DE19928164A1 - Kolbenpumpe - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine insbesondere zur Druckmittelförderung in elektronisch geregelten Bremsanlagen geeignete Kolbenpumpe (1) mit einem Gehäuse (9), einem Saugventil (11), einem Druckventil (13) und einem als Stufenkolben ausgeführten Pumpenkolben (4), der einen Abschnitt (6) mit größerem und einen Abschnitt (7) mit kleinerem Druchmesser aufweist. Erfindungsgemäß ist der Stufenkolben (4) an seinem Abschnitt (6) mit größerem Durchmesser in einer Pumpenpatrone (16) geführt. Vorzugsweise ist an der Patrone (16) gleichzeitig das Druckventil (13) radial zur Bewegungsrichtung des Stufenkolbens (4) ausgebildet.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine insbesondere zur
Druckmittelförderung in elektronisch geregelten Bremsanla
gen geeignete Kolbenpumpe mit einem Gehäuse, einem Saugven
til, einem Druckventil und einem als Stufenkolben ausge
führtem Pumpenkolben, der einen Abschnitt mit größerem und
einen Abschnitt mit geringerem Durchmesser aufweist.
Eine gattungsgemäße Stufenkolbenpumpe ist beispielsweise
aus der deutschen Patentanmeldung DE 43 16 986 A1 bekannt.
Derartige Pumpen mit einem Stufenkolben werden insbesondere
in elektronisch geregelten Bremsanlagen eingesetzt und füh
ren dort zu einer Verringerung des Ansaugwiderstandes der
Pumpe mittels eines Aufladeeffektes. Dabei kommt es bei ei
nem Saughub der Stufenkolbenpumpe in einem Nachlaufraum auf
der Saugseite der Pumpe durch den gestuften Kolben zu einer
Druckerhöhung. Dadurch wird insbesondere bei tiefen Tempe
raturen und geringer Viskosität des Druckmittels eine ver
besserte Förderleistung der Pumpe und eine schnellere An
sprechzeit der elektronisch geregelten Bremsanlage erzielt.
Dies ist besonders wichtig im Falle einer Antriebsschlupf-
oder Fahrstabilitätsregelung.
Die gattungsgemäße Kolbenpumpe weist jedoch gerade bei die
sen Anwendungen den Nachteil auf, daß der Pumpenkolben di
rekt im Gehäuse geführt ist. Durch den Abrieb zwischen Kol
ben und Gehäuse können Späne entstehen und in dem Brems
kreislauf gelangen. Deshalb muß die Lauffläche besonders
bearbeitet werden, was zusätzliche Herstellungskosten ver
ursacht. Des weiteren erfordert diese Kolbenpumpe aufgrund
der axialen Hintereinanderschaltung des Druck- und des
Saugventils einen relativ großen Bauraum.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstel
lungskosten einer gattungsgemäßen Kolbenpumpe zu verringern
und deren Funktionssicherheit zu verbessern. Gleichzeitig
soll gleichzeitig die Zahl der Baugruppen möglichst gering
gehalten werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei
einer gattungsgemäßen Kolbenpumpe der Stufenkolben an sei
nem Abschnitt mit größerem Durchmesser in einer Pumpenpa
trone geführt ist. Dabei dient die Innenseite der Patrone
als Lauffläche für den Abschnitt des Stufenkolbens, der den
größeren Durchmesser aufweist. Diese Lauffläche kann somit
in vorteilhafter Weise entweder außerhalb des Pumpengehäu
ses bearbeitet oder bei der Herstellung der Pumpenpatrone
direkt mit der entsprechenden geforderten Oberflächengüte
hergestellt werden.
