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Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die hydraulische Fahrzeugbremsanlage ist insbesondere eine schlupfgeregelte Fahrzeugbremsanlage. Außer für schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlagen ist die Erfindung auch für hydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlagen verwendbar, in denen ein Bremsdruck zur Betätigung der Fahrzeugbremsanlage mit einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe aufgebaut wird. Die Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage kann eine Schlupfregelung aufweisen.
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Stand der Technik
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Hydraulische Fahrzeugbremsanlagen mit einer Schlupfregelung sind bekannt. Sie weisen einen muskel- oder hilfskraftbetätigten Hauptbremszylinder zu ihrer Betätigung auf. Zu einer Schlupfregelung weisen die bekannten Fahrzeugbremsanlagen in jedem Bremskreis eine Hydropumpe auf, die überwiegend als Kolbenpumpen ausgeführt sind. Mit den Hydropumpen lässt sich bei nicht betätigter und druckloser Fahrzeugbremsanlage ein Bremsdruck aufbauen und es lässt sich Bremsflüssigkeit, die zu einer Absenkung eines Radbremsdrucks aus Radbremsen einzelner Fahrzeugräder abgelassen worden ist, zur erneuten Erhöhung des Radbremsdrucks zurück in die Radbremsen oder auch in Richtung des Hauptbremszylinders fördern. Solche Schlupfregelungen sind Bremsblockierschutz-, Antriebsschlupf- und Fahrdynamikregelungen, für die Abkürzungen wie ABS, ASR, FDR und ESP gebräuchlich sind. Diese Schlupfregelungen sind an sich bekannt und werden hier nicht näher erläutert. Auch ist mit den Hydropumpen ein Bremsdruckaufbau zu einer automatischen Bremsung möglich, die zur Vermeidung eines Auffahrens auf ein vorausfahrendes oder stehendes Fahrzeug oder sonstiges Hindernis oder eine Fahrbahn querende Personen oder Tiere ausgeführt wird. Ein Beispiel einer schlupfgeregelten hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit einer Kolbenpumpe als Hydropumpe in jedem Bremskreis offenbart die Offenlegungsschrift
DE 10 2010 062 188 A1 .
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Für den Erfolg von Fahrdynamikregelungen/Schleuderschutzregelungen und von automatischen Bremsungen ist ein möglichst schneller Druckaufbau bei druckloser Fahrzeugbremsanlage entscheidend, weil es auf eine möglichst kurze Ansprechzeit einzelner oder aller Radbremsen ankommt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist einen Stufenkolben auf, der wenigstens zwei hydraulisch getrennte Pumpenkammern auf einer Druckseite der Kolbenpumpe beaufschlagt. Das bedeutet, dass der Stufenkolben während eines Förderhubs Bremsflüssigkeit aus den beiden Pumpenkammern verdrängt. Dabei ist eine der Pumpenkammern beispielsweise eine Ringkammer, die von einer Ringstufe des Stufenkolbens beaufschlagt wird, und die andere Pumpenkammer eine Vollkammer, die von einem über die Ringstufe überstehenden Fortsatz des Stufenkolbens beaufschlagt wird.
