DE19918020A1 - Kolbenpumpe und Heizeinrichtung dafür - Google Patents

Kolbenpumpe und Heizeinrichtung dafür

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Abstract

Bei einer Kolbenpumpe (1) insbesondere zur Druckmittelförderung in hydraulischen, schlupfgeregelten Bremsanlagen, mit einem Saugventil (10) zur Förderung von Druckmittel aus einem Saugraum (30) ergibt sich auch bei tiefen Temperaturen ein störungsfreier Betrieb dadurch, daß die Kolbenpumpe (1) eine im Saugraum (30) angeordnete Heizeinrichtung (40) aufweist. Zwischen der Heizeinrichtung (40) und dem Saugventil (30) ist vorzugsweise im Saugraum ein Saugfilter (31) vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenpum­ pe, insbesondere zur Verwendung in hydraulischen, schlupf­ geregelten Bremsanlagen, gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.
Der ungünstige Einfluß von tiefen Temperaturen auf den Saugwiderstand in ASR/ESP-Anlagen stellt in der Praxis ein erhebliches Problem dar. Durch den Kälteeinfluß steigt die Viskosität der Bremsflüssigkeit überproportional an, wo­ durch die Saugwiderstände in den Bremsflüssigkeit führenden Kanälen erheblich erhöht werden. Insbesondere, wenn kein Vorladungssystem eingesetzt werden soll, steht als treiben­ de Kraft für das Füllen der Pumpe nur der atmosphärische Druck zur Verfügung. Dieser wird allerdings bei tiefen Tem­ peraturen durch die hohen Strömungswiderstände nahezu völ­ lig aufgebraucht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, und insbesondere eine Kolbenpumpe zu schaffen, bei der auch bei relativ tiefen Temperaturen ein ordnungsgemäßer und stö­ rungsfreier Betrieb der Bremsanlage sichergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kolbenpumpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Kolben­ pumpe eine im Saugraum angeordnete Heizeinrichtung auf­ weist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist zwischen der Heizeinrichtung und dem Saugven­ til im Saugraum ein Saugfilter vorgesehen. Der Saugfilter dient dabei dazu unerwünschte Partikel, die z. B. durch Ab­ rieb erzeugt werden, von dem Saugventil fernzuhalten. Die Heizeinrichtung kann in diesem Fall den durch die kleine Maschenweite des Saugfilters und die bei Kälte erhöhte Vis­ kosität der Bremsflüssigkeit kompensieren.
Zur Maximierung der abgestrahlten Wärme ist die Heizein­ richtung flächig ausgebildet. Die flächige Ausbildung der Heizeinrichtung erleichtert ebenfalls den Einbau in die er­ findungsgemäße Kolbenpumpe.
Vorzugsweise ist die Heizeinrichtung ein Widerstandsheize­ lement oder ein PTC-Element. Auf diese Weise kann die Hei­ zeinrichtung mit einem hohen Wirkungsgrad schnell mit elek­ trischer Energie angesteuert werden.
Bevorzugt ist die Heizeinrichtung in einem Verschlußteil angeordnet. Durch die Ausbildung der Heizeirichtung in dem Verschlußteil wird insbesondere eine Nachrüstung einer be­ stehenden Kolbenpumpe mit der erfindungsgemäßen Heizein­ richtung ermöglicht. Gegebenenfalls ergeben sich dadurch Vorteil in der Herstellung, da nach einem Baukastensystem wahlweise Verschlußteile mit Heizelement und dessen Kontak­ tierung eingesetzt werden können. Dies ist insbesondere in dem Fall bevorzugt, in welchem eine Vorladung entfallen soll.
Vorteilhafterweise bildet die Heizeinrichtung mit dem Ver­ schlußteil ein eigenständig handhabbares Bauelement. Diese Ausführungsform bietet Vorteile im Hinblick auf die Montage der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung weist das Verschlußteil eine Anschluß­ durchführung zur Energieversorgung der Heizeinrichtung auf.
Bevorzugt ist dabei die Anschlußdurchführung abgedichtet in dem Verschlußteil ausgebildet.
Vorteilhafterweise ist zwischen der Heizeinrichtung und dem Saugraum eine Membrane angeordnet. Diese Membrane dient zum einen als Saugspeicher und zum anderen schützt sie die Hei­ zeinrichtung vor direktem Kontakt mit der Bremsflüssigkeit.
Die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ausgestaltungen derselben wird bzw. werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Überall in den Zeichnungen be­ zeichnen dieselben oder ähnliche Bezugszeichen die gleichen oder entsprechende Elemente. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Hydraulik­ pumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer Hydraulik­ pumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 ist schematisch eine Schnittansicht einer erfin­ dungsgemäßen Kolben- oder Hydraulikpumpe 1, die vorzugswei­ se zur Verwendung in einer ABS (anti-filockier-System), ASR (antriebs-Schlupf-gegelung) oder ESP (Elektronisches S. tabi­ litäts-Brogramm) -Anlage einer geregelten Fahrzeugbremse dient, dargestellt. Die Kolbenpumpe 1 ist zweikreisig und, gemäß der Schnittansicht der Fig. 1 im wesentlichen symme­ trisch zur Mittellinie M aufgebaut. In ihrem Gehäuse 2 weist die Kolbenpumpe 1 eine, von einem (nicht dargestell­ ten) Elektromotor angetriebene Antriebswelle 3 auf. Ein, auf der Antriebswelle 3 ausgebildeter Exzenter 4 ist über einen Kuppelring mit dem Pumpkolben 5 formschlüssig verbun­ den. Durch den Exzenter 4 wird die Drehbewegung der An­ triebswelle 3 in eine Hubbewegung des Kolbens 5 umgesetzt. Das Pumpengehäuse 2 weist eine gestufte Bohrung 6 auf. In der gestuften Bohrung 6 ist eine Ventilpatrone 7 angeordnet und druckdicht, beispielsweise durch Verstemmen, befestigt. Die Ventilpatrone 7 ist vorzugsweise aus Kunststoff herge­ stellt. Die Ventilpatrone 7 ist eine gesondert montier- und prüfbare Baueinheit. Die Ventilpatrone 7 weist einen, be­ züglich des Gehäuses 2, inneren, im wesentlichen hülsenför­ migen Abschnitt 8 und einen, bezüglich des Gehäuses 2, äu­ ßeren Abschnitt oder Basisabschnitt 9 auf. Der hülsenförmi­ ge Abschnitt 8, der auch als An- oder Fortsatz bezeichnet