Das Druckventil ist bevorzugt radial zur Bewegungsrichtung
des Stufenkolbens ausgebildet. Durch diese Anordnung des
Druckventils kann der axial benötigte Bauraum verringert
werden. Mit besonderem Vorteil vereint die Pumpenpatrone
somit die Funktionen "Führen des Kolbens" und "Halten des
Druckventils". Dadurch wird erfindungsgemäß die Anzahl der
erforderlichen Baugruppen herabgesetzt, was zu einer weite
ren Kosteneinsparung führt. Zur einfachen Herstellung bzw.
Bearbeitung ist die Pumpenpatrone vorzugsweise aus Kunst
stoff oder Sintermetall hergestellt.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist ein
Teil eines Saugkanals der Kolbenpumpe in der Nähe des äuße
ren Randes des Pumpengehäuses angeordnet. Dies hat den Vor
teil, daß der Saugkanal am äußeren Ende des Gehäuses, bei
dem es sich beispielsweise um den Ventilblock eines Brem
saggregates handeln kann, für Anschlußelemente wie Hydrau
likleitungen etc. besser zugänglich ist. Vorzugsweise ist
dabei ein weiterer Teil des Saugkanals in der Pumpenpatrone
vorgesehen. Der Ansaugweg des Druckmittels vom Anschlußele
ment zum Saugventil führt demnach insbesondere durch die
Patrone. Vorzugsweise verläuft ein weiterer Teil des Saug
kanals durch den Stufenkolben selbst, wobei das Saugventil
direkt oder indirekt am Stufenkolben ausgebildet ist.
Mit besonderem Vorteil ist im Saugkanal zwischen der Pum
penpatrone und dem Stufenkolben ein Filterelement vorgese
hen. Das Filterelement schützt an dieser bevorzugten Stelle
erfindungsgemäß sowohl das Saugventil als auch das nachge
schaltete Druckventil vor Verunreinigungen.
Zur Abdichtung des Nachlaufraumes von den Antriebselementen
der Kolbenpumpe ist weiterhin benachbart zum Abschnitt mit
geringerem Durchmesser des Stufenkolbens vorzugsweise im
Pumpengehäuse eine Dichtung vorgesehen. Im Unterschied zum
Stand der Technik ist diese Dichtung nicht am Kolben son
dern in einer Bohrung des Gehäuses angeordnet. Zusätzlich
oder separat kann im Pumpengehäuse ein verschleißfestes
Element vorgesehen sein, das in vorteilhafter Weise als
Lauffläche für den Teil des Stufenkolbens dient, der einen
geringeren Durchmesser aufweist.
Mit besonderem Vorteil sind die Dichtung und/oder das ver
schleißfeste Element mittels des Filterelementes im Gehäuse
gehalten, wodurch auf einem zusätzlichen Haltering verzich
tet werden kann und die Anzahl der Bauteile weiter redu
ziert wird.
Das Gehäuse der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist insbeson
dere mittels eines darin verstemmten bzw. geclichten Dec
kels nach außen hin verschlossen. Dabei kann der Deckel
einstückig mit der Pumpenpatrone oder separat ausgebildet
sein.
Die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ausgestaltungen
derselben werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die bei
gefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen bezeich
nen dieselben oder ähnliche Bezugszeichen die gleichen oder
entsprechende Elemente. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht auf einen Teil einer erfindungsgemä
ßen Kolbenpumpe in vergrößerter Darstellung und
im Längsschnitt; und
Fig. 2 eine Längsschnittansicht eines zweiten Ausfüh
rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe.
In Fig. 1 ist in einer Schnittansicht der erfindungsrele
vante Ausschnitt eines Teils einer erfindungsgemäßen Kol
benpumpe 1 dargestellt, die insbesondere zur Verwendung in
einer elektronisch geregelten Bremsanlage, wie ABS (Anti-
Blockier-System), ASR (Antriebs-Schlupf-Regelung) oder ESP
(Elektronisches Stabilitäts-Programm), geeignet ist. Die
Kolbenpumpe 1 weist in an sich bekannter Weise eine von ei
nem nicht dargestellten Elektromotor angetriebene Antriebs
welle 2 auf. Ein an der Antriebswelle 2 ausgebildeter Ex
zenter 3 liegt an einem oder mehreren Pumpenkolben 4 an,
wobei die Drehbewegung der Antriebswelle 2 durch den Exzen
ter 3 in eine Hubbewegung der Pumpenkolben 4 umgesetzt
wird. Die Pumpenkolben 4 sind mittels einer Rückstellfeder
5 gegen den Exzenter 3 vorgespannt, so daß die Kolben 4
stets mit dem Exzenter 3 in Kontakt stehen.