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Des Weiteren weist die Fahrzeugbremsanlage eine Pumpenventilanordnung auf, mit der die beiden Pumpenkammern wahlweise hydraulisch parallel schaltbar sind und/oder wenigstens eine der Pumpenkammern abschaltbar ist. Abschaltbar bedeutet, dass die Pumpenkammer nicht wirksam Bremsflüssigkeit fördert, sondern beispielsweise Bremsflüssigkeit im Kreis fördert. Bei der hydraulischen Parallelschaltung der beiden Pumpenkammern fördern die Pumpenkammern gemeinsam, ihre Fördermengen addieren sich. Dadurch ist ein schneller Druckaufbau möglich. Abgeschaltet wird eine der Pumpenkammern insbesondere bei Überschreiten eines bestimmten Drucks auf der Druckseite der Kolbenpumpe, der hier als Umschaltdruck bezeichnet wird. Ein Druckaufbau erfolgt dann nur noch in der anderen Pumpenkammer, wodurch eine Antriebsleistung der Kolbenpumpe verkleinert ist. Es ist dadurch ein verhältnismäßig großer Druckaufbau bei begrenzter Antriebsleistung der Kolbenpumpe möglich. Bei druckloser Fahrzeugbremsanlage erfolgt ein Druckaufbau mit beiden, hydraulisch parallel geschalteten Pumpenkammern, erreicht der Druck den Umschaltdruck oder herrscht bereits bei Pumpenanlauf der Umschaltdruck oder ein höherer Druck in der Fahrzeugbremsanlage, wird eine der Pumpenkammern abgeschaltet und der Druck mit der anderen Pumpenkammer weiter erhöht.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Pumpenventil mit einem Absperrkörper vor, der druckbeaufschlagt gegen eine Ventilschließfeder öffnet (Anspruch 7). Zum Öffnen wird der Ventilschließkörper beispielsweise mit dem Druck einer Pumpenkammer (es kann, muss aber nicht die Pumpenkammer sein, die mit dem Pumpenventil abgeschaltet wird), mit einem Auslassdruck der Kolbenpumpe nach einem Auslassventil oder mit einem in einer Fahrzeugbremsanlage herrschenden Bremsdruck beaufschlagt. Die Ventilschließfeder ist so auf den Absperrkörper abgestimmt, dass das Pumpenventil bei einem gewünschten Umschaltdruck öffnet. Das geöffnete Pumpenvenitl verbindet die Pumpenkammer beispielswese mit einem Pumpeneinlass. Das Pumpenventil kann als Druckbegrenzungsventil der Pumpenkammer aufgefasst werden, die mit dem Pumpenventil abgeschaltbar ist.
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Anspruch 8 sieht einen ringförmigen Absperrkörper des Pumpenventils vor, der den Stufenkolben der Kolbenpumpe umschliesst. Der ringförmige Absperrkörper kann zugleich eine Kolbendichtung bilden, die den Stufenkolben in einem Zylinder/einer Zylinderbohrung der Kolbenpumpe abdichtet. Der Absperrkörper bewegt sich mit dem Stufenkolben mit und bewegt sich beim Öffnen und Schließen relativ zum Stufenkolben.
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Anspruch 9 sieht eine Anordnung des Pumpenventils seitlich des Stufenkolbens in einem Zylinder der Kolbenpumpe vor. Die Ansprüche 8 und 9 integrieren das Pumpenventil in die Kolbenpumpe, worauf der Anspruch 6 gerichtet ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen hydraulischen Schaltplan eines Bremskreis einer schlupfgeregelten hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit einer Kolbenpumpe gemäß der Erfindung; und
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2 und 3 Achsschnitte erfindungsgemäßer Kolbenpumpen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die in der Zeichnung dargestellte Fahrzeugbremsanlage 1 weist einen muskel- bzw. hilfskraftbetätigbaren Zweikreis-Hauptbremszylinder 2 auf, an den zwei Bremskreise I, II angeschlossen sind. Gezeichnet ist nur einer der beiden Bremskreise I, der andere Bremskreis II ist übereinstimmend aufgebaut.
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An jeden Bremskreis I, II ist eine oder sind mehrere Radbremsen 3, im Ausführungsbeispiel zwei Radbremsen 3 angeschlossen. Jeder Radbremse 3 ist ein Bremsdruckaufbauventil 4 und ein Bremsdruckabsenkventil 5 zugeordnet. Den Bremsdruckaufbauventilen 4 sind Rückschlagventile 6 hydraulisch parallel geschaltet, die in Richtung von der jeweiligen Radbremse 3 zum Hauptbremszylinder 2 durchströmbar sind. Die Bremsdruckaufbauventile 4 sind in jedem Bremskreis I, II gemeinsam über ein Trennventil 7 an den Hauptbremszylinder 2 angeschlossen. Die Bremsdruckaufbauventile 4 sind einander also hydraulisch parallel und mit dem Trennventil 7 in Serie geschaltet. Dem Trennventil 7 ist ein Rückschlagventil 8 hydraulisch parallel geschaltet, das in Richtung vom Hauptbremszylinder 2 zu den Radbremsen 3 durchströmbar ist. Die Bremsdruckabsenkventile 5 sind einander ebenfalls hydraulisch parallel geschaltet und gemeinsam an einen Hydrospeicher 9 und über ein Rückschlagventil 10 an eine Saugseite einer Kolbenpumpe 11 angeschlossen. Eine Druckseite der Kolbenpumpe 11 ist zwischen dem Trennventil 7 und dem Bremsdruckaufbauventilen 4 angeschlossen. Außerdem ist die Saugseite der Kolbenpumpe 11 über ein Ansaugventil 12 mit dem Hauptbremszylinder 2 verbindbar. Das Trennventil 7 und die Bremsdruckaufbauventile 4 sind in ihren stromlosen Grundstellungen offene 2/2-Wege-Proportional-Magnetventile. Die Bremsdruckabsenkventile 5 sind in ihren stromlosen Grundstellungen geschlossene 2/2-Wege-Proportional-Magnetventile und das Ansaugventil 12 ist ein in seiner stromlosen Grundstellung geschlossenes 2/2-Wege-Magnetventil.
