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Die
Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs,
die zur Verwendung in einer schlupfgeregelten, hydraulischen Fahrzeugbremsanlage
vorgesehen ist.
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Derartige
Kolbenpumpen sind an sich bekannt, beispielsweise aus der Druckschrift
DE 32 21 912 C2 oder
aus der
DE 93 19 462
U1 . Diese bekannten Kolbenpumpen weisen jeweils ein Pumpengehäuse mit
einer Pumpenbohrung auf, in der ein Kolben axial verschieblich aufgenommen
ist. Im Falle der
DE
32 21 912 C2 ist der Kolben mittelbar in einer in die Pumpenbohrung
eingesetzten Laufbuchse geführt,
während
beim Gegenstand der
DE
93 19 462 U1 der Kolben unmittelbar in der Pumpenbohrung geführt ist.
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe kann
alternativ in einer der beiden Bauweisen ausgeführt werden.
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Der
Kolben der aus der
DE
93 19 462 U1 bekannten Kolbenpumpe weist an seinem Umfang
zwei axial zueinander beabstandete Führungsflächen auf. Zwischen diesen Führungsflächen erstreckt
sich ein den Kolben umgebender Ringraum. Ein Verdrängungsraum
dieser Kolbenpumpe ist durch die Pumpenbohrung und eines der Stirnenden
des Kolbens begrenzt. Ein Antrieb des Kolbens zu einer in axialer Richtung
hin- und hergehenden
Hubbewegung erfolgt beispielhaft durch einen Exzenter.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Kolbenpumpe
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist einen Kolben auf, an dem
eine Kolbenbüchse
beispielsweise durch Aufpressen axial unverschieblich angebracht
ist. Die Kolbenbüchse
erstreckt sich nur über
einen Teil der Länge
des Kolbens. Auf diese Weise wird einfach und preisgünstig ein
Stufenkolben erhalten, wie er für manche
Anwendungen erforderlich oder zumindest zweckmäßig ist. Mit Stufenkolben ist
ein Kolben gemeint, der im Bereich seiner beiden Enden, oder allgemeiner
ausgedrückt,
an zwei voneinander beabstandeten Stellen, auf unterschiedlichen
Durchmessern axial verschieblich geführt ist. Durch Verwendung eines
Stufenkolbens läßt sich
beispielsweise das Ansaugverhalten einer Einkanalpumpe, also einer
Kolbenpumpe mit nur einem Verdrängungsraum, beeinflussen.
So saugt eine Einkanal-Kolbenpumpe bei Verwendung eines Stufenkolbens,
der an seinem dem Verdrängungsraum
zugewandten Ende auf einem größeren Durchmesser
geführt
ist als auf seinem dem Verdrängungsraum
abgewandten Ende sowohl während
eines Förderhubs,
bei dem sich ein Volumen des Verdrängungsraums verkleinert, als
auch während
eines Saughubs, bei dem sich das Volumen des Verdrängungsraums
vergrößert, wogegen
eine Kolbenpumpe mit einem Einfachkolben, also einem Kolben, der
an seinen beiden Enden auf demselben Durchmesser geführt ist,
ausschließlich
während
des Saughubs ansaugt. Der Stufenkolben der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe
wird an zwei Führungsflächen des
Kolbens axial im Pumpengehäuse geführt. Die
erste Führungsfläche befindet
sich axial außerhalb
der Kolbenbüchse,
sie ist am Umfang des Kolbens axial außerhalb der Kolbenbüchse oder
beispielsweise auch an einem axial außerhalb der Kolbenbüchse am
Kolben angebrachten Führungsring ausgebildet.
Die zweite Führungsfläche ist
an der Kolbenbüchse
ausgebildet.
