DE102010040218A1

DE102010040218A1 - Dämpfungselement einer Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE102010040218A1
Application number: DE102010040218A
Authority: DE
Inventors: Oliver Gaertner; Wolfgang Schuller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2030-09-04
Also published as: DE102010040218B4

Abstract

Bei einem Dämpfungselement (40; 50) einer Kolbenpumpe (10), insbesondere für eine Fahrzeugbremsanlage, ist eine Dämpfungskammer (42; 54) vorgesehen, die scheibenförmig mit zwei gegenüberliegenden Stirnseiten gestaltet und mit einem Dämpfungsmedium gefüllt ist. Ferner ist mindestens eine Dämpfungsmembran (44, 46; 52) vorgesehen, mit der die Dämpfungskammer an einer ihrer Stirnseiten begrenzt ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Dämpfungselement einer Kolbenpumpe, insbesondere für eine Fahrzeugbremsanlage, mit einer Dämpfungskammer. Ferner betrifft die Erfindung eine Kolbenpumpe einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Pumpenelement und einem derartigen Dämpfungselement.
Dämpfungselemente der genannten Art werden im Auslassbereich von Kolbenpumpen verwendet, um die dortige Fluidströmung möglichst pulsationsarm ausströmen zu lassen. Druckpulsationen der Fluidströmung ergeben sich grundsätzlich durch das Öffnen und Schließen eines zugehörigen Auslassventils an der Zylinder-/Kolben-Anordnung der Kolbenpumpe.
Aus DE 197 32 771 A1 ist eine Kolbenpumpe bekannt, die in eine Zylinderbohrung eines Hydraulikblocks einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage eingesetzt ist. Zur Dämpfung von Druckpulsationen und zum Abbau von Druckspitzen infolge der diskontinuierlichen Förderung der Kolbenpumpe, ist die Zylinderbohrung auf der Seite eines Verdrängungsraums mittels einer Membran verschlossen. Die Membran ist ein Tiefziehteil aus Blech mit einer umlaufenden, tief ausgebildeten Sicke an ihrem Rand, die eine Axialbewegung eines Bodens der Membran durch elastische Verformung der Membran ermöglicht. Die elastische Verformbarkeit der Membran und die Axialbeweglichkeit ihres Bodens dämpft Druckänderungen im zugehörigen Abströmraum. Zur zusätzlichen Verbesserung der Dämpfung der Druckpulsationen kann ein Dämpferkörper im Abströmraum angeordnet sein. Der Dämpferkörper besteht aus einem Elastomer, insbesondere aus PTFE (Polytetraflourethylen). Zur Verbesserung seiner Dämpfungseigenschaften weist er Radialrippen und einen ringförmigen Hohlraum auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenpumpe mit einem Dämpfungselement zu schaffen, bei der auf besonders kostengünstige Weise eine hohes Maß an Dämpfung von Druckpulsationen und Druckspitzen erzielt ist.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist ein Dämpfungselement einer Kolbenpumpe geschaffen, insbesondere für eine Fahrzeugbremsanlage, mit einer Dämpfungskammer, die scheibenförmig mit zwei gegenüberliegenden Stirnseiten gestaltet und mit einem Dämpfungsmedium gefüllt ist, sowie mindestens einer Dämpfungsmembran, mit der die Dämpfungskammer an einer ihrer Stirnseiten begrenzt ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist mittels einer Membran in Gestalt eines dünnwandigen Materials ein nach außen abgedichteter Hohlraum geschaffen. In dem Hohlraum ist ein Dämpfungsmedium eingefüllt. Dieses Medium wirkt stoßabsorbierend und kann auch unbeständig gegen Bremsflüssigkeit sein. Das Dämpfungsmedium ist insbesondere vor jener Bremsflüssigkeit geschützt, welche bei Kolbenpumpen von Fahrzeugbremsanlagen durch deren Auslassbereich gefördert wird. So kann als Dämpfungsmedium auch ein nicht DOT-beständiges Medium genutzt werden. Die erfindungsgemäße Membran begrenzt besonders vorteilhaft einen kissenförmigen Hohlraum, wobei die Membran an zumindest einer Stirnseite des Kissens eine vorgeformte, profilierte Oberfläche aufweist, die ein hohes Maß an Verformbarkeit quer zur Stirnseite aufweist.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Dämpfungselements ist eine zweite Dämpfungsmembran vorgesehen, mit der die Dämpfungskammer an ihrer zweiten Stirnseite begrenzt ist.