Der Pumpenkolben 4 ist gemäß der vorliegenden Gattung als
Stufenkolben ausgebildet und weist einen Abschnitt 6 mit
größerem Durchmesser und einen Abschnitt 7 mit geringerem
Durchmesser auf. Der Stufenkolben 4 ist dabei innerhalb ei
ner mit mehreren Stufen versehenen Bohrung 8 des Pumpenge
häuses 9 angeordnet, bei dem es sich beispielsweise um den
Ventilblock einer elektronisch geregelten Bremsanlage han
deln kann. Bei einem Saughub der Kolbenpumpe 1 wird über
einen Saugkanal 10, 10', 10" und ein vorzugsweise am Kolben
4 ausgebildetes Saugventil 11 Druckmittel in einen Arbeits
raum 12 der Kolbenpumpe 1 angesaugt. Im anschließenden
Druckhub der Kolbenpumpe 1 wird bei dann geschlossenen
Saugventil 11 das Druckmittel über ein Druckventil 13 aus
dem Arbeitsraum 12 in einen Druckkanal 14 gefördert und ge
langt von dort beispielsweise zu nicht dargestellten Rad
bremsen eines Kraftfahrzeuges. Wie in der Einleitung be
reits erwähnt, kommt es am Ende des Saughubes der Kolben
pumpe 1 in einem Nachlaufraum 15 auf der Saugseite der Pum
pe 1 durch den gestuften Kolben 4 zu einer Druckerhöhung.
Dadurch wird beim anschließenden Druckhub insbesondere bei
tiefen Temperaturen und geringer Viskosität des Druckmit
tels eine verbesserte Förderleistung der Pumpe 1 und eine
schnellere Ansprechzeit der elektronisch geregelten Brems
anlage erzielt. Dies ist besonders wichtig im Falle einer
Antriebsschlupf- oder Fahrstabilitätsregelung.
Erfindungsgemäß ist der Stufenkolben 4 an seinem Abschnitt
7 mit größerem Durchmesser in einer Pumpenpatrone 16 ge
führt. Somit dient die Innenseite der Pumpenpatrone 16 als
Lauffläche für den Stufenkolben 4. Diese Lauffläche kann
somit in vorteilhafter Weise entweder außerhalb des Pumpen
gehäuses 9 bearbeitet oder bei der Herstellung der Pumpen
patrone 16 direkt mit der entsprechenden Oberflächengüte
hergestellt werden.
Mit besonderem Vorteil ist das Druckventil 13 radial zur
Bewegungsrichtung des Stufenkolbens 4 an der Pumpenpatrone
16 ausgebildet. Durch die bevorzugte radiale Anordnung des
Druckventils 13 kann im Vergleich zum Stand der Technik der
axial benötigte Bauraum verringert werden. Dies hat den
Vorteil, daß insgesamt das Gehäuse 9 bzw. ein Ventilblock
und damit auch das gesamte Bremsaggregat kleiner gehalten
werden können. Dies ist insbesondere bei Kraftfahrzeugen
von Vorteil, in deren Motorraum bedingt durch unterschied
lichste Elektronik sehr wenig Bauraum zur Verfügung steht.