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Weiterer
Vorteil der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe
ist, daß ein
vorhandener, im wesentlichen zylindrischer Kolben einfach durch
Anbringen der Kolbenbüchse
zu einem Stufenkolben ausgebildet werden kann, wodurch der Kolben
vielfältig
verwendbar ist. Hinzu kommt der Vorteil, daß der Kolben im wesentlichen
zylindrisch ohne Stufung und insbesondere ohne Hinterschneidungen
herstellbar ist, was die Herstellung vereinfacht und verbilligt.
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Des
weiteren läßt sich
mit der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe
ein vorhandener Stufenkolben, also beispielsweise auch ein Kolben,
der mittels eines aufgesetzten Führungsrings
an einem Ende axial verschieblich geführt ist, zu einem Einfachkolben ausbilden,
der am anderen Ende bzw. mit axialem Abstand von der einen Führung auf
denselben Durchmesser axial verschieblich geführt ist.
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Die
Unteransprüche
haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch
1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Die
erfindungsgemäße Kolbenpumpe
ist insbesondere als Pumpe in einer Bremsanlage eines Fahrzeugs
vorgesehen und wird beim Steuern des Drucks in Radbremszylindern
verwendet. Je nach Art der Bremsanlage werden für derartige Bremsanlagen die
Kurzbezeichnungen ABS bzw. ASR bzw. FDR bzw. EHB verwendet. In der
Bremsanlage dient die Pumpe beispielsweise zum Rückfördern von Bremsflüssigkeit
aus einem Radbremszylinder oder aus mehreren Radbremszylindern in
einen Hauptbremszylinder (ABS) und/oder zum Fördern von Bremsflüssigkeit
aus einem Vorratsbehälter
in einen Radbremszylinder oder in mehrere Radbremszylinder (ASR
bzw. FDR bzw. EHB). Die Pumpe wird beispielsweise bei einer Bremsanlage
mit einer Radschlupfregelung (ABS bzw. ASR) und/oder bei einer als
Lenkhilfe dienenden Bremsanlage (FDR) und/oder bei einer elektrohydraulischen
Bremsanlage (EHB) benötigt.
Mit der Radschlupfregelung (ABS bzw. ASR) kann beispielsweise ein
Blockieren der Räder
des Fahrzeugs während
eines Bremsvorgangs bei starkem Druck auf das Bremspedal (ABS) und/oder
ein Durchdrehen der angetriebenen Räder des Fahrzeugs bei starkem
Druck auf das Gaspedal (ASR) verhindert werden. Bei einer als Lenkhilfe (FDR)
dienenden Bremsanlage wird unabhängig
von einer Betätigung
des Bremspedals bzw. Gaspedals ein Bremsdruck in einem oder in mehreren
Radbremszylindern aufgebaut, um beispielsweise ein Ausbrechen des
Fahrzeugs aus der vom Fahrer gewünschten
Spur zu verhindern. Die Pumpe kann auch bei einer elektrohydraulischen
Bremsanlage (EHB) verwendet werden, bei der die Pumpe die Bremsflüssigkeit
in den Radbremszylinder bzw. in die Radbremszylinder fördert, wenn
ein elektrischer Bremspedalsensor eine Betätigung des Bremspedals erfaßt oder
bei der die Pumpe zum Füllen
eines Speichers der Bremsanlage dient.
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Zeichnung
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand zweier bevorzugt ausgewählter, in
der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Achsschnitt einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe;
und
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2 eine
Abwandlung der in 1 dargestellten Kolbenpumpe gemäß der Erfindung.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Die
in der Zeichnung dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete,
erfindungsgemäße Kolbenpumpe
ist in einen Hydraulikblock 12 einer schlupfgeregelten,
im übrigen
nicht dargestellten Fahrzeugbremsanlage eingesetzt. In den Hydraulikblock 12, von
dem in der Zeichnung der klaren Darstellung wegen lediglich ein
die Kolbenpumpe 10 umgebendes Bruchstück dargestellt ist, sind außer der
Kolbenpumpe 10 weitere, nicht dargestellte, hydraulische Bauelemente
der Fahrzeugbremsanlage wie Magnetventile, Hydrospeicher und Hydrodämpfer eingesetzt
und hydraulisch miteinander und mit der Kolbenpumpe 10 verschaltet.