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Mit den Bremsdruckaufbauventilen 4, den Bremsdruckabsenkventilen 5 und der Kolbenpumpe 11 lassen sich in an sich bekannter Weise Radbremsdrücke in den Radbremsen 3 radindividuell regeln, wodurch eine Schlupfregelung erfolgt. Der Hydrospeicher 9 dient zur Zwischenspeicherung von Bremsflüssigkeit, die zum Absenken eines Radbremsdrucks durch Öffnen der Bremsdruckabsenkventile 5 aus den Radbremsen 3 ausströmt. Mit dem Trennventil 7 können die Bremskreise I, II während einer Schlupfregelung hydraulisch vom Hauptbremszylinder 2 getrennt werden. Zu einem schnellen Bremsdruckaufbau bei nicht betätigtem Hauptbremszylinder 2 und druckloser Fahrzeugbremsanlage wird das Ansaugventil 12 geöffnet, so dass die Kolbenpumpe 11 Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder 2 ansaugt. Ein Antrieb der Kolbenpumpe 11 erfolgt mittels eines Exzenters 13, der mit einem Elektromotor 14 antreibbar ist. Es ist ein gemeinsamer Elektromotor 14 für den Antrieb der Kolbenpumpe 11 beider Bremskreise I, II vorhanden. Schlupfregelungen wie Bremsblockierschutz-, Antriebsschlupf- und Schleuderschutz/Fahrdynamikregelungen sind an sich bekannt und werden hier nicht näher erläutert. Für sie sind die Abkürzungen ABS, ASR, FDR/ESP üblich. Auch zu einer automatischen Bremsung kann ein Bremsdruck mit der Kolbenpumpe 11 durch Öffnen des Ansaugventils 12 und Schließen des Trennventils 7 aufgebaut werden.
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Die Kolbenpumpe 11 ist erfindungsgemäß als Stufenkolbenpumpe mit einem durchmessergestuften Pumpenkolben, der hier als Stufenkolben 15 bezeichnet wird, ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel ist der Stufenkolben 15 sowohl auf der Druckseite als auch auf der Saugseite durchmessergestuft, für die Erfindung wesentlich ist die Durchmesserstufung auf der Druckseite. Auf der Druckseite weist die Kolbenpumpe 11 zwei Pumpenkammern 16, 17 auf, deren eine Pumpenkammer 16 als eine einen axialen Fortsatz 18 des Stufenkolbens 15 umschließende Ringkammer 16 ausgebildet ist. Die eine Pumpenkammer 16 wird von einer Ringstufe 19 des Stufenkolbens 15 beaufschlagt, die andere, hier auch als Vollkammer 17 bezeichnete Pumpenkammer 17 wird vom axialen Fortsatz 18 des Stufenkolbens 15 beaufschlagt. Die beiden Pumpenkammern 16, 17 sind hydraulisch voneinander getrennt. Durch ein Rückschlagventil, das ein Auslassventil 20 der Kolbenpumpe 11 bildet, ist die Kolbenpumpe 11 wie bereits geschrieben zwischen dem Trennventil 7 und den Bremsdruckaufbauventilen 4 angeschlossen.