Die beiden Dämpfungsmembranen bilden besonders große Wirkflächen für das Angreifen der zu dämpfenden Fluidströmung. Sie ermöglichen eine wechselweise Übertragung von Stößen und Druckspitzen auf zunächst eine Membranfläche und dann weiter durch das Dämpfungsmedium hindurch bis zur zweiten Membranfläche.
Bei einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Dämpfungselements sind mit den beiden Dämpfungsmembranen zwei Halbschalen gebildet, die am Umfang der Dämpfungskammer miteinander fluiddicht verbunden sind.
Die beiden Dämpfungsmembranen bilden so zwei Hälften eines Dämpfungskissens, wobei diese beiden Hälften weitgehend als Gleichteile kostengünstig hergestellt werden können. Die beiden Halbschalen können nachfolgend vorteilhaft stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweist oder verklebt werden, um den ein Kissen bildenden Hohlraum abzugrenzen.
Gemäß einer dritten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Dämpfungselements ist die mindestens eine Dämpfungsmembran mit mindestens einer ringförmigen Sicke gestaltet.
Mit der ringförmigen Sicke werden Druck-Peaks optimal aufgefangen. Die Sicke ermöglicht Bewegungen der Membran quer zu deren Flächenausrichtung. Besonders vorteilhaft sind daher mehrere solcher Sicken vorgesehen. Die Profilierung der Membran kann dabei jener eines Lautsprechers entsprechen, wobei dies insbesondere in Kombination mit einer kreisförmigen Dämpfungskammer von Vorteil ist, wenn die Profilringe dann besonders bevorzugt konzentrisch zur Achse angeordnet sind.
Bei einer vierten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Dämpfungselements ist die mindestens eine Dämpfungsmembran mit einer PEEK-Folie gebildet.
PEEK (Polyetheretherketon) ist ein hochfestes Material mit einer Schmelztemperatur von ca. 335°C. Mit diesem Material ausgebildet ist die Membran besonders robust und verschleißfest.
Gemäß einer fünften vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Dämpfungselements ist die mindestens eine Dämpfungsmembran mit einer Metall-Folie gebildet.
Eine Metallfolie ist eine fertigungstechnisch gut zu handhabende Alternative zu einer Kunststofffolie, wie etwa einer PEEK-Folie.
Bei einer sechsten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Dämpfungselements ist das Dämpfungsmedium mit einem stossabsorbierenden Medium gebildet.
(welches Medium ist speziell stoßabsorbierend ??)
Gemäß einer siebten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Dämpfungselements ist das Dämpfungsmedium mit einem kompressiblen Medium gefüllt.
Ein erfindungsgemäß mit einem kompressiblen Medium gefülltes Dämpferkissen führt zu einem vorteilhaft elastischen Verhalten des Dämpfungselements, wobei es nach der Kompression des Mediums auch zu einem elastischen Rückstellen der Kompressionsbewegung kommt. Als kompressibles Medium ist insbesondere Luft oder ein anderes Gas geeignet. Darüber hinaus ist auch eine Füllung des Kissens mit einer Kombination aus einem stossabsorbierenden und einem kompressiblen Medium von Vorteil.
Gemäß der Erfindung ist ferner eine Kolbenpumpe einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Pumpenelement und einem oben genannten erfindungsgemäßen Dämpfungselement geschaffen. Das Dämpfungselement ist dabei vorteilhaft mit dem Pumpenelement strömungsleitend verbunden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist das Pumpenelement in einer Bohrung angeordnet, die stirnseitig von einem Boden begrenzt ist, wobei das Dämpfungselement an dem Boden angeordnet ist.
Mit der derartigen Weiterbildung ist das Dämpfungselement mit geringem Montageaufwand unmittelbar an dem Pumpenelement angeordnet, insbesondere in jener Bohrung, in der sich auch das Pumpenelement befindet.
