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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs
1, die insbesondere zur Verwendung in einer hydraulischen, schlupfgeregelten
Fahrzeugbremsanlage vorgesehen ist.
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Derartige
Kolbenpumpen sind beispielsweise aus der
DE 28 29 994 A1 bereits
bekannt.
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Die
bekannte Kolbenpumpe hat einen in einer Pumpenbohrung geführten und
von einem Exzenter zu einer hin- und hergehenden Hubbewegung angetriebenen
Kolben. Dieser ist als Hohlkolben ausgebildet, wobei sein Innenraum
den Verdrängungsraum
der Kolbenpumpe bildet. An der Umfangsseite des Kolben ist zur Steuerung
der Durchströmungsrichtung
durch die Kolbenpumpe ein einziges Rückschlagventil ausgebildet.
Letzteres wirkt als Auslassventil und umfasst ein am Kolben angebrachtes
Ventilloch und einen bandförmigen,
das Ventilloch überdeckenden
Ventilschließkörper aus
federelastischem Material. Dieser Ventilschließkörper wirkt zugleich als Ventilfederelement.
Eine Versorgung der Kolbenpumpe mit Druckmittel erfolgt über eine
durchgehende Zulauföffnung
am exzenterseitigen Stirnende des Kolbens. Zur Steuerung des Durchströmungsquerschnitts
der Zulauföffnung
sind Nuten am Exzenter vorhanden.
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Von
diesem bekannten Gegenstand unterscheidet sich die Kolbenpumpe gemäß der Erfindung dadurch,
dass deren Kolben am exzenterseitigen Stirnende von der Kolbenstirnwand
vollständig
verschlossen ist. Ferner dichtet ein in das offene Stirnende des
Kolben hineinragendes Innenteil den Verdrängungsraum zur Umgebung hin
ab. Am Innenteil ist ein zweites Rückschlagventil ausgebildet.
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Vorteile
der Erfindung
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Eine
derart aufgebaute Kolbenpumpe hat unter anderem den Vorteil, dass
sie besonders kurz und kompakt baut. Weiterhin vorteilhaft sind
ihr geringer Bauaufwand und ihre guten Funktionseigenschaften, insbesondere
ihr hoher hydraulischer Wirkungsgrad.
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Dementsprechend
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenpumpe vorzuschlagen,
die kompakt und kostengünstig
baut und darüber
hinaus besonders effektiv arbeitet.
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Diese
Aufgabe löst
eine Kolbenpumpe anhand der Merkmale des Anspruchs 1.
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Die
Unteransprüche
haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der der im
Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Gemäß Anspruch
6 ist der Ventilschließkörper rinnenförmig; er
schließt
einen Hohlraum zwischen sich und dem Kolben ein. Der Ventilschließkörper liegt
mit seinen Längsrändern und
an in seiner Längsrichtung
voneinander beabstandeten Stellen am Kolben an, so dass sich der
eingeschlossene Hohlraum über
einen Teil oder nahezu die volle Länge des Ventilschließkörpers erstreckt
und seitlich an den Längsrändern begrenzt
ist. Das Ventilloch im Kolben mündet
in den zwischen dem Kolben und dem Ventilschließkörper eingeschlossenen Hohlraum.
Die rinnenförmige
Ausbildung des Ventilschließkörpers bewirkt,
dass der Ventilschließkörper nicht
nur im Bereich des Ventillochs, also auf der verhältnismäßig kleinen
Querschnittsfläche
des Ventillochs, mit Fluid beaufschlagt wird, sondern auf einer verhältnismäßig großen Fläche, die
sich über
einen Teil oder die gesamte Länge
des bandförmigen
Ventilschließkörpers erstreckt.
Ein Druck im Ventilloch beaufschlagt den Ventilschließkörper also
auf einer verhältnismäßig großen Fläche, so
dass bereits ein geringer Überdruck
genügt,
um den Ventilschließkörper vom
Ventilloch abzuheben und damit das Rückschlagventil zu öffnen. Bei
der Ausgestaltung nach Anspruch 6 genügt somit ein geringer Öffnungsdruck, um
das Rückschlagventil
zu öffnen.