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Der Kolbenpumpe 11 ist eine Pumpenventilanordnung 21 mit im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung einem Pumpenventil 27 zugeordnet. Das Pumpenventil 27 ist ein 3/2-Wege-Magnetventil, das in einer stromlosen Grundstellung die Ringkammer 16 mit der Vollkammer 17 verbindet, so dass sich Förderströme der beiden Pumpenkammern, also der Ringkammer 16 und der Vollkammer 17, addieren. Auf diese Weise ist nach Öffnen des Ansaugventils 12 und Schließen des Trennventils 7 ein schneller Druckaufbau in der Fahrzeugbremsanlage 1 mit der Kolbenpumpe 11 möglich. Ein schneller Druckaufbau und damit ein schnelles Ansprechen der Radbremsen 3 ist für die Wirksamkeit von Fahrdynamik/Schleuderschutzregelungen und für automatische Bremsungen wichtig oder sogar entscheidend.
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In einer bestromten Schaltstellung verbindet das Pumpenventil 27 die Ringkammer 16 auf der Druckseite der Kolbenpumpe 11 mit einer Saugseite der Kolbenpumpe 11. Die Ringkammer 16 der Kolbenpumpe 11 fördert dadurch drucklos im Kreis, ein Druckaufbau bzw. eine Druckerhöhung in der Fahrzeugbremsanlage 1 erfolgt nur mit der Vollkammer 17. Dadurch ist bei gegebener Antriebsleistung der Kolbenpumpe 1 ein höherer Druck erzeugbar. Das Umschalten des Pumpenventils 27 erfolgt bei einem vorgegebenen Umschaltdruck, wofür ein Drucksensor 22 an die Druckseite der Kolbenpumpe 11 angeschlossen ist. Alternativ kann das Pumpenventil 27 ein druckgesteuertes Ventil anstatt des Magnetventils sein, es wird durch die mit einer Strichlinie gezeichnete Steuerleitung 23 vom Druck am Auslass der Kolbenpumpe 11 gesteuert. Denkbar ist ein Magnetventil mit Drucksteuerung, in der Praxis wird man sich für eine Ventilart für das Pumpenventil 27 entscheiden. Das Pumpenventil 27 kann in die Kolbenpumpe 11, beispielsweise auch in ihren Stufenkolben 15 integriert sein. Diese Ausgestaltung kommt insbesondere bei einem druckgesteuerten Pumpenventil 27 in Betracht.
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Der Stufenkolben 15 der Kolbenpumpe 11 ist auch auf der Saugseite gestuft und weist auf der Saugseite ebenso wie auf der Druckseite einen axialen Fortsatz 24 auf, der an einem Umfang des drehendend antreibbaren Exzenters 13 anliegt. Der axiale Fortsatz 24 des Stufenkolbens 15 wird auf der Saugseite der Kolbenpumpe 11 von einem Ringraum umschlossen, der hier als Saugraum 25 bezeichnet wird. In den Pumpenkolben 15 ist ein Rückschlagventil als Einlassventil 26 integriert, das den Saugraum 25 auf der Saugseite der Kolbenpumpe 11 mit den beiden Pumpenkammern 16, 17, also der Ringkammer 16 und der Vollkammer 17 auf der Druckseite der Kolbenpumpe 11 verbindet. Während eines Förderhubs verkleinert der Stufenkolben 15 Volumina der Pumpenkammern 16, 17, d. h. der Ringkammer 16 und der Vollkammer 17 auf der Druckseite der Kolbenpumpe 1 und vergrößert ein Volumen des Saugraums 25 auf der Saugseite der Kolbenpumpe 11, d. h. während des Förderhubs verdrängt der Stufenkolben 15 Bremsflüssigkeit aus den Pumpenkammern 16, 17 und saugt Bremsflüssigkeit in den Saugraum 25. Während eines Saughubs verkleinert der Stufenkolben 15 das Volumen des Saugraums 25 und vergrößert die Volumina der Pumpenkammern 16, 17, wodurch Bremsflüssigkeit aus dem Saugraum 25 durch das als Rückschlagventil