichergestellt,
dass dann, wenn sich der Kolben in Richtung des zweiten Endpunktes
bewegt, keine Hydraulikflüssigkeit aus dem stromabwärts
der Vorrichtung liegenden Teil des Bremssystems in den Druckraum
zurückgesaugt wird.
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Eine
bevorzugte Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung umfasst
ein Einsatzelement zum Trennen des Druckraums von der Auslassleitung. Das
Einsatzelement ermöglicht auf einfache Art und Weise, die
Formgebung des Druckraums an die vorliegenden Anforderungen anzupassen.
So kann beispielsweise eine Ausnehmung zur Lagerung und Führung
des Rückstellelements vorgesehen werden, ohne dass eine
aufwendige Nachbearbeitung der Vorrichtungsraum selbst aufwendig
nachbearbeitet werden muss.
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Weiterhin
vorteilhaft ist es, wenn das Einsatzelement eine mit dem weiteren
Verschlusselement zusammenwirkende Öffnung zum Durchleiten
des Fluides aufweist. In dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
ist es möglich, das Einsatzelement in den Verschlussmechanismus
des Druckraums einzubeziehen, wodurch zum einen die Notwendigkeit der
Verwendung weiterer Bauteile entfällt, zum anderen aber
auch aufwändige Gestaltungen des Gehäuses der
Vorrichtung überflüssig werden. Folglich kann
die Vorrichtung einfacher und damit kostengünstiger gefertigt
werden.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Bremssystem
umfassend
- – ein Fluidreservoir zum
Vorhalten eines Fluides,
- – eine Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
- – einen Speicher zum Speichern des geförderten und/oder
verdichteten Fluides, und
- – eine Bremsanlage zum Verzögern eines Fahrzeuges.
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Ferner
betrifft ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren
zum Fördern und Verdichten von Fluiden wie Hydraulikflüssigkeit,
umfassend folgende Schritte:
- – Fördern
des Fluides mit Hilfe eines zwischen einem ersten Endpunkt und einem
zweiten Endpunkt bewegbar angeordneten Kolbens,
- – Leiten des Fluides durch die Vorrichtung mit einem
Leitungssystem,
- – wahlweises Freigeben des Flusses des Fluides durch
die Vorrichtung mit Hilfe eines zwischen einer den Fluss des Fluides
freigebenden Öffnungsposition und einer den Fluss des Fluides
unterbrechenden Verschlussposition bewegbaren Verschlusselements,
und
- – Ausbilden einer vom Fluid auf das Verschlusselement übertragbaren
Kraft zum Bewegen des Verschlusselements in Richtung der Verschlussposition,
mit Hilfe von Mitteln, wenn sich der Kolben in Richtung des ersten
Endpunktes bewegt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in
der angegebenen Abfolge ausgeführt, jedoch ist die Erfindung
nicht auf die angegebene Abfolge beschränkt.
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Die
Vorteile, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
erzielt werden, entsprechen denen, die für die erfindungsgemäße
Vorrichtung dargelegt wurden.
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Zeichnungen exemplarisch
anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erklärt.
Es zeigen
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1 ein
Flussdiagramm eines Bremssystems mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
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2 ein
erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einem kugelförmigen ersten Verschlusskörper,
und
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einem im Wesentlichen zylindrischen ersten Verschlusskörper.
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In 1 ist
ein Flussdiagramm eines Bremssystems 10 mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 12 gezeigt. Die Vorrichtung 12 ist
mit einem Fluidreservoir 14 verbunden, in dem das Fluid
vorgehalten wird, wobei es sich im beschriebenen Ausführungsbeispiel
um Hydraulikflüssigkeit handeln soll, ohne dass hieraus
eine Beschränkung der Vorrichtung 12 auf Hydraulikflüssigkeit
abgeleitet werden kann. Die anhand der Hydraulikflüssigkeit
beschriebene Wirkungsweise der Vorrichtung 12 gilt für
Fluide im Allgemeinen. Aus diesem Reservoir saugt die Vorrichtung 12 die
Hydraulikflüssigkeit an und fördert oder verdichtet
diese. Die verdichtete Hydraulikflüssigkeit kann je nach
Bedarf entweder einem Speicher 16 oder direkt einer Bremsanlage 18 zugeführt
werden. Die Bremsanlage 18 ist nicht im Detail dargestellt, umfasst
aber beispielsweise alle für das Bremsen eines Fahrzeuges
F notwendigen Einrichtungen wie Leitungen, Bremsen und Ventile.
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Die
in 2 dargestellte Vorrichtung 12 zum Fördern
und/oder Verdichten von Fluid, insbesondere von Hydraulikflüssigkeit
weist ein Gehäuse 20 auf, in welchen ein Kolben 30 entlang
seiner Längsachse L zwischen einem ersten und einer zweiten
Endpunkt beweglich angeordnet ist. Zum Rückstellen des
Kolbens 30 in seinen zweiten Endpunkt ist ein Rückstellelement 25 vorgesehen.
