DE102015203276A1

DE102015203276A1 - Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE102015203276A1
Application number: DE102015203276.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Hartwig
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2016-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere einen Kolbenkompressor zur Druckmittelförderung in einem Luftfedersystem, mit einem zur Betätigung eines Pumpenkolbens (1) in einem Pumpengehäuse (5) angeordneten Getriebe zur Wandlung einer rotatorischen Bewegung in eine translatorische Bewegung, wozu das Getriebe eine mit einem Exzenter (2) verbundene Antriebswelle (3) aufweist, die entfernt zu einem im Pumpengehäuse (5) vorgesehenem Pumpenförderraum im Pumpengehäuse (5) angeordnet ist. Zur präzisen linearen Führung des Pumpenkolbens (1) im Pumpengehäuse (5) sieht die Erfindung vor, dass der Pumpenkolben (1) über geeignete Elemente sowohl kraft- als auch formschlüssig mit dem Getriebe (2, 3) permanent in Eingriff steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere einen Kolbenkompressor zur Druckmittelförderung in einem Luftfedersystem, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 199 61 851 A1 ist bereits eine Kolbenpumpe bekannt, deren Pumpenkolben durch eine geeignete Kurvenscheibenansteuerung bei gleichförmiger Drehung einer mit den Kurvenscheiben verbundenen Antriebswelle einen pulsationsfreien Summenförderstrom ermöglicht. Die als Vollkolben mit konstantem Durchmesser ausgeführten Pumpenkolben werden jeweils entlang des Kolbenschafts präzise im Pumpengehäuse geführt. Als nachteilig erweisen sich hierbei die zwischen dem Kolbenschaft und dem Pumpengehäuse herrschenden ungünstigen Reibungsverhältnisse und die aus der Vollkolbenbauweise resultierenden großen Trägheitsmassen.
Weiterhin geht aus der WO 2012/079692 A1 eine Druckluftversorgungsanlage mit einer Kolbenpumpe hervor, die einen mehrteiligen Kurbeltrieb aufweist, der über eine Kolbenstange mit einem Pumpenkolben verbunden ist. Zur präzisen linearen Führung des Pumpenkolbens im Zylinder ist die Kolbenstange in einem Führungskanal des Kurbelgehäuses aufwändig gelagert.
Nunmehr ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kolbenpumpe der angegebenen Art mit einer möglichst einfachen, kostengünstigen und dennoch präzisen linearen Führung des Pumpenkolbens im Pumpengehäuse zu versehen, sodass mit relativ geringem Aufwand ein miniaturisierter, massenreduzierter Pumpenkolben zum Einsatz gelangen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Kolbenpumpe der angegebenen Art mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im nachfolgenden aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von vier Zeichnungen hervor.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kolbenpumpe,
2 in einer Perspektivansicht eine zweckmäßig ausgestaltete radiale Führung des Pumpenkolbens durch eine sich über die Antriebswelle des Getriebes erstreckende Führungsgabel,
3 in einer Perspektivansicht eine zweckmäßig ausgestaltete axiale Führung des Pumpenkolbens durch die sich über die Wangen des Getriebeexzenters erstreckende Führungsgabel, sodass die Führungsgabel den Lagerring des Exzenters beidseitig umgreift,
4 eine Explosionsansicht zur Darstellung aller wesentlicher, die Erfindung betreffenden Einzelteile der Kolbenpumpe vor dem Einbau in ein Pumpengehäuse.
Die 1 zeigt eine Kolbenpumpe, die als Kolbenkompressor zur Druckmittelförderung in einem Luftfedersystem zum Einsatz gelangt, mit einem zur Betätigung eines Pumpenkolbens 1 in einem Pumpengehäuse 5 angeordneten Getriebe zur Wandlung einer rotatorischen Bewegung in eine translatorische Bewegung, wozu das Getriebe eine mit einem Exzenter 2 verbundene Antriebswelle 3 aufweist, die entfernt zu einem im Pumpengehäuse 5 vorgesehenem Pumpenförderraum lotrecht zum Pumpenkolben 1 im Pumpengehäuse 5 angeordnet ist. Der Pumpenförderraum ist von einem mit einem Saug- und Druckventil versehenen Zylinderkopf 17 begrenzt, in den ein Saug- und Druckkanal 18, 19 einmünden.
Damit der Pumpenkolben 1 innerhalb der Laufbuchse 6 eine präzise lineare Hubbewegung synchron zur Exzenterbewegung zu vollziehen vermag, sieht die Erfindung vor, dass der Pumpenkolben 1 mittel geeigneter Elemente sowohl kraft- als auch formschlüssig mit dem Getriebe 2, 3 permanent in Eingriff steht.