ausgebildete Einlassventil 26 in die Pumpenkammern 16, 17 strömt. Da addierten Querschnittsflächen der Pumpenkammern 16, 17 größer als eine Querschnittsfläche des Saugraums 25 und infolgedessen eine Volumenänderung der Pumpenkammern 16, 17 bei einem Hub des Stufenkolbens 15 größer als eine Volumenänderung des Saugraums 25 ist, saugt die Kolbenpumpe 11 auch bei einem Saughub Bremsflüssigkeit in den Saugraum 25, dessen Volumen sich beim Saughub verkleinert. Ein Ansaugvolumenstrom der Kolbenpumpe 11 ist durch die gestufte Ausbildung des Stufenkolbens 15 auf der Saugseite verkleinert.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung zweier in 2 und 3 gezeigter Ausführungsformen der Kolbenpumpe 11 aus 1 werden für übereinstimmende Bauteile gleiche Bezugszahlen verwendet. Im Vergleich mit 1 stehen die Kolbenpumpen 11 in 2 und 3 auf dem Kopf, in 2 und 3 befindet sich die Druckseite unten und die Saugseite oben. Die in 2 dargestellte erfindungsgemäße Kolbenpumpe 11 weist einen Stufenkolben 15 als Pumpenkolben auf, der in einem Zylinder 28 axial verschieblich geführt ist. Der Zylinder 28 kann auch als Zylinderbuchse aufgefasst werden. Der Stufenkolben 15 weist eine Ringstufe 19 auf einer Druckseite auf und ist auch auf einer Saugseite durchmessergestuft. Der Zylinder 28 ist entsprechend der Ringstufe 19 auf der Druckseite des Stufenkolbens 15 durchmessergestuft, so dass eine Ringkammer 16 und eine Vollkammer 17 als zwei hydraulisch getrennte Pumpenkammern 16, 17 gebildet sind. Die Vollkammer 17 wird von einem axialen Fortsatz 18 des Stufenkolbens 15 beaufschlagt und ist mit einer Kolbendichtung 29 im Zylinder 28 abgedichtet, die in einer umlaufenden Nut am axialen Fortsatz 18 des Stufenkolbens 15 angeordnet ist. Die andere Pumpenkammer 16, also die Ringkammer 16, ist axial von den Ringstufen 19 des Stufenkolbens 15 und des Zylinders 28 begrenzt.
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Der Stufenkolben 15 ist mit dem in 2 nicht dargestellten Exzenter 13, der auf einer den Pumpenkammern 16, 17 abgewandten Stirnseite des Stufenkolbens 15 angeordnet ist, zu einer Hubbewegung antreibbar. Eine in der Vollkammer 17 angeordnete Kolbenfeder 30, die als Schraubendruckfeder ausgeführt ist, stützt sich an einem Boden 31 des Zylinders 28 ab und drückt den Stufenkolben 15 mit seiner gegenüberliegenden Stirnseite gegen den Umfang des Exzenters.
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Während eines Förderhubs, bei dem sich der Stufenkolben 15 in Richtung des Bodens 31 des Zylinders 28 bewegt, verkleinert der Stufenkolben 15 die Volumina der Pumpenkammern 16, 17 und verdrängt dadurch Bremsflüssigkeit durch Auslassventile 20, 32 aus den Pumpenkammern 16, 17. Beide Auslassventile 20, 32 sind in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung als federbeaufschlagte Rückschlagventile ausgebildet, was allerdings nicht zwingend für die Erfindung ist. Das eine Rückschlagventil 20 ist an einem Durchgangsloch 33 im Boden 31 des Zylinders 28 angeordnet und bildet ein Auslassventil 20 der Vollkammer 17. Das andere Auslassventil 32 ist in einer Auslassbohrung 34 angeordnet, die achsparallel außerhalb der Vollkammer 17 von der Seite des Bodens 31 in einer Umfangswand des Zylinders 28 angebracht ist und in die Ringkammer 16 mündet. Dieses Auslassventil 32 bildet ein Auslassventil 32 der Ringkammer 16.
