-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe und insbesondere
eine Kolbenpumpe, welche mittels eines Exzenterantriebs oder einer
Nockenwelle angetrieben wird und in Fahrzeugen, inbesondere in Hydraulikkreisen,
verwendet wird.
-
Eine
derartige Kolbenpumpe ist beispielsweise bereits bekannt aus der
US 1,924,423 . Diese bekannte
Kolbenpumpe umfasst zur Förderung
von Fluid Kolben, die in einem Gehäuse hin und her bewegbar angeordnet
sind. Der Antrieb der Kolben erfolgt durch ein Antriebselement in
Form eines Exzenters, wobei zwischen dem Exzenter und den Kolben Übertragungs-
oder Zwischenelemente angeordnet sind. Letztere nehmen eine vom
Antriebselement ausgeübte
Querkraft auf und leiten diese an das Gehäuse ab. Die bekannten Zwischenelemente
sind als formstabile Hebel ausgebildeten, die schwenkbar um eine
Lagerstelle an einem ihrer Enden im Gehäuse aufgenommen sind.
-
Eine
Vorrichtung bei der eine Nockenwelle eine Kolbenpumpe über ein
schwenkbar gelagertes, in sich starres Hebelelement mittelbar antreibt
ist weiterhin bekannt aus der
DE
505 588 C .
-
Schließlich offenbart
die
DE 199 56 092
A1 eine Kolbenpumpe mit Antriebselement, Zwischenelementen
und Kolben, bei der die Zwischenelemente topfförmig ausgebildet sind und demnach
einen kreisrunden Bodenbereich sowie einen hohlzylindrischen Randbereich
aufweisen. Der Bodenbereich ist auf seiner einen Seite vom Antriebselement
und auf seiner zweiten Seite vom Kolben beaufschlagt, während der
Randbereich im Gehäuse
geführt
ist und Querkräfte
vom Antriebselement auf das Gehäuse überträgt. Das
Zwischenelement folgt der Axialbewegung des Kolbens, führt also
zusammen mit dem Kolben im Gehäuse
eine hin- und hergehende Hubbewegung aus.
-
Die
bekannten Zwischenelemente leiten, wie erwähnt, vom Antriebselement aufgebrachte
Querkräfte
an die Kolbenführung,
respektive das Gehäuse der
Kolbenpumpe ab. Damit reduziert sich der Verschleiß an der
Kolbenstirnfläche
und an der Kolbenführung.
Allerdings erhöht
sich anderseits die Teilzahl der Kolbenpumpe und damit deren Montageaufwand und
deren Herstellkosten.
-
Vorteile der
Erfindung
-
Demgegenüber weist
eine Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 3 den Vorteil auf,
dass sie hinsichtlich ihres Teileaufwands, ihrer Teilkosten und
ihrer Montagekosten besonders günstig
herstellbar ist. Dies wird erreicht durch die Verwendung von Zwischenelementen,
die fest im Sinne von unbeweglich im Gehäuse angeordnet sind und in Richtung
der Kolbenbewegung flexibel ausgebildet sind.
-
Die
Unteransprüche
haben bevorzugte Weiterbildungen dieser Erfindung zum Gegenstand.
-
Vorzugsweise
umfasst die Kolbenpumpe mehrere Kolben und jedem Kolben ist ein
separates Zwischenelement zugeordnet. Dabei nimmt jedes Zwischenelement
nur genau diejenigen Querkräfte auf,
welche vom Antriebselement auf das einem Kolben zugeordnete Zwischenelement
ausgeübt
werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein Querkrafteinfluss
von anderen Kolben völlig
eliminiert werden kann, da kein gemeinsames Zwischenelement für alle Kolben
vorgesehen ist.
-
Um
eine einfache und kostengünstige
Herstellbarkeit des Zwischenelements bereitzustellen, ist das Zwischenelement
als Zwischenplatte ausgebildet.
-
Bei
Verwendung einer flexiblen Platte als Zwischenplatte kann die Platte
auch derart ausgebildet sein, dass sie immer eine automatische Rückstellung
in ihre Ausgangsstellung ermöglicht.
Dadurch kann z.B. ein enges Anliegen der Zwischenplatte an dem Kolben
bzw. dem Antriebselement erreicht werden. Eine derartige flexible
Zwischenplatte ist z.B. aus Federstahl hergestellt.
-
Die
Zwischenplatte ist fest am Gehäusebauteil
befestigt. Die Befestigung kann beispielsweise mittels Verschrauben,
Schweißen
o.Ä. ausgeführt werden.
Als Lager für
die Zwischenplatte dient somit der Ort der Befestigung der Zwischenplatte
am Gehäusebauteil.
Diese Ausbildung kann besonders kostengünstig bereitgestellt werden.