Das Gehäuse 20 besteht aus einem ersten Teil 22 und
einem zweiten Teil 24, die miteinander auf jede geeignete
Art verbunden sind. Durch die Zweiteilung des Gehäuses 20 wird die
Montage der Vorrichtung 12 vereinfacht. Im Gehäuse 20 sind
Anschlüsse 26 vorgesehen, mit denen die Vorrichtung 12 mit
dem Fluidreservoir 14 verbunden ist und durch welche die
Hydraulikflüssigkeit der Vorrichtung 12 zugeführt
werden kann. Die Anschlüsse 26 münden
in Verjüngungen 32 des Kolbens 30, welche
länglich gestaltet sind, so dass die Fluidkommunikation
mit den Anschlüssen 26 unabhängig von der
Stellung des Kolbens 30 gewährleistet ist.
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Die
Vorrichtung 12 weist ein Leitungssystem 34 zum
Leiten der Hydraulikflüssigkeit durch die Vorrichtung 12 auf.
Dieses Leitungssystem 34 umfasst Durchleitungen 36,
die sich im Kolben 30 befinden und mit den Verjüngungen
in Fluidkommunikation stehen. Die Durchleitungen 36 können
in Form von Bohrungen 44 ausgeführt sein, die
radial oder axial zur Längsachse L des Kolbens 30 verlaufen.
Die entlang der Längsachse L des Kolbens 30 verlaufende Durchleitung 36 hat
den Durchmesser D1 und geht in einen Abschnitt 38 über,
welcher den Durchmesser D2 aufweist, der größer
als D1 ist.
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In
diesem Abschnitt 38 ist ein Verschlusselement 40 angeordnet,
das in 1 kugelförmig gestaltet ist. Weiterhin
ist im Abschnitt 38 ein Anschlagelement 42 vorgesehen,
welches verhindert, dass das Verschlusselement 40 in Förderrichtung
des Fluides, die durch den Pfeil P angedeutet ist, aus dem Abschnitt 38 herausfällt.
Schlägt das Verschlusselement 40 am Anschlagelement 42 an,
so befindet es sich in der Öffnungsposition. Im dargestellten
Beispiel kann sich das Verschlusselement 40 entlang der
Längsrichtung des Kolbens 30 zwischen dem Anschlagelement 42 und
einer Stelle S bewegen, an der die Durchleitung 36 in den
Abschnitt 38 übergeht und sich der Durchmesser
von 01 auf 02 ändert. Befindet sich das Verschlusselement 40 an
dieser Stelle S, so befindet es sich in Verschlussposition. Weiterhin weist
der Abschnitt 38 mindestens eine Bohrung 44 auf,
die im Wesentlichen radial zur Längsachse L des Kolbens 30 verläuft.
Die Bohrung erstreckt sich vom Abschnitt in Richtung einer Ausnehmung 45 des
Kolbens 30. Andere Verläufe und Ausrichtungen
der Bohrung sind denkbar. Die Ausnehmung dient zum Aufnehmen des
Rückstellelements 25.
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Dem
Kolben 30 schließt sich in Förderrichtung
der Hydraulikflüssigkeit ein Druckraum 46 an, von
dem aus die Hydraulikflüssigkeit bei entsprechender Bewegung
des Kolbens verdrängt wird. Stromabwärts wird
der Druckraum 46 von einem Einsatzelement 48 abgeschlossen.
Das Einsatzelement 48 weist eine im Wesentlichen zylindrische
Form auf und wird vom ersten und zweiten Teil 22, 24 des
Gehäuses 20 fixiert. Das Einsatzelement 48 weist
eine Öffnung 50 auf, durch welche die Hydraulikflüssigkeit den
Druckraum 46 verlassen kann. Die Öffnung 50 wird
durch ein weiteres Verschlusselement 52 verschlossen, welches
durch ein weiteres Rückstellelement 62 vorgespannt
wird. Das weitere Rückstellelement 62 ist in einer
Vertiefung 53 des zweiten Teils 24 vom Gehäuse 20 gelagert.
Ebenfalls im zweiten Teil 24 des Gehäuses 20 ist
eine Auslassleitung 54 angeordnet, durch welche die Hydraulikflüssigkeit
die Vorrichtung 12 verlassen kann. Diese Auslassleitung 54 mündet
in mindestens einen Auslassanschluss 56, an dem nicht dargestellte
Leitungen, beispielsweise des Bremssystems 10, angeschlossen
werden können. Das Gehäuse 20 selbst
umfasst im dargestellten Beispiel zwei Dichtungen 58, durch
welches die Vorrichtung 12 gegenüber angrenzenden
Bauteilen und insbesondere gegenüber Luft abgedichtet werden kann.
Der Kolben 30 wird über Kolbendichtungen 60 abgedichtet,
die auf die Bewegungen des Kolbens 30 ausgelegt sind.