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Für den Einlass von Bremsflüssigkeit weist der Stufenkolben 15 ein axiales Sackloch 35 auf, das in die Vollkammer 17 mündet und das Nahe seines geschlossenen Endes von Radiallöchern 36 gekreuzt wird. An der Mündung des Sacklochs 35 in die Vollkammer 17 ist ein federbeaufschlagtes Rückschlagventil als Einlassventil 26 für die Vollkammer 17 angeordnet. Vom axialen Sackloch 35 zweigt ein Radialloch 37 in die Ringkammer 16 ab. In diesem Radialloch 37 ist ein federbeaufschlagtes Rückschlagventil als Einlassventil 38 der Ringkammer 16 angeordnet. Auch für die Einlassventile 26, 38 sind Rückschlagventile nicht zwingend sondern andere Ventilbauarten möglich. Bei einem Saughub bewegt sich der Stufenkolben 15 weg vom Boden 31 des Zylinders 28 und vergrößert die Volumina der Pumpenkammern 16, 17. Dadurch saugt die Kolbenpumpe 11 Bremsflüssigkeit aus dem Zylinder 28 durch die einander kreuzenden Radiallöcher 36, das axiale Sackloch 35 und das Einlassventil 26 in die Vollkammer 17 und durch das vom axialen Sackloch 35 abzweigende Radialloch 37 und das Einlassventil 38 in die Ringkammer 16 an. Der Zylinder 28 ist auf einer dem Boden 31 abgewandten Seite offen, dort wird die Bremsflüssigkeit in die einander kreuzenden Radiallöcher 36 angesaugt. Weil der Stufenkolben 15 auch auf der Saugseite, also auf der offenen Seite des Zylinders 28, durchmessergestuft ist, besteht auf der offenen Seite des Zylinders 28 zwischen dem Zylinder 28 und dem dortigen Fortsatz 24 des Stufenkolbens 15 ein ringförmiger Zwischenraum, der hier als Saugraum 25 bezeichnet wird und aus dem die Kolbenpumpe 11 die Bremsflüssigkeit in vorstehend beschriebener Weise ansaugt.
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Zwischen der Ringkammer 16 und dem Saugraum 25 weist der Stufenkolben 15 eine umlaufenden Nut auf, in der ein Pumpenventil 27 angeordnet ist. Das Pumpenventil 27 ist Bestandteil einer Pumpenventilanordnung 21 bzw. bildet die Pumpenventilanordnung 21. In 2 ist das Pumpenventil 27 ringförmig, umschliesst den Stufenkolben 15 und bewegt sich bei der Hubbewegung des Stufenkolbens 15 mit dem Stufenkolben 15 mit. Das Pumpenventil 27 weist einen ringförmigen Absperrkörper 39 auf, der axial beweglich in der umlaufenden Nut des Stufenkolbens 15 aufgenommen ist. Eine Ventilschliessfeder 40 beaufschlagt den Absperrkörper 39 in Richtung der Ringkammer 16, d. h. in Richtung der Druckseite der Kolbenpumpe 11, so dass der Absperrkörper 39 ein radiales Rücklaufloch 41 versperrt, das im Stufenkolben 15 von der Nut, in der der Absperrkörper 39 aufgenommen ist, zum axialen Sackloch 35 führt, das Teil des Pumpeneinlass ist. Durch einen Ringspalt 42 zwischen dem Stufenkolben 15 und dem Zylinder 28 kommuniziert die Nut, in der der Absperrkörper 39 des Pumpenventils 27 aufgenommen ist, mit der Ringkammer 16, wodurch der Absperrkörper 39 auf der Druckseite mit dem in der Ringkammer 16 herrschenden Druck beaufschlagt ist. Steigt der Druck in der Ringkammer 16 beim Fördern von Bremsflüssigkeit über den Umschaltdruck, bewegt er den Absperrkörper 39 gegen eine Schließkraft der Ventilschließfeder 40 in Richtung der Saugseite, so dass der Absperrköper 39 das Rücklaufloch 41 freigibt. Das Pumpenventil 27 ist offen und verbindet die Ringkammer 16 mit dem Saugraum 25. Die Ringkammer 16 ist „abgeschaltet“.
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Der Druck in der Ringkammer 16 ist auf den Umschaltdruck begrenzt. In der Ausführungsform der 2 ist das Pumpenventil 27 ein druckgesteuertes Druckbegrenzungsventil. Durch seine Anordnung im Zylinder 28 ist das ringförmige, den Stufenkolben 15 umschliessende Pumpenvenitl 27 in die Kolbenpumpe 11 integriert. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Absperrkörper 39 gummielastisch oder ein Elastomer und bildet zugliche eine Kolbendichtung, die den Stufenkolben 15 im Zylinder 28 abdichtet. Wie dargestellt kann er eine Verstärkung 43 aufweisen, beispielsweise einen Metallring mit L-förmigem Ringquerschnitt, auf den er aufvulkanisiert ist. In der gezeichneten Ausführungsform der Erfindung ist die Ventilschliessfeder 40 ist ein Federring mit bogenförmigem Ringquerschnitt. Das in die Kolbenpumpe 11 integrierte, druckgesteuerte Pumpenventil 27 bildet die Pumpenventilanordnung 21, die eine Pumpenkammer 16 der Kolbenpumpe 11, in der Ausführungsform die Ringkammer 16, „abschaltet“, wenn der Druck in der Ringkammer 16 den Umschaltdruck übersteigt.