Vorteilhaft ist zur kraftschlüssigen Kontaktierung des Exzenters 2 eine Druckfeder 4 vorgesehen, die zwischen einem im Pumpengehäuse 5 fixierten Federanschlag 20 und einer mit dem Pumpenkolben 1 verbundenen Führungsgabel 7 unter Vorspannung angeordnet ist. In vorliegendem Ausführungsbeispiel ist der Federanschlag 20 ein Bestandteil einer den Pumpenkolben 1 aufnehmenden Laufbuchse 6, die im Pumpengehäuse 5 eingepresst ist. Bei Wunsch oder Bedarf kann alternativ zur Laufbuchse 6 der Pumpenkolben 1 unmittelbar im Pumpengehäuse 5 aufgenommen und geführt werden, sodass als Federanschlag beispielsweise eine Bohrungsstufe im Pumpengehäuse und/oder eine Anschlagscheibe die Funktion des Federanschlags übernehmen kann.
Weiterhin erfolgt erfindungsgemäß die formschlüssige Kontaktierung des Getriebes 2, 3 auf verblüffend einfache Weise durch die mit dem Pumpenkolben 1 starr verbundene Führungsgabel 7, welche sowohl die Antriebswelle 3 radial als auch die Wangen des Exzenters 2 im Bereich des auf dem Exzenter 2 wälzgelagerten Exzenterlagerrings 21 axial umgreift. Die 2 zeigt hierzu die durch einen Pfeil dargestellte radiale Führung des Pumpenkolbens 1 durch die über die Antriebswelle 3 aufgeschobene Führungsgabel 7, während in der 3 durch einen Pfeil die axiale Führung des Pumpenkolbens 1 durch die Führungsgabel 7 dargestellt ist, die den Exzenter 2 zu beiden Wangen zangenförmig umgreift.
Wie in der Zusammenschau der 2, 3 mit der 4 deutlich zu erkennen ist, weist die Führungsgabel 7 zur formschlüssigen Aufnahme der Antriebswelle 3 schnabelförmige Zinken 8 auf, deren Länge zur präzisen, linearen Kolbenführung an den Kolbenhub angepasst ist, sodass die Zinkenlänge entsprechend größer bemessen ist als die Länge der parallel zu den schnabelförmigen Zinken 8 ausgerichteten Finger 9 der Führungsgabel 7, welche lediglich im Bereich des Exzenterlagerrings 21 die von den beiden Zinken 8 abgewandte Wange des Exzenters 2 kontaktieren.
Es ist auch denkbar, die Finger 9 genauso lang auszuführen wie die Zinken 8, so dass sich auf beiden Seiten des Exzenters 2 Zinken 8 im Eingriff mit der Antriebswelle 3 befinden. Diese Lösung würde potenziell die Kraft auf die einzelnen Zinken durch die radiale Führung sowie die Flächenpressung zwischen Zinken 8 und Antriebswelle 3 verringern. Die dadurch entstehende überbestimmte Lagerung müsste natürlich durch entsprechend kleine Toleranzen der Bauteile und elastische Verformung der Zinken 8 kompensiert werden.
Ferner geht aus den 3 und 4 hervor, dass die Führungsgabel 7 an ihrem vom Exzenter 2 abgewandten Endbereich mit Greifarmen 10 versehen ist, die nach dem Zusammenbau mit dem Pumpenkolben 1 in spielfreiem Eingriff stehen. Zwecks Leichtbauweise und damit zur Reduzierung oszillierend bewegter Trägheitsmassen besteht der Pumpenkolben 1 aus einem stiftförmigen Kolbenschaft 12, in dessen seitliche Ausnehmungen 13 die Greifarme 10 der Führungsgabel 7 einrasten. Die Führungsgabel 7 ist bevorzugt als Stanzbiegeteil aus einem Dünnblech hergestellt, wobei zwischen der Führungsgabel 7 und dem Exzenter 2 ein verschleißarmes Kontaktplättchen 11 angeordnet ist, das bevorzugt als Kaltschlagteil ausgeführt ist.
An seinem von der Führungsgabel 7 abgewandten Ende weist der Kolbenschaft 12 einen in der Laufbuchse 6 geführten Kolbenteller 14 auf, an dem eine Dichtmanschette 15 angebracht ist, die bevorzugt mittels eines in den Kolbenschaft gerichteten Einpressstopfens 16 am Kolbenteller 14 fixiert ist. Die Herstellung der beschriebenen Kolbenkontur geschieht vorteilhaft im Kunststoffspritzguß-Verfahren mit geringem und damit kostengünstigen Fertigungsaufwand.
Ausgehend von der Explosionsdarstellung in 4 bildet der konfektionierte Pumpenkolben 1 in Verbindung mit der Druckfeder 4, der Führungsgabel 7 und der Laufbuchse 6 eine eigenständig handhabbare sowie funktionsfähig vorprüfbare Baugruppe, die gemäß der 1 lotrecht zum Getriebe 2, 3 in das Pumpengehäuse 5 eingepresst ist.
