DE4316986A1 - Kolbenpumpe - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere zur
Druckmittelförderung in hydraulischen Bremsanlagen mit
Schlupfregelung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 37 42 824 A1 ist bereits eine Pumpe bekannt ge
worden, die über einen Pumpkolben verfügt, der innerhalb
des Pumpenzylinders in einer Laufbuchse geführt ist. Die
Laufbuchse nimmt vom Pumpkolben und Kompressionsraum abge
wandt den Ventilsitz für das Druckventil auf. Das Saugven
til ist innerhalb des Kompressionsraums am Pumpkolben ange
ordnet und über einen kolbenseitigen Zulaufkanal mit einer
Druckmittelquelle verbunden. Das Druckventil ist in einem
Haltekörper angeordnet, der mittels einer Lancierung an der
Laufbuchse befestigt ist, die gleichfalls den Ventilsitz
zur Aufnahme des Druckventils aufweist. Die Pumpe hat den
Nachteil, daß im Tieftemperaturbetrieb infolge hohe Ansaug
drosselung die Förderleistung abnimmt.
Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Kolbenpumpe
der vorgenannten Art dahingehend weiter zu entwickeln, daß
bei möglichst einfacher, kompakter Bauweise eine verbesser
te Förderleistung von Druckmittel mit unterschiedlicher
Viscosität gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen
den Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach eine Ver
besserung des Füllungsgrades der Pumpe durch einen Auflade
effekt stattfindet, indem der Pumpkolben und der Pumpenzy
linder im Ansaugbereich der Pumpe gestuft ausgeführt sind.
Durch die Kolbenbewegung kommt es im Nachlauf raum durch die
Wirkung der Kolbenstufe zu erwünschten Druckänderungen des
Betriebsmediums, die zum Zwecke der Aufladungen genutzt
werden können.
Durch die in den Unteransprüchen aufgezeigten Maßnahmen
sind zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung angegeben, die
im Zusammenhang mit den weiteren Merkmalen und Vorteilen
der Erfindung nachfolgend anhand einer Zeichnung näher dar
gestellt und erläutert werden.
Es zeigt die Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine in einer
Teilansicht gezeigten Pumpe zur Erläuterung des Aufbaus und
der Funktion der Kolbenpumpe. Hierbei weist die oberhalb
der Mittellinie gelegene horizontale Schnitthälfte der Kol
benpumpe die obere Totpunktstellung des Pumpkolbens auf,
während die untere Totpunktlage des Pumpkolbens auf der un
teren Blatthälfte des Halbschnitts in der Zeichnung zu er
kennen ist. Die Fig. 1 läßt eine koaxiale Hintereinander
schaltung des Saugventils 10 und des Druckventils 5 inner
halb des abgestuften Pumpenzylinders 8 und damit innerhalb
des Pumpengehäuses erkennen. Das Saugventil 10 wird infolge
der Wirkung einer Druckfeder 11 in Richtung auf den am ge
stuften Pumpkolben 12 angeordneten Ventilsitz gedrückt. Ei
ne weitere, parallel zur ersten Druckfeder 11 angeordneten
Druckfeder 13 innerhalb des Kompressionsraums 6 kontaktiert
zum Zwecke der Kolbenrückstellung die Stirnfläche des Pump
kolbens 12. Beide Druckfedern 11, 13 stützen sich mit ihren
entgegengesetzten Windungsenden an einem Ventilsitzkörper 2
ab, der unter Druckkraftwirkung eines Druckventil-Stützkör
pers 1 mit seiner Dichtkante 14 an der Bohrungsstufe 7 des
Pumpenzylinders 8 angepreßt ist. In der gezeigten Darstel
lung des Druckventil-Stützkörpers 1 gegenüber dem Ventil
sitzkörper 2, trennt das von einer Druckfeder beaufschlagte
Druckventil 5 den Kompressionsraum 6 vom Anschluß 21 des
Druckmittelverbrauchers. Unter anderem kommen als Druckmit