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Durch die Begrenzung des Drucks in der Ringkammer 16 auf den Umschaltdruck fördert die Kolbenpumpe 11 bei Überschreiten des Umschaltdrucks nur noch mit der Vollkammer 17, wodurch bei gegebener Antriebsleistung ein höherer Druck aufbaubar ist. Bis zum Erreichen des Umschaltdrucks fördert die Kolbenpumpe 11 mit beiden Pumpenkammern 16, 17, also der Vollkammer 17 und der Ringkammer 16, wodurch ein schneller Druckaufbau möglich ist.
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Im Vergleich mit 2 ist bei der in 3 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe 11 das Pumpenventil 27 seitlich des Stufenkolbens 15 im Zylinder 28 angeordnet. Das Pumpenventil 27 ist in einer gestuften Bohrung 47 angeordnet, die achsparallel in einer Umfangswand des Zylinders 28 angebracht ist, der wie bereits gesagt auch als Zylinderbuchse aufgefasst werden kann. Die Bohrung 47 geht durch den Boden 31 des Zylinders 28 durch und mündet in die Ringkammer 16. Ein Absperrkörper 44 des Pumpenventils 27 in 3 ist ein Kolben, der von einer Schraubendruckfeder als Ventilschliessfeder 45 weg von der Ringkammer 16 und in Richtung des Bodens 31 des Zylinders 28 beaufschlagt wird. In dieser, gezeichneten Stellung gibt der Absperrkörper 44 einen Durchlass 46 in die Vollkammer 17 frei, so dass die Ringkammer 16 durch die achsparallele Bohrung 47, und den Durchlass mit der Vollkammer 17 kommuniziert.
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Am Boden 31 des Zylinders 28 ist die achsparallele Bohrung 47 mit einer Lochscheibe 48 verschlossen, durch deren Mittelloch eine der Ringkammer 16 abgewandte Stirnseite des Absperrkörpers 44 des Pumpenventils 27 mit dem Druck beaufschlagt wird, der in einem Pumpenauslass hinter dem Auslassventil 20 der Kolbenpumpe 11 in der Fahrzeugbremsanlage 1 herrscht. Dieser Druck kann auch als Bremsdruck aufgefasst werden. Ist der Druck im Pumpenauslass größer als der Umschaltdruck, verschiebt er den Absperrkörper 44 gegen den Druck in der Ringkammer 16 und eine Schliesskraft der Ventilschliessfeder 45 in Richtung der Ringkammer 16. Der Absperrkörper 44 überfährt und verschliesst den Durchlass 46 zur Vollkammer 17 und verbindet die achsparallele Bohrung 47 durch eine Verbohrung 49 im Absperrkörper 44 mit einer Rücklaufleitung 50. Die Rücklaufleitung 50 ist eine achsparallele Nut an einem Aussenumfang des Zylinders 28, die vom Pumpenventil 27 zurück zu einer Saugseite der Kolbenpumpe 11 führt. Durch Radialbohrungen kommuniziert die Rücklaufleitung 50 mit der achsparallelen Borhung 47, in der das Pumpenventil 27 angeordnet ist, und mit dem Saugraum 25. Die die Rücklaufleitung 50 bildende achsparallele Nut am Aussenumfang des Zylinders 28 ist geschlossen, wenn der Zylinder 28 in eine Bohrung eines nicht dargestellten Hydraulikblocks der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage 1 eingepresst ist.