Der Hydraulikblock ist über
eine oder mehrere Bremsleitungen hydraulisch an einen nicht dargestellten
Hauptbremszylinder angeschlossen, an den Hydraulikblock 12 sind über Bremsleitungen
nicht dargestellte Radbremszylinder hydraulisch angeschlossen. Der
Hydraulikblock 12 bildet ein Pumpengehäuse der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe 10 und
wird nachfolgend als solches bezeichnet.
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Im
Pumpengehäuse 12 ist
eine durchgehende Pumpenbohrung 14 angebracht, in die ein
im wesentlichen zylindrischer Kolben 16 der Kolbenpumpe 10 eingesetzt
ist. Der Kolben 16 weist zwei axial voneinander beabstandete
Führungsflächen 18, 20 auf, mit
denen er axial verschieblich in der Pumpenbohrung 14 geführt ist.
Eine erste Führungsfläche 18 befindet
sich nahe eines Stirnendes des Kolbens 16, das einem Verdrängungsraum 22 der
Kolbenpumpe 10 zugewandt ist. Die erste Führungsfläche 18 wird von
einem Führungsring 24 aus
Kunststoff gebildet, der auf den Kolben 16 aufgesetzt ist
und der sich über
einen Stützring 26 in
axialer Richtung an einer Ringstufe 28 des Kolbens 16 abstützt. Auf
einer dem Stützring 26 abgewandten
Seite des Führungsrings 24 ist
ein Elastomerdichtring 30 angeordnet, der den Verdrängungsraum 22 abdichtet.
Auf ein dem Verdrängungsraum 22 abgewandtes
Stirnende des Kolbens 16 ist eine Kolbenbüchse 32 aufgepreßt, die durch
Reibschluß axial
auf dem Kolben 16 fixiert ist. Eine Außenumfangsfläche der
Kolbenbüchse 32 bildet
die zweite Führungsfläche 20 des
Kolbens 16. Durch die aufgepreßte Kolbenbüchse 32 wird auf einfache
Weise ein Einfachkolben 16 erhalten, dessen beide Führungsflächen 18, 20 im
dargestellten Ausführungsbeispiel
denselben Durchmesser aufweisen, so daß eine nicht gestufte, zylindrische
Pumpenbohrung 14 zur Aufnahme und Führung des Kolbens 16 ausreicht.
Bei Bedarf können
eine Kolbenbüchse 33 mit
kleinerer Wandstärke
(2) oder mit größerer Wandstärke (nicht
dargestellt) als die in 1 gezeigte Kolbenbüchse 32 auf
den Kolben 16 aufgepreßt
sein, so daß die
Führungsflächen 18, 20 des Kolbens 16 unterschiedliche
Durchmesser aufweisen. Auf diese Weise ist der Kolben 16 der
in 2 dargestellten Kolbenpumpe 10 als Stufenkolben 16 ausgebildet,
der einen Ansaugeffekt sowohl bei einem Saughub des Kolbens, bei
dem der Kolben 16 ein Volumen des Verdrängungsraums 22 vergrößert, als
auch bei einem Förderhub,
bei dem der Kolben 16 das Volumen des Verdrängungsraums
verkleinert, durch Volumenänderung
eins den Kolben 16 zwischen seinen beiden Führungsflächen 18, 20 umgebenden
Ringraums 34 bewirkt. Die Ausbildung des Kolbens 16,
der in 1 dargestellten Kolbenpumpe 10 als Einfachkolben 16 durch
Aufpressen der Kolbenbüchse 32 hat
zudem den Vorteil, daß ein
vorhandener, im wesentlichen zylindrischer Kolben 16 Verwendung
finden kann, der an sich für
eine nicht dargestellte Kolbenpumpe mit gestufter Pumpenbohrung
vorgesehen ist. Es kann also auf einen vorhandenen Kolben 16 zurückgegriffen
werden. Im übrigen ist
die in 2 dargestellte Kolbenpumpe 10 übereinstimmend
mit der in 1 dargestellten Kolbenpumpe 10 aufgebaut
und funktioniert in gleicher Weise. Zur Vermeidung von Wiederholungen
wird hinsichtlich 2 auf die entsprechenden Ausführungen
zu 1 hingewiesen. In beiden Figuren sind für gleiche
Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Zum
Antrieb weist die erfindungsgemäße Kolbenpumpe 10 einen
elektromotorisch rotierend antreibbaren Exzenter 36 auf,
der auf einer dem Verdrängungsraum 22 abgewandten
Stirnseite des Kolbens 16 angeordnet ist und an dessen
Umfang der Kolben 16 mit einer Stirnfläche 38 anliegt.