telverbraucher die Radbremsen einer schlupfgeregelten hy
draulischen Bremsanlage infrage. Ein in den Pumpenzylinder
8 einmündender Druckmittelkanal 3 an der Saugseite der Pum
pe verbindet die Druckmittelquelle, beispielsweise einen
Bremsdruckgeber für eine schlupfgeregelte hydraulische
Bremsanlage, mit dem Nachlaufraum 15, der aus einem zwi
schen der Bohrungsstufe 17 des Pumpenzylinders 8 und der
Kolbenstufe 16 des Pumpkolbens 12 gelegenen Ringraum mit
variabler Volumenaufnahme gebildet ist. Der tangential in
den Nachlaufraum 15 einmündende Druckmittelkanal 3 steht
mit einem den gestuften Pumpkolben 12 teilweise durchdrin
genden Zulaufkanal 9 in Verbindung, an dem das Saugventil
10 unter Wirkung der Druckfeder 11 anliegt. Beiderseits der
Kolbenstufe 16 befinden sich am Kolbenschaft Ringnuten 18,
in die Dichtungen eingesetzt sind, um einen Kurzschlußstrom
zwischen dem Nachlaufraum 15 und dem Kompressionsraum 6
bzw. dem Exzenterraum 19 zu verhindern. Wie aus der Abbil
dung erkennbar ist, wird der Pumpkolben 12 mittels eines
Exzenterantriebs 20 in Hubbewegung versetzt.
Im nachfolgenden wird die Funktionsweise der Erfindung er
läutert. In der abbildungsgemäßen unteren Totpunktstellung
des Pumpkolbens 12 befindet sich das Druckventil 5 in
Schließstellung, während zum Öffnen des Saugventils 10 eine
im Zulaufkanal 9 wie auch im Nachlaufraum 15 anstehende
Flüssigkeitsmenge von der Druckmittelquelle eine gewisse
Druckdifferenz benötigt, die durch eine viscositätsabhängi
ge Ansaugdrosselung das Überströmen in den Kompressionsraum
6 bekanntlich erschwert. Auch im Kompressionsraum 6 ver
bleibt infolge des konstruktiv bedingten Totraums immer ein
Druckmittel-Restvolumen eingeschlossen, das bisher in der
unteren Totpunktlage durch eine begrenzt nachströmende
Flüssigkeitsmenge der Druckmittelquelle ergänzt wurde. Mit
Beginn des Kompressionshubs steigt im Kompressionsraum 6
der hydraulische Druck bis zur Überwindung der am Druckven
til 5 wirksamen Federöffnungskraft und des Gegendrucks an.
Gleichzeitig vergrößert sich jedoch erfindungsgemäß während
der Kolbenbewegung zur oberen Totpunktlage die Volumenauf
nahme im Nachlaufraum 15 (siehe oberer Halbschnitt in der
Abbildung), so daß vermehrt Druckmittel aus dem Druckmit
telkanal 3 der Druckmittelquelle nachgesaugt werden kann.
Sobald sich der Pumpkolben 12 wieder in umgekehrter Rich
tung von der oberen Totpunktlage zur ursprünglichen unteren
Totpunktlage bewegt (vergleiche untere Halbschnittdarstel
lung des Pumpkolbens), wird während des im Kompressionsraum
6 stattfindenden Saughubs das zwischen der Kolbenstufe 16
und der Bohrungsstufe 17 nun vermehrt befindliche Druckmit
tel-Volumen im Nachlaufraum 15 vorkomprimiert und infolge
der in Richtung der Druckmittelquelle wirksamen Drosselung
vor allem über den Zulaufkanal 9 zweckmäßig in Richtung des
Saugventils 10 in den Kompressionsraum 6 verdrängt. Die an
sonsten unerwünschte Tatsache, wonach infolge der kon
struktions- und temperaturbedingten Ansaugdrosselung im
Druckmittelkanal 3 eine nicht unerhebliche Reduzierung der
Fördermenge eintreten kann, begünstigt nunmehr die Über
strömcharakteristik zum Kompressionsraum 6 des während des
Kolbensaughubs im Nachlaufraum 15 befindlichen Ladevolu
mens. Die Rückströmung von Druckmittel in Richtung der
Druckmittelquelle ist infolge des Ansaugwiderstandes im
Druckmittelkanal 3 relativ gering gegenüber dem erzielbaren
zusätzlichen Förderdruck- bzw. Fördermengengewinn infolge
des erzielbaren Aufladeeffekts.