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Ist der Druck im Pumpenauslass größer als der Umschaltdruck und infolge dessen der Absperrkörper 44 in Richtung der Ringkammer 16 verschoben, ist die Ringkammer 16 hydraulisch von der Vollkammer 17 getrennt und die Ringkammer 16 kommuniziert statt dessen durch die achsparallele Bohrung 47, das Pumpenventil 27 und die Rücklaufleitung 50 mit der Saugseite bzw. dem Saugraum 25 der Kolbenpumpe 11. Ist der Druck auf der Druckseite der Kolbenpmpe 11 größer als der Umschaltdruck fördert die Kolbenpume 11 nur mit der Vollkammer 17, so dass ein höherer Druck aufbaubar ist bzw. die Kolbenpumpe 11 gegen hohen Druck im Pumpenauslass fördern kann. Die Ringkammer 16 ist bei verschobenem Absperrkörper 44 des Pumpenventils 27 „abgeschaltet“. Im Pumpenauslass, d. h. in der Fahrzeugbremsanlage 1, herrscht beispielsweise ein hoher Druck, wenn die Fahrzeugbremsanlage 1 von einem Fahrer durch Niedertreten eines Brempedals mit dem Hauptbremszylinder 2 betätigt wird. Durch die vorstehend beschriebene, vom Druck im Pumpenauslass bzw. in der Fahrzeugbremsanlage 1 gesteuerte „Abschaltung“ der Ringkammer 16 ist die Kolbenpumpe 11 in der Lage, auch bei hohem Bremsdruck in der Fahrzeugbremsanlage 1 Bremsflüssigkeit aus den Radbremsen 3 und dem an sie angeschlossenen Hydrospeicher 9 rückzufördern. Das ist bei einer Blockierschutzregelung bei einer starken, im Volksmund auch als Vollbremsung bezeichneten Bremsung notwendig.
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Aufgrund eines kleinen Mittellochs wirkt die Lochscheibe 48, die die achsparallele Bohrung 47 verschliesst, als Drossel, die die Verschiebung des Absperrkörpers 44 bremst und einen Anprall des Absperrkörpers 44 gegen die Lochscheibe 48 bei seiner Rückverschiebung dämpft. Die Dämpfung wird mit einem Durchmesser des Mittellochs der Lochscheibe 48 eingestellt. Weil das Pumpenventil 27 von dem im Pumpenauslass herrschenden Druck umgeschaltet wird, ist der Umschaltdruck unabhängig von dem in der Ringkammer 16 herrschenden Druck und stabil, er schwankt nicht abhängig von verschiedenen Zuständen der Kolbenpumpe 11 bzw. von Drücken und Druckverhältnissen im Saugraum 25, im Pumpenauslass, in der Fahrzeugbremsanlage 1 oder in den Pumpenkammern 16, 17.
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Wie die Kolbenpumpe 11 in 2 weist auch die Kolbenpumpe 11 in 3 ein Einlassventil 26 für die Vollkammer 17 in einem axialen Sackloch 35 im Stufenkolben 15 und ein Einlassventil 38 für die Ringkammer 16 in einem vom Sackloch 35 abzweigenden Radialloch 37 auf. Weil in der gezeichneten Stellung des Pumpenventils 27 die Ringkammer 16 mit der Vollkammer 17 kommuniziert, weist die Kolbenpumpe 11 in 3 nur das eine Auslassventil 20 auf, das am Durchgangloch 33 im Boden 31 des Zylinders 28 angeordnet ist. Die Einlassventile 28, 38 und das Auslassventil 20 sind als federbeaufschlagte Rückschlagventile ausgeführt, was allerdings nicht zwingend für die Erfindung ist.
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Im übrigen ist die Kolbenpumpe 11 aus 3 gleich ausgebildet wie die Kolbenpumpe 11 aus 2, es gelten die Erläuterungen zu 2, die hinsichtlich 3 ergänzend in Bezug genommen werden.
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Die in 2 und 3 gezeigten Kolbenpumpen 11 mit dem verschieblich im Zylinder 28 aufgenommen Stufenkolben 15 können auch als Pumpenelemente aufgefasst werden, die eine vormonierbare Baugruppe bilden und in eine Pumpenbohrung eines nicht dargestellten Hydraulikblocks einbaubar sind. Bestückt mit weiteren hydraulischen Bauelementen, insbesondere mit den Magnetventilen 4, 5, 7, 12, dem Elektromotor 14 als Pumpenmotor und dem Exzenter 13 aus 1, bildet der Hydraulikblock ein Hydraulikaggregat einer Schlupfregelung der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage 1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010062188 A1 [0002]