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Ein
Einlaß von
mit der Kolbenpumpe 10 zu förderndem Fluid erfolgt durch
eine Einlaßbohrung 40,
die radial zur Pumpenbohrung 14 im Pumpengehäuse 12 angebracht
ist und die in den Ringraum 34 mündet. Der den Kolben 16 umgebende
Ringraum 34 ist an seinen beiden Stirnenden vom Stützring 26 und
von der Kolbenbüchse 32 begrenzt,
ein Außenumfang
des Ringraums 34 wird von der Pumpenbohrung 14 begrenzt.
Die Einlaßbohrung 40 mündet somit
zwischen der Kolbenbüchse 32 und
dem Stützring 26,
die Kolbenbüchse 32 befindet
sich zwischen dem die Einlaßbohrung 40 aufweisenden
Fluideinlaß der
Kolbenpumpe 10 und dem Exzenter 36. Die Kolbenbüchse 32 wird
somit lediglich mit dem niedrigen, in der Einlaßbohrung 40 herrschenden
Druck beaufschlagt, nicht jedoch mit Hochdruck, wie er beim Fördern von
Fluid im Verdrängungsraum 22 auftreten kann.
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Der
Ringraum 34 kommuniziert durch ungefähr in einer Längsmitte
des Kolbens 16 angebrachte Querbohrungen 42 mit
einer Sackbohrung 44, die axial im Kolben 16 angebracht
ist und mit einem konischen Ventilsitz 46 an dem den Verdrängungsraum 22 begrenzenden
Stirnende des Kolbens 16 mündet. Der Einlaß von zu
förderndem
Fluid in die Kolbenpumpe 10 erfolgt also durch die im Kolben 16 angebrachten
Bohrungen 42, 44, wobei die Querbohrungen 42 zwischen
dem Führungsring 24 und
der Kolbenbüchse 32,
also zwischen den beiden Führungsflächen 18, 20 des
Kolbens 16 am Umfang des Kolbens 16 in den Ringraum 34 münden.
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Als
Einlaßventil 48 weist
die erfindungsgemäße Kolbenpumpe 10 ein
federbelastetes Rückschlagventil
auf: Das Einlaßventil 48 umfaßt eine Ventilkugel 50 als
Ventilschließkörper, die
von einer eine Ventilschließfeder 52 bildenden
Schraubendruckfeder gegen den die Mündung der axialen Sackbohrung 44 im
Kolben 16 bildenden Ventilsitz 46 gedrückt wird.
Die Ventilschließfeder 52 und
die Ventilkugel 50 sind in einem napfförmigen, als Tiefziehteil aus
Blech hergestellten Ventilkäfig 54 aufgenommen, an
dessen Boden 56 sich die Ventilschließfeder 52 abstützt. Der
Ventilkäfig 54 weist
Durchströmöffnungen 58 im
Umfang und Boden 56 auf.