werden kann, dient dabei als Führung für den Pumpkolben 5. In dem Abschnitt 9 sind Ventilsitze für ein druckgesteuer­ tes Saugventil 10 und ein (nicht dargestelltes) druckge­ steuertes Druckventil ausgebildet. Das Saugventil 10 weist einen kugelförmigen Ventilschließkörper 12 auf, der von ei­ ner Druckfeder 13 gegen seinen in der Patrone 7 ausgebilde­ ten Ventilsitz gedrückt wird. Ferner ist ein Haltekäfig 14 zur Führung und Lagerung der Druckfeder 13 vorgesehen. Der Haltekäfig 14 dient ebenfalls dazu, den Ventilschließkörper 12 des Saugventils 10 an seinem Ventilsitz zu halten. Es sei bemerkt, daß gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 der Ventilschließkörper 12 eine Kugel ist, und die Druckfeder 13 ein Schraubenfeder ist. Es sei bemerkt, daß anstelle des kugelförmigen Ventilschließkörper 12 auch ein anders ge­ formter Ventilschließkörper, z. B. eine Platte, verwendet werden kann. Ferner kann die als Schraubenfeder ausgebilde­ te Druckfeder 13 auch ein anderes geeignetes Vorspann- oder Federmittel sein. Der Darstellung der Fig. 1 entnimmt man, daß das Saugventil 10 an einem axialen Ende des Zylinder­ raums für den Pumpkolben 5 ausgebildet ist. Das (nicht dar­ gestellte) Druckventil ist im wesentlichen senkrecht dazu, d. h. radial, in dem Abschnitt 9 der Patrone 7 ausgebildet.
Während des Betriebs der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe 1 wird in einer Druckhubphase, in der sich der Pumpkolben 5 nach außen bewegt, der Druck von Bremsflüssigkeit in einem Druckraum 20 erhöht. Zu diesem Zweck ist in einer um den Pumpkolben 5 ausgebildeten Nut umfangsmäßig eine Dichtung 21 vorgesehen. Die unter Druck stehende Bremsflüssigkeit in dem Druckraum 20 drückt nun einen (nicht dargestellten) Ventilschließkörper des Druckventils gegen die Vorspannung einer Druckfeder von seinem Sitz weg, wodurch unter Druck stehende Bremsflüssigkeit zu einem (nicht dargestellten) Druckmittelverbraucher, z. B. den Radbremsen, übertragen wird. In dieser Phase bleibt das Saugventil 10 geschlossen. In einer Saughubphase, während der sich der Pumpkolben 5 nach innen bewegt, bleibt das Druckventil geschlossen, d. h. dessen Ventilschließkörper wird durch die Vorspannwirkung einer Druckfeder gegen seinen Ventilsitz gedrückt. Während dieser Saughubphase wird durch die relative Druckerniedri­ gung der Bremsflüssigkeit im Druckraum 20 das Saugventil 10 gegen die Vorspannung der Druckfeder 13 geöffnet. Dann wird Bremsflüssigkeit über einen (nicht dargestellten) Nieder­ druckspeicher über den Kanal 22 in den Druckraum 20 ange­ saugt.
In Strömungsrichtung hinter dem Saugventil 10 ist im Sau­ graum 30 ein Saugfilter 31 vorgesehen. Der Saugfilter 31 bildet einen Bestandteil der eigenständig handhabbaren Ven­ tilpatrone 7. Insbesondere bei tiefen Temperaturen entste­ hen in dem Saugfilter 31 besonders hohe Strömungswiderstän­ de. Dies beruht darauf, daß der Saugfilter 31 eine relativ kleine Maschenweite besitzt, um unerwünschte Partikel von dem Saugventil fernzuhalten. Besonders bei tiefen Tempera­ turen muß die dann besonders zähe, bzw. viskose Bremsflüs­ sigkeit durch die kleinen Öffnungen in dem Saugfilter 31 hindurchgesaugt werden. Durch die bei tiefen Temperaturen hohe Viskosität der Bremsflüssigkeit fällt damit der Wir­ kungsgrad des Saugventils 10 drastisch ab. Erfindungsgemäß ist daher eine Heizeinrichtung bzw. Heizelement 40 im Sau­ graum 30 bzw. im Bereich des Saugfilters 31 und des Saug­ ventils 10 der Ventilpatrone 7 angeordnet. Die Heizeinrich­ tung 40 ist eine Widerstandsheizung oder vorzugsweise ein sogenanntes PTC-Element, das je nach deren Widerstandsken­ nung die Temperatur der Heizeinrichtung 40 auf eine ge­ wünschte Größe automatisch einstellt. Die Heizeinrichtung 40 ist in einem Verschlußteil 41 aufgenommen. In dem Ver­ schlußteil 41 sind Durchbohrungen 42 ausgebildet, in wel­ chen eine abgedichtete Anschlußdurchführung 43 dichtend eingepaßt ist. In der Anschlußdurchführung 43 verlaufen Leiter 44 zur elektrischen Energieversorgung der Heizein­ richtung 40.
Im Betrieb wird ansprechend auf ein Signal, daß anzeigt, daß die Temperatur der Bremsflüssigkeit einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, die im Saugraum vorhandene Bremsflüssigkeit durch die flächige Heizeinrichtung 40 un­ mittelbar erwärmt. Dadurch wird gerade die Temperatur von vor dem Saugfilter 31 und dem Saugventil 10 stehender Bremsflüssigkeit sehr schnell erhöht, wodurch ein Abfall des Wirkungsgrads des Saugventils 10 vermieden werden kann.
Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt eine Weiterbildung des im Zu­ sammenhang mit Fig. 1 beschriebenen ersten Ausführungsbei­ spiels dar. Zusätzlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist in dem Verschlußteil 41 zwischen der Heizeinrichtung 40 und dem Saugventil 10 im Saugraum 30 eine Membrane 45 vor­ gesehen. Die Membrane 45 dient einerseits dazu, daß Saug­ verhalten der Kolbenpumpe 1 zu verbessern, indem die Mem­ brane 45 die Funktion eines das Saugventil 10 unterstützen­ den Saugspeichers erfüllt. Andererseits isoliert die Mem­ brane 45 die Heizeinrichtung 40 vor unmittelbaren Kontakt mit der Bremsflüssigkeit. Die Membrane 45 ist ebenso wie die Heizeinrichtung 40 in dem Verschlußteil 41 ausgebildet und bildet mit diesem ein eigenständig handhabbares Bauele­ ment.
Bezugszeichenliste
1
Kolben- oder Hydraulikpumpe
2
Gehäuse
3
Antriebswelle
4
Exzenter
5
Pumpkolben
6
Bohrung
7
Ventilpatrone
8
(Basis-)Abschnitt
9
Abschnitt
10
Saugventil
12
Ventilschließkörper
13
Druckfeder
14
Haltekäfig
20
Druckraum
21
Dichtung
22
Kanal
23
Bohrung
24
Abschnitt
30
Saugraum
31
Saugfilter
40
Heizeinrichtung oder Heizelement
41
Verschlußteil
42
Durchbohrungen
43
Anschlußdurchführungen
44
Leiter
45
Membrane
M Mittellinie