-
Gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist das Zwischenelement als topfförmiges Bauteil
ausgebildet. Eine Übertragung
der Querkräfte
vom Antriebselement erfolgt dabei über die Lager des topfförmigen Zwischenelements.
Besonders bevorzugt ist das topfförmige Zwischenelement dabei
mittels eines oder zweier Ringlager am Gehäusebauteil gelagert.
-
Das
Antriebselement ist vorzugsweise als Exzenter oder als Nockenwelle
oder als Exzenter mit integrierten Nocken ausgebildet. Als Material
für das Zwischenelement
wird weiterhin vorzugsweise Stahl, insbesondere Federstahl, Kunststoff
oder faserverstärkte
Folien verwendet.
-
Besonders
bevorzugt ist die Kolbenpumpe als Radialkolbenpumpe ausgebildet
und umfasst mehrere Kolben, welche abwechselnd von einem Antriebselement
betätigt
werden.
-
Die
erfindungsgemäße Kolbenpumpe
wird vorzugsweise in Fahrzeugen verwendet und dabei insbesondere
ASR-, ABS-, ESP- und/oder
EHB-Systemen verwendet. Hierbei ergeben sich besonders große Vorteile
der vorliegenden Erfindung, da die Lebensdauer von Kolbenpumpen,
welche in derartigen Sicherheits- und/oder Bremssystemen von Fahrzeugen
eingesetzt werden, deutlich erhöht
werden kann. Dadurch können
Wartungskosten derartiger Systeme signifikant reduziert werden.
-
Zeichnung
-
Nachfolgend
werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher
erläutert.
In der Zeichnung ist:
-
1 eine
schematische Schnittansicht einer Kolbenpumpe gemäß einer
ersten Alternative der vorliegenden Erfindung,
-
2 eine
schematische Schnittansicht einer Kolbenpumpe gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
-
Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 1 eine Kolbenpumpe 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. In 1 ist die
Kolbenpumpe nur teilweise und schematisch dargestellt, wobei die
vorliegende Erfindung nicht betreffende Teile aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen
wurden.
-
Wie
in 1 gezeigt, umfasst die Kolbenpumpe 1 ein
Antriebselement 2 in Form eines Exzenters, welcher sich
um eine Exzenterachse E dreht. Mit M ist der Mittelpunkt des im
Schnitt kreisförmigen Exzenters 2 bezeichnet.
Der Exzenter wird in Richtung des Pfeils R von einer nicht dargestellten
Antriebseinheit angetrieben. Weiter umfasst die Kolbenpumpe 1 einen
Kolben 3, welcher in einer Kolbenführung 7 geführt ist.
Die Kolbenführung 7 ist
in diesem Ausführungsbeispiel
eine Bohrung, die im Gehäuse 4 der
Kolbenpumpe 1 ausgebildet ist. Der Kolben 3 weist
ein erstes Führungslager 8 und
ein zweites Führungslager 9 auf.
Dabei ist das zweite Führungslager 9 als
Lagerring ausgebildet und das erste Führungslager 8 durch
einen vom Kolben nach außen vorstehenden,
ringförmigen
Absatz gebildet.
-
Zwischen
dem Kolben 3 und dem Antriebselement 2 ist ein
plattenförmiges
Zwischenelement 5 angeordnet. Das plattenförmige Zwischenelement 5 ist
fest mit dem Gehäuse 4 verbunden.
Somit ist es für
das Zwischenelement 5 möglich,
der Bewegung des Kolbens in der Kolbenführung 7 zu folgen.
-
Die
Funktion des erfindungsgemäßen Zwischenelements 5 ist
dabei wie folgt: Wenn sich das Antriebselement 2 in Richtung
des Pfeils R bewegt, wird aufgrund der Exzentrizität das Zwischenelement 5 gemeinsam
mit dem Kolben 3 im Führungselement 7 nach
links bewegt. Dabei muss die Kraft, welche sich aus der Druckkraft
des Fluids Fp, aus der Dichtungskraft Fd und aus einer Federkraft
Ff zur Rückstellung
des Kolbens 3 überwunden
werden. Dadurch kann in bekannter Weise Druck in einem Hydrauliksystem
erzeugt werden. Während
der Drehung des Antriebselements 2 werden auch Querkräfte Fq erzeugt.
Durch Zwischenschalten des Zwischenelements 5 zwischen
dem Kolben 3 und dem Antriebselement 2 werden
diese Querkräfte
auf das Zwischenelement 5 übertragen und von dort unmittelbar
ins Gehäuse 4 eingeleitet.