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Die
Förderung und die Verdichtung der Hydraulikflüssigkeit
geht folgendermaßen vonstatten: Im Beispiel, welches in 2 dargestellt
ist, bewegt sich der Kolben 30 in Richtung seines zweiten
Endpunktes, auch als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet, also entfernt
sich vom Einsatzelement 48. Der Kolben 30 wird
durch ein nicht dargestelltes Antriebsmittel, beispielsweise einen
Exzenter, entlang seiner Längsachse L bewegt. Das Verschlusselement 40 befindet
sich in seiner Öffnungsposition und gibt den Fluss der
Hydraulikflüssigkeit durch die Durchleitung 36 frei.
Erreicht nun der Kolben 30 seinen unteren Totpunkt, ändert
er seine Bewegungsrichtung und bewegt sich nun in Richtung des Einsatzelements 48. Die
sich im Druckraum 46 befindliche Hydraulikflüssigkeit
wird verdrängt. Das Verschlusselement 40 verschließt
nun die Durchleitung 36 und das weitere Verschlusselement 52 die Öffnung 50 des
Einsatzelements 48, so dass die zu verdichtende Flüssigkeit nicht
aus dem Druckraum 46 austreten kann. Das Verschlusselement 40 befindet
sich in seiner Verschlussposition an der Stelle S, an der die Durchleitung 36 in
den Abschnitt 38 übergeht bzw. wo sich der Durchmesser
von D1 auf D2 ändert. Die Verdrängung wird solange
fortgesetzt, bis der Kolben 30 seine ersten Endpunkt bzw.
seinen oberer Totpunkt (OT) erreicht hat, wobei der Druck der Flüssigkeit
im Druckraum 46 eine Kraft auf das weitere Verschlusselement 52 ausübt,
die größer ist als die Vorspannkraft des weiteren
Rückstellelements 62, so dass die Öffnung 50 freigegeben
wird. Die Hydraulikflüssigkeit kann nun in die Auslassleitung 54 eintreten
und die Vorrichtung 12 über die entsprechenden
Auslassanschlüsse 56 verlassen.
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Nach
Erreichen seines ersten Endpunktes oder seines oberen Totpunktes ändert
der Kolben 30 seine Bewegungsrichtung, so dass im Druckraum 46 ein
Unterdruck erzeugt und Hydraulikflüssigkeit angesaugt wird.
Das Verschlusselement 40 bewegt sich nun in seine Öffnungsposition
und schlägt nun gegen das Anschlagelement 42 an,
so dass der Druckraum 46 und die Durchleitung 36 in
Fluidkommunikation miteinander stehen. Gleichzeitig ist das weitere
Verschlusselement 52 geschlossen. Dieser Vorgang dauert
solange an, bis dass der Kolben 30 seinen unteren Totpunkt
bzw. den zweiten Endpunkt erreicht hat. Anschließend ändert
der Kolben 30 seine Bewegungsrichtung und das sich im Druckraum 46 befindliche
Fluid wird verdrängt. Dies setzt allerdings voraus, dass
das Verschlusselement 40 die Fluidkommunikation zwischen
Druckraum 46 und der Durchleitung 36 unterbricht,
also wieder seine Verschlussposition einnimmt. In dem Augenblick,
in dem der Kolben 30 seine Bewegungsrichtung ändert
und sich in Richtung seines oberen Totpunktes bewegt, neigt das
im Druckraum 46 befindliche Fluid dazu, zurück in
die Durchleitung 36 zu strömen. Aufgrund der erfindungsgemäßen
Gestaltung der Ausnehmung 45, Bohrung 44 und des
Verschlusselementes 40 kommt es am Übergang zwischen
der Bohrung 44 und der Durchleitung 36 sowie dem
Verschlusselement 40 zu einer Strömung, die derart
ausgestaltet ist, dass sie das Verschlusselement 40 mitzieht
oder mitreißt und sie so in ihre Verschlussposition bringt.
Die Überführung des Verschlusselementes 40 von
der Öffnungs- in die Verschlussposition wird durch die
Massenträgheit des Verschlusselementes 40 unterstützt,
die beim Ändern der Bewegungsrichtung des Kolbens 30 eine
Relativbewegung des Verschlusselementes 40 in Richtung
seiner Verschlussposition bewirkt. Befindet sich das Verschlusselement
in der Verschlussposition, wird es dort aufgrund des sich im Druckraum 46 aufbauenden
Drucks gehalten.
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In 3 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 12 dargestellt. Hierbei ist das Verschlusselement 40 nicht
kugelförmig, sondern im Wesentlichen zylinderförmig
gestaltet, um seine Erstreckung entlang der Längsachse
L des Kolbens 30 zu verringern und somit einen weiteren
Beitrag zur Reduzierung des Schadvolumens zu leisten. Die Funktionsweise
sowie der übrige Aufbau der in 3 dargestellten
Ausführungsform entspricht derjenigen, die in 2 gezeigt
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004037146
A1 [0005]