Das Rückschlagventil
hat ein verbessertes Öffnungsverhalten,
der Wirkungsgrad der Kolbenpumpe ist verbessert. Insbesondere bei
Verwendung des Rückschlagventils als
Einlaßventil
hat die erfindungsgemäße Kolbenpumpe
den Vorteil eines verbesserten Ansaugverhaltens und einer besseren
Füllung
ihres Verdrängungsraums.
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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 eines bevorzugt ausgewählten, in
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Kolbenpumpe im
Achsschnitt; und
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2 einen
Querschnitt des Kolbens der Kolbenpumpe aus 1 entlang
Linie II-II in 1.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Die
in 1 dargestellte, erfindungsgemäße Kolbenpumpe 10 weist
einen Hydraulikblock 12 als Pumpengehäuse auf, von dem in der Zeichnung
lediglich ein die Kolbenpumpe 10 umgebendes Bruchstück dargestellt
ist. Der Hydraulikblock 12 bildet den hydraulischen Teil
einer Schlupfregeleinrichtung einer im übrigen nicht dargestellten,
hydraulischen Fahrzeugbremsanlage, in den Hydraulikblock 12 sind außer der
Kolbenpumpe 10 weitere hydraulische Bauelemente wie Magnetventile
eingesetzt und miteinander und mit der Kolbenpumpe 10 hydraulisch verschaltet.
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In
dem das Pumpengehäuse 12 bildenden Hydraulikblock
ist eine Pumpenbohrung 14 angebracht, in der ein Kolben 16 axial
verschieblich aufgenommen ist. Der Kolben 16 ist als Hohlkolben
ausgebildet, er weist eine rohrförmige
Umfangswand 18 auf, die an einer Stirnseite von einer Kolbenstirnwand 20 verschlossen
ist, welche einstückig
mit der Umfangswand 18 des Kolbens 16 ist. Ein
Innenraum des Kolbens 16 bildet einen Verdrängungsraum 22 der Kolbenpumpe 10.
Der Kolben 16 weist keine Hinterschneidung oder dgl. auf,
er ist durch Umformen, beispielsweise durch Tiefziehen, Kaltschlagen
oder Fliespressen hergestellt.
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Die
Kolbenpumpe 10 weist ein Innenteil 24 auf, das
feststehend in der Pumpenbohrung 14 im Pumpengehäuse 12 angebracht
ist und das einen zapfenförmigen
Ansatz 26 aufweist, der in eine offene Stirnseite des Kolbens 16 hineinragt.
Der zapfenförmige
Ansatz 26 begrenzt den Verdrängungsraum 22 an der
offenen Stirnseite des Kolbens 16.
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Ein
Einlaßventil 28 der
Kolbenpumpe 10 ist als Rückschlagventil ausgebildet
und platzsparend im Kolben 16 untergebracht. Das Einlaßventil 28 ist außer in 1 zusätzlich in 2 dargestellt.
Das Einlaßventil 28 weist
im dargestellten Ausführungsbeispiel
der Erfindung drei Ventillöcher 30 auf,
die um 90° zueinander
versetzt auf einer gedachten, gemeinsamen Umfangslinie des Kolbens 16 in
der Umfangswand 18 des Kolbens 16 angebracht sind.
Die Anzahl der Ventillöcher 30 kann
variieren zwischen einem und mehr als dreien.
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Als
Ventilschließkörper 32 weist
die erfindungsgemäße Kolbenpumpe 10 ein
bandförmiges Element
aus elastischem Material auf, das sich über etwas weniger als einen
Vollkreis in Umfangsrichtung entlang des Innenumfangs des Kolbens 16 erstreckt. Der
Ventilschließkörper 32 überdeckt
die Ventillöcher 30 des
Einlaßventils 28.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Ventilschließkörper aus
einem Metall- bzw. Blechstreifen durch Umformen hergestellt.
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Zur
Fixierung im Kolben 16 weist der Ventilschließkörper 32 nahe
seines einen Endes einen nach außen abstehenden Fixierzapfen 34 auf,
der in einem Fixierloch 36 einliegt, welches wie die Ventillöcher 30 in
der Umfangswand 18 des Kolbens 16 angebracht ist.