Dadurch wird verhindert, dass eine Querkraft Fq auf den Kolben 3 wirken
kann. Dadurch wird insbesondere die Reibung des Kolbens 3 verringert,
so dass die gesamte Kolbenpumpe 1 einen besseren Wirkungsgrad
aufgrund verringerter Verluste und eine längere Lebensdauer aufgrund
einer geringeren Belastung der einzelnen Bauteile, insbesondere
des Kolbens sowie der Kolbenlagerungen, erreicht werden.
-
Erfindungsgemäß wird dies
durch die einfache Maßnahme
des Dazwischenschaltens des Zwischenelements 5 erreicht,
welches die Querkraft Fq unmittelbar ins Gehäuse 4 einleitet. Da
aufgrund der Exzentrizität
des Antriebselements 2 der Kontaktpunkt K zwischen dem
Antriebselement 2 und dem Zwischenelement 5 wandert,
ergeben sich während des
Betriebes auch jeweils unterschiedliche Größen für die Querkraft Fq. In gleicher
Weise wandert der Kontaktpunkt L zwischen dem Kolben 3 und
dem Zwischenelement 5 abhängig von der Winkelstellung des
Zwischenelements 5.
-
Somit
wird erfindungsgemäß das Zwischenelement 5 zur
Einleitung der Querkräfte
Fq in das Gehäuse 4 verwendet.
Hierbei sollte die Anordnung des Zwischenelements 5 möglichst
derart erfolgen, dass eine Auslenkung des Zwischenelements 5 am
Kontaktpunkt L zum Kolben 3 möglichst gering ist. Dies kann
insbesondere durch ein möglichst
langes Zwischenelement 5 erreicht werden.
-
Im
vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist das Zwischenelement 5 ein plattenförmiges Element. Es ist fest
am Gehäuse 4 befestigt
und dabei als eine flexible Platte, wie z.B. ein Federblech, ausgeführt.
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 2 eine Kolbenpumpe 1 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erläutert.
Dabei sind gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen
Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet.
-
Im
Gegensatz zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist bei der
Kolbenpumpe 1 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
das Zwischenelement nicht mehr als Plattenelement ausgebildet, sondern
als topfförmiges
Bauteil 5. Dabei umfasst das topfförmige Zwischenelement 5 einen
kreisrunden Bodenbereich 5d und einen hohlzylindrischen
Randbereich 5c.
-
Der
Bodenbereich 5d steht dabei einerseits mit dem Kolben 3 und
andererseits mit dem Antriebselement 2 in Verbindung. Die
Lagerung des Zwischenelements 5 erfolgt dabei am Randbereich 5c, wobei
an der Innenseite des Randbereichs 5c ein erstes Lager 11 und
an der Außenseite
des Randbereichs 5c ein zweites Lager 12 angeordnet
ist. Die beiden Lager 11, 12 sind als Ringlager
ausgebildet, so dass sich der Randbereich 5c des Zwischenelements 5 gegen
das Gehäuse 4 abstützt. Wie
aus 2 ersichtlich ist, ist der Randbereich 5c des
Zwischenelements 5 dabei in einer im Gehäuse 4 gebildeten
ringförmigen
Aussparung 13 angeordnet.
-
In
der in 2 gezeigten Stellung befindet sich der Kolben 3 nahe
seinem oberen Totpunkt. Wenn sich das Antriebselement 2 weiter
in Richtung des Pfeils R dreht, wird der Kolben 3 aufgrund
der Kraft Ff der Rückstellfeder
(nicht dargestellt) in Richtung auf das Antriebselement 2 bewegt.
Wenn Querkräfte
Fq vom Antriebselement 2 auf das Zwischenelement 5 übertragen
werden, werden diese Querkräfte
Fq weiter über
die Lager 11, 12 in das Gehäuse eingeleitet. Somit werden
die Querkräfte
Fq nicht auf den Kolben 3 übertragen, so dass die erfindungsgemäßen Vorteile
erreicht werden können.
-
Im
vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist das topfförmige
Zwischenelement 5 als starres Element ausgebildet. Der
kreisrunde Bodenbereich 5d ist jedoch flexibel ausgebildet
und der Randbereich 5c ist fest mit dem Gehäuse 4 verbunden.
Dadurch kann der flexible Bodenbereich 5d den Bewegungen
des Kolbens folgen und eingeleitete Querkräfte Fq können über den fest mit dem Gehäuse 4 verbundenen
Randbereich 5c in das Gehäuse eingeleitet werden.
-
Die
erfindungsgemäße Kolbenpumpe
wird insbesondere in Fahrzeugen und dabei insbesondere in Brems-
und/oder Sicherheitssystemen wie ASR, ABS, ESP und/oder EHB-Systemen
verwendet. Dadurch kann die Lebensdauer derartiger Systeme im Vergleich
mit den bisher im Stand der Technik verwendeten Systemen signifikant
verlängert
werden.