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Der
Ventilkäfig 54 erweitert
sich an seinem offenen Ende mit einer Ringstufe 60, mit
der er am Kolben 16 angebracht ist. Ein freier Rand des
Ventilkäfigs 54 ist
radial nach außen
stehend zu einem lochscheibenförmigen
Federteller 62 umgeformt, an dem eine als Schraubendruckfeder
ausgebildete Kolbenrückstellfeder 64 angreift.
Die Kolbenrückstellfeder 64 ist
den Ventilkäfig 54 umgebend
im Verdrängungsraum 22 angeordnet,
sie stützt
sich gegen ein zylindrisches Verschlußelement 66 ab, das
den Verdrängungsraum 22 verschließend auf
einem dem Exzenter 36 abgewandten Seite in der Pumpenbohrung 14 angebracht
ist. Die Kolbenrückstellfeder 64 ist stärker ausgebildet
als die Ventilschließfeder 52.
Die am Federteller 62 des Ventilkäfigs 54 angreifende Kolbenrückstellfeder 64 hält den Ventilkäfig 54 bei
allen beim Betrieb der Kolbenpumpe 10 auftretenden Belastungen
gegen die Kraft der Ventilschließfeder 52 am Kolben 16.
Des weiteren drückt
die Kolbenrückstellfeder 64 den
Kolben 16 in Anlage an den Umfang des den Kolben 16 zu
seiner Hubbewegung antreibenden Exzenters 36. Außer zur
Abstützung der
Kolbenrückstellfeder 64 am
Kolben 16 dient der Federteller 62 dazu, den Elastomerdichtring 30 axial auf
dem Kolben 16 zu fixieren. Der Federteller 62 hält den Elastomerdichtring 30 mit
Spiel zwischen sich und dem Führungsring 24,
so daß der
Elastomerdichtring 30 axial gestaucht wird.
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Das
Verschlußelement 66 ist
durch eine umlaufende Verstemmung 68 des Pumpengehäuses 12 die
Pumpenbohrung 14 bzw. den Verdrängungsraum 22 druckdicht
verschließend
im Pumpengehäuse 12 gehalten.
Ein Auslaß von
mit der Kolbenpumpe 10 gefördertem Fluid aus dem Verdrängungsraum 22 erfolgt
durch eine achsparallele Sackbohrung 70 im Verschlußelement 66 in
eine von der Sackbohrung 70 abgehende Radialbohrung 72 im
Verschlußelement 66 in
eine radial zur Pumpenbohrung 14 im Pumpengehäuse 12 angebrachte
Auslaßbohrung 74. Als
Auslaßventil 76 ist
ein in der Zeichnung symbolisch dargestelltes Rückschlagventil in die Radialbohrung 72 des
Verschlußelements 66 eingesetzt.
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Der
Verdrängungsraum 22 ist
Teil der Pumpenbohrung 14, sein eines Stirnende wird vom
Verschlußelement 66 begrenzt.
Am anderen Stirnende wird der Verdrängungsraum 22 von
einer ihm zugewandten Stirnfläche 78 des
Kolbens 16 mit der Ventilkugel 50 des Einlaßventils 48 sowie
vom Elastomerdichtring 30 begrenzt, wobei zum Ansaugen
und Fördern
von Fluid der Kolben 16 bei seiner in der Pumpenbohrung 14 hin-
und hergehenden Hubbewegung ein Volumen des Verdränungsraums 22 vergrößert und
verkleinert.
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Die
erfindungsgemäße Kolbenpumpe 10 ist eine
Einkanalpumpe mit lediglich einem Verdrängungsraum 22. Im
Ringraum 34, der von der Kolbenbüchse 32 zum Exzenter 36 hin
begrenzt ist, findet kein Druckaufbau statt. Die in der Zeichnung
gezeigte Kolbenpumpe 10 ist der Klarheit wegen teilweise vereinfacht
und schematisiert dargestellt.