Alternativ oder zusätzlich ist vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe das Pumpenelement mit einem Zylinder gebildet, aus dem eine Fluidleitung herausführt, wobei die mindestens eine Dämpfungsmembran vor der Fluidleitung angeordnet ist und die dahinter liegende Dämpfungskammer von einem am Zylinder angesetzten Deckel umfasst ist.
Die derartige Konstruktion ist mit besonders wenigen Bauteilen zu realisieren und entsprechend montagefreundlich.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 einen teilweisen Längsschnitt einer Kolbenpumpe gemäß dem Stand der Technik,
2 eine Ansicht gemäß 1 eines ersten Ausführungsbeispiels einer Kolbenpumpe gemäß der Erfindung mit einem zugehörigen Dämpfungselement,
3 eine perspektivische Ansicht des Dämpfungselements gemäß 2,
4 den Schnitt IV-IV in 3. und
5 eine Ansicht gemäß 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Kolbenpumpe gemäß der Erfindung mit einem zugehörigen Dämpfungselement.
In 1 ist eine Kolbenpumpe 10 gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht, bei der ein einzelnes Pumpenelement mit einem becherförmigen Pumpenzylinder 12 gebildet ist. Der Pumpenzylinder 12 ist von einem Zwischenteil 14 bodenseitig umgriffen. In dem Pumpenzylinder 12 befindet sich ein nicht veranschaulichter Kolben, der mittels einer Schraubenfeder 16 federnd vorgespannt ist.
Der Kolben fördert bei einer Pumpbewegung innerhalb des Pumpenzylinder 12 eine weiter nicht veranschaulichtes Bremsflüssigkeit zu einem Auslassventil 18, das an dem Zwischenteil 14 ausgebildet ist. Der Pumpenzylinder 12 weist dabei als Abströmung bzw. Fluidleitung an seinem Bodenbereich eine zentrale Auslassöffnung 20 auf, die an der Seite des Zwischenteils 14 von einem Ventilsitz 22 umgriffen ist. An dem Ventilsitz 22 ist eine Ventilkugel 24 anlegbar, die mittels einer Spiralfeder 26 federnd vorgespannt ist. Die Spiralfeder 26 stützt sich an dem Zwischenteil 14 am Rand einer zentralen Durchgangsöffnung 28 ab, in der auch die Ventilkugel 24 axial geführt ist.
Das Zwischenteil 14 ist an seiner vom Pumpenzylinder 12 abgewandten Stirnseite von einem Pumpendeckel 30 umgriffen. Der Pumpendeckel 30 begrenzt zur Durchgangsöffnung 28 hin eine Dämpferkammer 32, in der sich ein Dämpfungselement 34 gemäß dem Stand der Technik befindet. Das Dämpfungselement 34 ist mit einem elastischen Ringkörper 36 gebildet, der einen Innenraum umfasst. Quer durch diesen Innenraum erstreckt sich eine starre Scheibe 38, die mit ihrem Rand in dem Ringkörper 36 gehalten ist.
In den 2 bis 5 sind erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele gezeigt, die im Hinblick auf die Bauteile Pumpenzylinder 12, Zwischenteil 14, Schraubenfeder 16, Auslassventil 18, Auslassöffnung 20, Ventilsitz 22, Ventilkugel 24, Spiralfeder 26, Durchgangsöffnung 28 sowie Pumpendeckel 30 wie in 1 ausgebildet sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 2 bis 4 ist jedoch ein Dämpfungselement 40 in Gestalt eines Dämpferkissens ausgebildet, bei dem eine kreisrunde Dämpfungskammer 42 mittels zweier halbschalenförmiger Membranen 44 und 46 eingefasst ist. Die beiden halbschalenförmigen Membranen 44 und 46 sind dabei aus PEEK-Folie hergestellt und an ihrem Umfang miteinander fluiddicht verschweißt. In der Dämpfungskammer 42 ist auf diese Weise ein stossabsorbierendes und/oder ein kompressibles Medium (nicht dargestellt) aufgenommen und zurückgehalten.