Zusammenfassend kommt somit der erfindungsgemäßen Anordnung der Führungsgabel 7 zwischen dem Getriebe 2, 3 und dem Pumpenkolben 1 eine besondere Bedeutung zur taumelfreien Führung des besonders schlank ausgeführten Pumpenkolbens 1 innerhalb der Laufbuchse 6 zu, da im Gegensatz zu geläufigen Kolbenpumpen nunmehr keine Führung des Pumpenkolbens 1 in der Laufbuchse 6 über einen sich an der Laufbuchse 6 abstützenden Kolbenschaft erfolgt, sondern lediglich die am Kolbenteller 14 montierte Dichtmanschette 15 die Laufbuchse 6 kontaktiert, sodass erst die mit dem Exzenter 2 und der Antriebswelle 3 in Eingriff stehende Führungsgabel 7 die präzise Linearbewegung des Pumpenkolbens 1 innerhalb der Laufbuchse 6 gewährleistet.
Bezugszeichenliste

1: Pumpenkolben
2: Exzenter
3: Antriebswelle
4: Druckfeder
5: Pumpengehäuse
6: Laufbuchse
7: Führungsgabel
8: Zinken
9: Finger
10: Greifarme
11: Kontaktplättchen
12: Kolbenschaft
13: Ausnehmung
14: Kolbenteller
15: Dichtmanschette
16: Einpressstopfen
17: Zylinderkopf
18: Saugkanal
19: Druckkanal
20: Federanschlag
21: Exzenterlagerring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19961851 A1 [0002]
WO 2012/079692 A1 [0003]

Claims

Kolbenpumpe, insbesondere Kolbenkompressor zur Druckmittelförderung in einem Luftfedersystem, mit einem zur Betätigung eines Pumpenkolbens in einem Pumpengehäuse angeordneten Getriebe zur Wandlung einer rotatorischen Bewegung in eine translatorische Bewegung, wozu das Getriebe eine mit einem Exzenter verbundene Antriebswelle aufweist, die entfernt zu einem im Pumpengehäuse vorgesehenem Pumpenförderraum im Pumpengehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (1) mittel geeigneter Elemente sowohl kraft- als auch formschlüssig mit dem Getriebe (2, 3) permanent in Eingriff steht.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur kraftschlüssigen Kontaktierung des Exzenters (2) eine Druckfeder (4) vorgesehen ist, die zwischen einem im Pumpengehäuse (5) fixierten Federanschlag (20) und einer mit dem Pumpenkolben (1) verbundenen Führungsgabel (7) angeordnet ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federanschlag (20) ein Bestandteil einer den Pumpenkolben (1) aufnehmenden Laufbuchse (6) ist, die im Pumpengehäuse (5) fixiert ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur formschlüssigen Kontaktierung des Getriebes (2, 3) die Führungsgabel (7) sowohl die Antriebswelle (3) als auch die Wangen des Exzenters (2) umgreift.
Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgabel (7) zur formschlüssigen Aufnahme der Antriebswelle (3) schnabelförmige Zinken (8) aufweist, deren Länge größer bemessen ist als die Länge der parallel zu den schnabelförmigen Zinken (8) ausgerichteten Finger (9) der Führungsgabel (7), welche die eine Wange des Exzenters (2) im Bereich eines auf dem Exzenter (2) aufgesetzten Lagerrings seitlich kontaktiert.
Kolbenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgabel (7) an ihrem vom Exzenter (2) abgewandten Endbereich mit Greifarmen (10) versehen ist, die mit dem Pumpenkolben (1) in Eingriff stehen.
Kolbenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Führungsgabel (7) und dem Exzenter (2) ein Kontaktplättchen (11) angeordnet ist, der bevorzugt als Kaltschlagteil ausgeführt ist.
Kolbenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgabel (7) als Stanzbiegeteil aus einem Dünnblech hergestellt ist.
Kolbenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (1) aus einem stiftförmigen Kolbenschaft (12) besteht, in dessen Ausnehmungen (13) die Greifarme (10) der Führungsgabel (7) einrasten, und dass der Kolbenschaft (12) an seinem von der Führungsgabel (7) abgewandten Ende einen Kolbenteller (14) zur Aufnahme einer Dichtmanschette (15) aufweist, die entlang der Innenwand der Laufbuchse (6) abdichtet.
Kolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmanschette (15) mittels eines sich durch die Öffnung der Dichtmanschette (15) in den Kolbenschaft (12) erstreckenden Einpressstopfens (16) am Kolbenteller (14) fixiert ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (1) in Verbindung mit der Laufbuchse (6), der Druckfeder (4) und der Führungsgabel (7) eine eigenständig handhabbare sowie funktionsfähig vorprüfbare Baugruppe bildet, die in Richtung auf das Getriebe (2, 3) in das Pumpengehäuse (5) eingepresst ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (1) im Kunststoffspritzguß-Verfahren hergestellt ist.