Durch die Erfindung ist es möglich, bei kleinstem Bauraum
bedarf und ohne zusätzliche Bauteile eine erhebliche Ver
besserung des Ansaugverhaltens der Kolbenpumpe besonders im
Tieftemperaturbetrieb zu erzielen, ohne die ansonsten gera
de im Einsatz für schlupfgeregelte Bremsanlagen durch rela
tiv lange Ansaugleitungen und geringe Durchlaßquerschnitte
hervorgerufenen Strömungswiderstände und Fördereinbußen
hinnehmen zu müssen.
Bezugszeichenliste
1 Druckventil-Stützkörper
2 Ventilsitzkörper
3 Druckmittelkanal
4 -
5 Druckventil
6 Kompressionsraum
7 Bohrungsstufe
8 Pumpenzylinder
9 Zulaufkanal
10 Saugventil
11 Druckfeder
12 Pumpkolben
13 Druckfeder
14 Dichtkante
15 Nachlaufraum
16 Kolbenstufe
17 Bohrungsstufe
18 Ringnut
19 Exzenterraum
20 Exzenterantrieb
21 Anschluß
2 Ventilsitzkörper
3 Druckmittelkanal
4 -
5 Druckventil
6 Kompressionsraum
7 Bohrungsstufe
8 Pumpenzylinder
9 Zulaufkanal
10 Saugventil
11 Druckfeder
12 Pumpkolben
13 Druckfeder
14 Dichtkante
15 Nachlaufraum
16 Kolbenstufe
17 Bohrungsstufe
18 Ringnut
19 Exzenterraum
20 Exzenterantrieb
21 Anschluß
Claims (5)
1. Kolbenpumpe, insbesondere zur Druckmittelförderung in
hydraulischen Bremsanlagen mit Schlupfregelung, mit ei
nem in einem Pumpenzylinder geführten Pumpkolben, an dem
ein Saugventil angeordnet ist, wobei Druckmittel einer
Druckmittelquelle einem den Pumpkolben begrenzenden
Nachlaufraum entnehmbar ist und mittels des am Einlaß
eines Kompressionsraum angeordneten Saugventils dem Kom
pressionsraum zuführbar ist, mit einem am Auslaß des
Kompressionsraums angeordneten Druckventil, das eine
Druckmittelverbindung zum Druckmittelverbraucher her
stellt, dadurch gekennzeichnet, daß der
Pumpkolben (12) im Bereich des Nachlaufraums (15) eine
Kolbenstufe (16) aufweist, wobei durch die Kolbenstufe
(16) im Nachlaufraum (15) ein verdrängbares Druckmittel
volumen variabler Größe einstellbar ist.
2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der mit verkleinertem Nenndurchmes
ser versehene Bereich der Kolbenstufe (16) durch eine
Bohrungsstufe (17) des Pumpenzylinders (8) begrenzt ist,
die den Druckmittelnachlaufraum (15) begrenzt.
3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Nachlaufraum (15) aus
einem Ringraum variabler Volumenaufnahme gebildet ist,
der zwischen der Bohrungsstufe (17) des Pumpenzylinders
(8) und der Kolbenstufe (16) des Pumpkolbens (12) gele
gen ist, und daß die Druckmittelquelle entfernt von der
Kolbenstufe (16) im Bereich der Bohrungsstufe (17) in
den Nachlaufraum (15) einmündet.
4. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß ein tangential in
den Nachlaufraum (15) einmündender Druckmittelkanal (3),
der mit der Druckmittelquelle in Verbindung steht, mit
einem den Pumpkolben (12) teilweise durchdringenden Zu
laufkanal (9) hydraulisch verbindbar ist, an dem das
Saugventil (10) anlegbar ist.
5. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beider
seits der Kolbenstufe (16) Ringnuten (18) zur Aufnahme
von Dichtungen vorgesehen sind, die den Pumpkolben (12)
in der Bohrungsstufe (17) des Pumpenzylinders (8) ab
dichten.
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