Durch die bevorzugte Doppelfunktion der Pumpenpatrone 16,
die einerseits das Druckventil 13 hält und andererseits den
Kolben 4 führt, wird weiterhin in besonders vorteilhafter
Weise die Anzahl der erforderlichen Baugruppen herabge
setzt, was bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Kol
benpumpe 1 zu einer weiteren Kosteneinsparung führt. Zur
einfachen Bearbeitung ist die Pumpenpatrone 16 vorzugsweise
aus Kunststoff oder Sintermetall hergestellt, wobei die
Pumpenpatrone 16 im gezeigten Ausführungsbeispiel aus
Kunststoff besteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er
findung ist ein Teil 10 des Saugkanals 10, 10', 10" der Kol
benpumpe 1 in der Nähe des äußeren Randes des Pumpengehäu
ses 9 angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß der Saugkanal
10 hier für Anschlußelemente wie Hydraulikleitungen etc.
besonders gut zugänglich ist. Des weiteren ist bei neuarti
gen Hydraulikaggregaten, die üblicherweise für Kolben mit
konstantem Durchmesser ausgelegt sind, ein Teil des Saugka
nals 10, 10', 10" ohnehin an dieser Stelle angeordnet. Ins
besondere wenn ein weiterer Teil 10' des Saugkanals
10, 10', 10" innerhalb der Pumpenpatrone 16 vorgesehen ist,
kann der Stufenkolben 4 in einfacher Art und Weise in vor
handene Bauelemente wie beispielsweise einen Ventilblock
eines Bremsaggregates eingesetzt werden, was wiederum zu
einer Reduzierung der Variantenvielfalt führt. Somit kann
ein derartiger Ventilblock in besonders vorteilhafter Weise
sowohl für herkömmliche als für Stufenkolben verwendet wer
den. Der Ansaugweg des Druckmittels von einem nicht darge
stellten Anschlußelement zum Saugventil 11 führt demnach
insbesondere durch die Patrone 16. Dabei können in der Pum
penpatrone 16 ein oder mehrere Kanäle 10' vorgesehen sein.
Vorzugsweise verläuft ein weiterer Teil 10" des Saugkanals
10, 10', 10" durch den Stufenkolben 4, wobei das Saugventil
11 insbesondere an einem zum Arbeitsraum 12 hin gerichteten
Ende des Stufenkolbens 4 ausgebildet ist.
Mit besonderem Vorteil ist im Saugkanal 10, 10', 10" im
Saugweg zwischen der Pumpenpatrone 16 und dem Stufenkolben
4 ein vorzugsweise als Blechteil ausgebildetes Filterele
ment 17 vorgesehen. Das Filterelement schützt an dieser be
vorzugten Stelle sowohl das Saugventil 11 als auch das
nachgeschaltete Druckventil 13 vor Verunreinigungen.
Vorzugsweise ist zur Abdichtung des Nachlaufraumes 15 von
den Antriebselementen 2, 3 der Kolbenpumpe 1 in vorteilhaf
ter Weise an der Stelle des Kolbenabschnittes 6 mit gerin
gerem Durchmesser im Pumpengehäuse 9 eine Dichtung 18 vor
gesehen. Im Unterschied zum Stand der Technik ist diese
Dichtung 18 nicht am Kolben 4 sondern in einer Bohrung 8
des Gehäuses 9 angeordnet. Zusätzlich oder separat kann an
dieser Stelle im Pumpengehäuse 9 auch ein verschleißfestes
Element 19 vorgesehen sein, das in vorteilhafter Weise als
Lauffläche für den Teil 7 des Stufenkolbens 4 dient, der
einen geringeren Durchmesser aufweist.
Mit besonderem Vorteil sind die Dichtung 18 und/oder das
verschleißfeste Element 19 mittels des Filterelementes 17
im Gehäuse 9 gehalten, wodurch auf einem zusätzlichen Hal
tering oder dergleichen verzichtet werden kann und die An
zahl der Bauteile erfindungsgemäß weiter reduziert wird.