Da der Ventilschließkörper 32 mit
Vorspannung an der Innenseite der Umfangswand 18 des Kolbens 16 anliegt,
genügt
eine verhältnismäßig lose
Fixierung des Ventilschließkörpers 32 im
Fixierloch 36. Die Fixierung kann beispielsweise auch als Klemmverbindung,
Schnappverbindung oder Nietverbindung ausgebildet sein.
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Der
Ventilschließkörper 32 weist
eine Sicke 38 auf, die sich in seiner Längsrichtung erstreckt, die die
Ventillöcher 30 überdeckt
und die auf einer Seite an einem freien Ende 40 des Ventilschließkörpers 32 und
am anderen Ende mit Abstand von dem Fixierzapfen 34 geschlossen
endet. Die Sicke 38 gibt dem Ventilschließkörper 32 einen
rinnenfömigen Querschnitt.
Seitlich der Sicke 38 sind Längsränder 42 des Ventilschließkörpers 32 seitlich
nach außen stehend,
d. h. in achsparalleler Richtung zum Kolben 16 ausgebildet.
Mit den Längsrändern 42 liegt
der Ventilschließkörper 32 plan
am Innenumfang des Kolbens 16 an. Zur Verbesserung einer
Dichtwirkung sind die Längsränder 42 des
Ventilschließkörpers mit Silikon
oder einem sonstigen Dichtmaterial (nicht dargestellt) beschichtet,
mit denen die Längsränder 42 an
der Innenseite der Umfangswand 18 des Kolbens 16 dichtend
anliegen. Die Sicke 38 des Ventilschließkörpers 42 schließt einen
Hohlraum 44 zwischen dem Ventilschließkörper 32 und der Umfangswand 18 des
Kolbens 16 ein, der an den Längsrändern 42 und an den
Enden der Sicke 38 geschlossen ist. Die Ventillöcher 30 münden in
den Hohlraum 44.
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Die
Funktion des Einlaßventils 28 ist
wie folgt: Die Kolbenpumpe 10 weist eine Einlaßbohrung 46 auf,
die radial ungefähr
in Höhe
der Ventillöcher 30 des
Kolbens 16 in die Pumpenbohrung 14 mündet. Vergrößert sich
ein Volumen des Verdrängungsraums 22 während eines
Saug- oder Rückhubs
des Kolbens 16, verringert sich ein Druck im Verdrängungsraum 22,
es entsteht ein Unterdruck im Verdrängungsraum 22 in bezug
auf den Druck in der Einlaßbohrung 46.
Der Druck in der Einlaßbohrung 46, der
den bandförmigen
Ventilschließkörper 32 auf dessen
Außenseite
beaufschlagt, hebt den Ventilschließkörper 32 vom Innenumfang
des Kolbens 16 ab, das Einlaßventil 28 ist offen
und Fluid aus der Einlaßbohrung 46 strömt durch
die Ventillöcher 30 in
den Verdrängungsraum 22 im
Kolben 16. Da das Fluid aus der Einlaßbohrung 46 den Ventilschließkörper 32 auf
der gesamten Länge/Fläche der
Sicke 38 beaufschlagt, genügt ein geringer Unterdruck
im Verdrängungsraum 22 zum Öffnen des
Einlaßventils 28, durch
die Ausbildung des Ventilschließkörpers 32 mit der
Sicke 38 genügt
somit ein geringer Öffnungsdruck
zum Öffnen
des Einlaßventils 28.
Durch Anbringung mehrerer Ventillöcher 30 wird problemlos eine
große
Ventildurchströmfläche erreicht,
die einen geringen Strömungswiderstand
bewirkt.
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Bei
Gleichdruck im Verdrängungsraum 22 und
der Einlaßbohrung 46 dichtet
der Ventilschließkörper 32 aufgrund
der Vorspannung, mit der an der Innenseite der Umfangswand 18 des
Kolbens 16 anliegt, ab, das Einlaßventil 28 ist geschlossen.