Claims (11)

1. Kolbenpumpe (1), insbesondere zur Druckmittelförderung in hydraulischen, schlupfgeregelten Bremsanlagen, mit einem einem Saugventil (10) zur Förderung von Druckmit­ tel aus einem Saugraum (30), dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenpumpe (1) eine, im Saugraum (30) angeordnete Heizeinrichtung (40) aufweist.
2. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Heizeinrichtung (40) und dem Saugventil (30) im Saugraum (30)ein Saugfilter (31) vorgesehen ist.
3. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Heizeinrichtung (40) flächig ausgebil­ det ist.
4. Kolbenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (40) ein Wider­ standsheizelement ist.
5. Kolbenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (40) ein PTC- Element ist.
6. Kolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (40) in einem Verschlußteil (41) angeordnet ist.
7. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (40) mit dem Verschlußteil (41) ein eigenständig handhabbares Bauelement bildet.
8. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verschlußteil (41) eine Anschlußdurch­ führung (43) zur Energieversorgung der Heizeinrichtung (40) aufweist.
9. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdurchführung (43) abgedichtet in dem Verschlußteil (41) ausgebildet ist.
10. Kolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Heizeinrich­ tung (40) und dem Saugraum (30) eine Membrane (45) an­ geordnet ist.
11. Heizeinrichtung (40), insbesondere für eine Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Heizeinrichtung (40) in einem Saugraum (30) der Kolbenpumpe (1) angeordnet ist.
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