Das Gehäuse der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe 1 ist in ei
ner Weiterbildung der Erfindung mittels eines Deckels 20
nach außen hin verschlossen. Der Deckel 20 ist vorzugsweise
mit dem Gehäuse 9 verstemmt bzw. in das Gehäuse 9 ein
geclicht. In Fig. 1 ist der Deckel 20 als separates Bauteil
ausgebildet und hält die Pumpenpatrone 16 im Gehäuse 9.
In Fig. 2 ist im Längsschnitt ein weiteres Ausführungsbei
spiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Zur Beschrei
bung der einzelnen Bauteile und der Wirkungsweise der Pumpe
1 wird auf die obigen Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen. Der
Unterschied zu Fig. 1 besteht im wesentlichen darin, daß
der Deckel 20 einstückig mit der Pumpenpatrone 16 ausgebil
det ist. Dadurch wird in einer Weiterbildung der vorliegen
den Erfindung die Anzahl der Bauteile weiter reduziert. Die
Pumpenpatrone 16 ist in diesem Ausführungsbeispiel vorzugs
weise aus Sintermetall hergestellt, das im Vergleich zu
Kunststoff eine höhere Druckfestigkeit aufweist.
1
Kolbenpumpe
2
Antriebswelle
3
Exzenter
4
Pumpen- bzw. Stufenkolben
5
Rückstellfeder
6
Kolbenabschnitt mit größerem Durchmesser
7
Kolbenabschnitt mit geringerem Durchmesser
8
Bohrung
9
Pumpengehäuse
10
Saugkanal
10
' Saugkanal
10
" Saugkanal
11
Saugventil
12
Arbeitsraum
13
Druckventil
14
Druckkanal
15
Nachlaufraum
16
Pumpenpatrone
17
Filterelement
18
Dichtung
19
verschleißfestes Element
20
Deckel
Claims (10)
1. Kolbenpumpe (1), insbesondere zur Druckmittelförde
rung in elektronisch geregelten Bremsanlagen, mit ei
nem Gehäuse (9), einem Saugventil (11), einem Druck
ventil (13) und einem als Stufenkolben ausgeführtem
Pumpenkolben (4), der einen Abschnitt (6) mit größe
rem und einen Abschnitt (7) mit geringerem Durchmes
ser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufen
kolben (4) an seinem Abschnitt (6) mit größerem
Durchmesser in einer Pumpenpatrone (16) geführt ist.
2. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das Druckventil (13) an der Pumpenpatrone
(16) radial zur Bewegungsrichtung des Stufenkolbens
(4) ausgebildet ist.
3. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Pumpenpatrone (16) aus Kunst
stoff oder Sintermetall hergestellt ist.
4. Kolbenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß ein Teil (10) eines Saugka
nals (10, 10', 10") der Kolbenpumpe (1) in der Nähe
des äußeren Randes des Pumpengehäuses (9) und ein an
derer Teil (10') des Saugkanals (10, 10', 10") in der
Pumpenpatrone (16) vorgesehen ist.
5. Kolbenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß ein Teil (10") des Saugka
nals (10, 10', 10") durch den Stufenkolben (4) ver
läuft und das Saugventil (11) am Stufenkolben (4)
ausgebildet ist.
6. Kolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß im Saugkanal
(10, 10', 10") zwischen der Pumpenpatrone (16) und dem
Stufenkolben (4) ein Filterelement (17) vorgesehen
ist.
7. Kolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpengehäuse (9)
benachbart zum Abschnitt (7) mit geringerem Durchmes
ser des Stufenkolbens (4) eine Dichtung (18) und/oder
ein verschleißfestes Element (19) vorgesehen sind.
8. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 6 und 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Dichtung (18) und/oder das ver
schleißfeste Element (19) mittels des Filterelementes
(17) im Gehäuse (9) gehalten sind.
9. Kolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (9) mit
tels eines darin verstemmten Deckels (20) nach außen
hin verschlossen ist.
10. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich
net, daß der Deckel (20) einstückig mit der Pumpenpa
trone (16) ausgebildet ist.
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