Ein Überdruck
im Verdrängungsraum 22,
der den Ventilschließkörper 32 auf
der Innenseite beaufschlagt und von innen gegen die Umfangswand 18 des
Kolbens 16 drückt,
vergrößert die
Dichtwirkung des Ventilschließkörpers 32,
das Einlaßventil 28 schließt zuverlässig und
mit guter Dichtwirkung bei niedrigem und bei hohem Druck in seiner
Sperrichtung.
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Neben
seinem einfachen Aufbau hat das erfindungsgemäß ausgebildete Einlaßventil 28 den Vorteil,
daß es
platzsparend im Kolben 16 untergebracht ist. Zur Ausbildung
als Auslaßventil
müßte der bandförmige Ventilschließkörper 32 den
Kolben 16 am Außenumfang
umschließend
angebracht werden (nicht dargestellt). Ein solches Auslaßventil
kann zusätzlich
zum dargestellten Einlaßventil 28 oder
auch für
sich allein vorgesehen werden.
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Der
Auslaß der
erfindungsgemäßen Kolbenpumpe 10 erfolgt
durch das Innenteil 24 hindurch. Das Innenteil 24 ist
mit einem axialen Durchgangsloch 46 versehen, das sich
mit einer konischen Ringstufe erweitert, die einen Ventilsitz 48 eines
Auslaßventils 50 bildet.
Das Auslaßventil 50 ist
als federbeaufschlagtes Rückschlagventil
ausgebildet, es ist im Durchgangsloch 46 im Innenteil 24 untergebracht. Das
Auslaßventil 50 weist
einen Ventilschließkörper in
Form einer Ventilkugel 52 auf, die von einer Schraubendruckfeder,
die eine Ventilschließfeder 54 bildet,
gegen den Ventilsitz 48 gedrückt wird. Die Ventilschließfeder 54 stützt sich
an einem scheibenförmigen
Verschlußteil 56 ab,
das in die Pumpenbohrung 14 eingesetzt ist. Das Verschlußteil 56 ist
mit einer umlaufenden Verstemmung 58 des Pumpengehäuses 12 in
der Pumpenbohrung 14 gehalten, wobei die umlaufende Verstemmung 58 zusammen
mit dem Verschlußteil 56 die
Pumpenbohrung 14 druckdicht verschließt. Das Verschlußteil 56 hält seinerseits
das Innenteil 24 in der Pumpenbohrung 14.
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Durch
das Auslaßventil 50 aus
dem Verdrängungsraum 21 austretendes
Fluid gelangt durch sternförmig
am Innenteil angebrachte Radialkanäle 60 in eine Auslaßbohrung 62,
die radial zur Pumpenbohrung 14 im Pumpengehäuse 12 angebracht
ist.
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Zum
Antrieb des Kolbens 16 zu einer in der Pumpenbohrung 14 axial
hin- und hergehenden Hubbewegung weist die Kolbenpumpe 10 einen
elektromotorisch rotierend antreibbaren Exzenter 64 auf, der
auf der geschlossenen Stirnseite des Kolbens 16 angeordnet
ist und an dessen Umfang der Kolben 16 mit seiner Kolbenstirnwand 20 anliegt.
Um den Kolben 16 mit seiner Kolbenstirnwand 20 in
Anlage am Umfang des Exzenter 64 zu halten, weist die Kolbenpumpe 10 eine
Kolbenrückstellfeder 66 auf.
Die Kolbenrückstellfeder 66 ist
als Schraubendruckfeder ausgebildet, sie ist in den Verdrängungsraum 22 eingesetzt
und stützt
sich am zapfenförmigen,
in die offene Stirnseite des Kolbens 16 hineinragenden
Ansatz 26 des in der Pumpenbohrung 14 feststehenden Innenteils 24 ab
und drückt
von innen gegen die Kolbenstirnwand 20.
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Das
Innenteil 24 ist aus Kunststoff hergestellt. Sein zapfenförmiger Ansatz 26 weist
eine mit ihm einstückige,
umlaufende Dichtlippe 68 auf, die innen an der Umfangswand 18 des
Kolbens 16 anliegt und Verdrängungsraum 22 abdichtet.