Die einzelnen halbschalenförmigen Membranen 44 und 46 weisen jeweils an ihren Stirnseiten mehrere konzentrische Sicken 48 auf, mittels denen sie nach Art einer Lautsprechermembran geformt sind.
In 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Dämpfungselements 50 an einer Kolbenpumpe 10 veranschaulicht, bei dem eine einzelne Membran 52 eine Dämpfungskammer 54 abschließt. Die Membran 52 ist dabei scheibenförmig auf die um die Durchgangsöffnung 28 des Zwischenteils 14 herum verbleibende Stirnfläche dieses Zwischenteils 14 aufgeklebt. Das Zwischenteil 14 dichtet seinerseits gegenüber dem Pumpendeckel 30 ab, so dass die sich von der Spiralfeder 26 aus betrachtet hinter der Membran 52 liegende Dämpfungskammer 54 auf diese Weise hermetisch geschlossen ist. In der derartigen Dämpfungskammer 54 befindet sich ebenfalls ein stossabsorbierendes und/oder ein kompressibles Medium (nicht dargestellt). Die Membran 52 ist ebenfalls mit mehreren konzentrischen Sicken 48 gestaltet.
Bei einem nicht veranschaulichten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist ein Gehäuse in Gestalt eines Hydraulikblocks gestaltet. In dem Hydraulikblock ist eine Bohrung ausgebildet, Die Bohrung ist als Sackbohrung stirnseitig von einem Boden begrenzt. In die Bohrung ist als Pumpenelement der Pumpenzylinder 12 sowie das Zwischenteil 14 (welches ggf. einstückig mit dem Pumpenzylinder gestaltet ist) eingesetzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Rahmen eines Verfahrens zum Herstellen einer Kolbenpumpe ein zugehöriges erfindungsgemäßes Dämpfungselement vorteilhaft direkt (und ohne Pumpendeckel) an dem Boden der Sackbohrung angeordnet worden, bevor das Pumpenelement in die Sackbohrung eingesetzt worden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19732771 A1 [0003]

Claims

Dämpfungselement (40; 50) einer Kolbenpumpe (10), insbesondere für eine Fahrzeugbremsanlage, mit einer Dämpfungskammer (42; 54), die scheibenförmig mit zwei gegenüberliegenden Stirnseiten gestaltet und mit einem Dämpfungsmedium gefüllt ist, sowie mindestens einer Dämpfungsmembran (44, 46; 52), mit der die Dämpfungskammer an einer ihrer Stirnseiten begrenzt ist.
Dämpfungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Dämpfungsmembran (44; 46) vorgesehen ist, mit der die Dämpfungskammer (42) an ihrer zweiten Stirnseite begrenzt ist.
Dämpfungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit den beiden Dämpfungsmembranen (44; 46) zwei Halbschalen gebildet sind, die am Umfang der Dämpfungskammer (42) miteinander fluiddicht verbunden sind.
Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Dämpfungsmembran (44, 46; 52) mit mindestens einer ringförmigen Sicke (48) gestaltet ist.
Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Dämpfungsmembran (44, 46; 52) mit einer PEEK-Folie gebildet ist.
Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Dämpfungsmembran mit einer Metall-Folie gebildet ist.
Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmedium mit einem stossabsorbierenden Medium gebildet ist.
Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmedium mit einem kompressiblen Medium gefüllt ist.
Kolbenpumpe (10) einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Pumpenelement (12, 14) und einem Dämpfungselement (40; 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Kolbenpumpe nach Anspruch 9, bei dem das Pumpenelement (12, 14) in einer Bohrung angeordnet ist, die stirnseitig von einem Boden begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (40; 50) an dem Boden angeordnet ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 9 oder 10, bei dem das Pumpenelement mit einem Zylinder (12, 14) gebildet, aus dem eine Fluidleitung (20, 28) herausführt, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Dämpfungsmembran (44, 46; 52) vor der Fluidleitung (20, 28) angeordnet ist und die dahinter liegende Dämpfungskammer (42; 54) von einem am Zylinder (12, 14) angesetzten Deckel (30) umfasst ist.