EP3426921B1 - Kolbenpumpe - Google Patents

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EP3426921B1
EP3426921B1 EP17705645.4A EP17705645A EP3426921B1 EP 3426921 B1 EP3426921 B1 EP 3426921B1 EP 17705645 A EP17705645 A EP 17705645A EP 3426921 B1 EP3426921 B1 EP 3426921B1
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EP
European Patent Office
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piston
pressure chamber
piston pump
pressure
housing parts
Prior art date
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Active
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EP17705645.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3426921A1 (de
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Anton Paweletz
Dietmar Kratzer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Publication of EP3426921B1 publication Critical patent/EP3426921B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/16—Casings; Cylinders; Cylinder liners or heads; Fluid connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F04B17/04—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
    • F04B17/042—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the solenoid motor being separated from the fluid flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B17/042—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the solenoid motor being separated from the fluid flow
    • F04B17/044—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the solenoid motor being separated from the fluid flow using solenoids directly actuating the piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B5/00—Machines or pumps with differential-surface pistons
    • F04B5/02—Machines or pumps with differential-surface pistons with double-acting pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections

Definitions

  • the invention relates to a piston pump, in particular for a motor vehicle, with a piston displaceably mounted in a housing, with a linear actuator for moving the piston in a first direction, and with a return spring for moving the piston in a second direction, the piston with a a first pressure chamber, which is assigned to a first hydraulic circuit, delimits the end face at the first end.
  • Piston pumps of the type mentioned are known from the prior art.
  • Various systems in motor vehicles are hydraulically operated. These include, in particular, vehicle brake systems that have one or more high-pressure pumps for braking force support or generation that are used to meter the brake pressure.
  • These high-pressure pumps are usually designed as piston pumps, in which a piston that is slidably mounted in a cylinder is moved periodically or in an oscillating manner by an actuator in order to periodically increase and decrease the volume of a pump chamber.
  • the pump chamber is connected to a hydraulic circuit, for example by one or two check valves, so that hydraulic medium is sucked into the pump chamber with a first movement of the piston and forced out again with a second movement.
  • the actuator for moving the piston as a linear actuator, by means of which the piston can be acted upon with an actuator force in a first direction of movement.
  • the motive force is generated by a magnetic force that is provided by an energized magnetic coil of the actuator. Because this is a Movement of the piston in only one direction is possible, a return spring is also assigned to the piston, which moves the piston back into the starting position after the actuation process has taken place.
  • a piston pump with the features of the preamble of claim 1 is for example from the laid-open specification JP 2001 041148 A known.
  • the disadvantage of the known solution is the available actuation force and actuation frequency as well as the comparatively high energy requirement that is required of the linear actuator.
  • the energy requirement increases, in particular because the piston has to be accelerated alternately in different directions of movement.
  • the piston pump according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the efficiency of the piston pump is increased so that the advantages of a piston pump with a linear actuator can also be used in a high-pressure application in the motor vehicle.
  • the linear actuator With the linear actuator, the piston movement can be controlled independently of one another by changing its amplitude and frequency. This means that a precise pressure build-up can be reliably achieved at the desired time.
  • noise and wear are also reduced.
  • the piston pump according to the invention also provides a pump output which meets the requirements of vehicle brake systems in particular.
  • the piston delimits a second pressure chamber with a second end on the front side. In this way, regardless of the direction in which the piston is moved, a pumping and a suction process is carried out by moving the piston into one of the pressure chambers. This doubles the delivery volume of the piston pump.
  • the linear actuator has an armature firmly connected to the piston and a stator arranged coaxially to the piston fixed to the housing, the stator being between the two pressure chambers.
  • the second pressure chamber is assigned to the first hydraulic circuit.
  • the piston pump is thus used to generate hydraulic pressure in a hydraulic circuit, a pressure being generated in this hydraulic circuit regardless of the direction of movement of the piston. Both directions of movement of the piston are thus used to fill one hydraulic circuit and to generate, for example, a brake pressure.
  • a pressure in the first hydraulic circuit can be generated twice as quickly as before.
  • the two pressure chambers are assigned to different hydraulic circuits, so that the second pressure chamber can be or is connected to a second hydraulic circuit. As a result, hydraulic pressure can be generated in two hydraulic circuits almost simultaneously by means of the advantageous piston pump.
  • At least one check valve is assigned to the respective pressure chamber.
  • the check valve automatically releases the inlet into the pressure chamber or the outlet from the pressure chamber as a function of the pressure conditions, with a return being reliably prevented.
  • Each pressure chamber preferably has a first check valve at a suction connection and a second check valve at a pressure connection, so that both the inlet and the outlet are regulated by automatic check valves. This results in a simple and compact design of the piston pump.
  • the first pressure chamber is arranged in a first housing part and the second pressure chamber is arranged in a second housing part of the piston pump, the two housing parts lying tightly against one another, enclosing the linear actuator between them.
  • the housing of the piston pump thus becomes a functional part. It is essentially formed by two housing parts, each of which has one of the pressure chambers. Because the two housing parts abut one another and thereby enclose the linear actuator between them, on the one hand the linear actuator is securely held between the two housing parts with relatively simple geometries, and on the other hand an advantageous tightness of the piston pump is ensured in a simple manner. Due to the simple geometric shape, a precision (necessary at high pressure) can be achieved.
  • the two housing parts can be designed as housing halves or as housing parts of different types, but designed to be complementary to one another.
  • each of the housing parts receives the linear actuator, in particular the stator of the linear actuator, at least in certain areas.
  • the respective housing part expediently has a recess which is adapted to the shape of the stator in order to receive it in a form-fitting and in particular precisely fitting manner.
  • the housing parts are designed in such a way that, in the assembled state, the stator is clamped between the two housing parts, so that a high degree of tightness is ensured.
  • the housing parts have aligned bores which are fluidically connected on the one hand to one of the pressure chambers and on the other hand to a consumer.
  • the bores thus serve as fluid channels for the piston pump. Because the bores are aligned with one another, in particular the pressure chambers of the two housing parts can be connected to one another by fluid technology. This makes it possible in particular for both pressure chambers to be assigned to the same hydraulic circuit in order to jointly supply a consumer with hydraulic pressure.
  • the aligned formation or alignment of the bores ensures a simple and safe fluid line from one housing part to the other housing part.
  • At least one sealing element in particular O-ring, is assigned to the bores, through which the
  • the O-ring is arranged coaxially to the bores.
  • the O-ring or the sealing element lies between the two housing parts lying on top of one another and is elastically deformed or pretensioned in order to achieve a particularly high sealing effect.
  • one of the housing parts has a projection in the area of the bores and the other of the housing parts has a recess corresponding to the projection, so that the projection is inserted into the recess during assembly, thereby achieving a positive connection between the housing parts.
  • a kind of labyrinth seal is created, which further increases the tightness of the piston pump.
  • the sealing element can, as described above, lie at the end between the two housing parts, or else lie between the jacket wall of the projection and the jacket wall of the recess in order to ensure a radial seal.
  • the projection is held non-positively or positively in the recess.
  • the frictional connection is ensured, for example, by a press fit between the projection and the recess.
  • the form fit is ensured in particular by the fact that, during assembly, the projection and / or the recess are elastically deformed in order to produce an engagement from behind, through which the projection and recess are securely held together.
  • Figure 1 shows a simplified longitudinal sectional view of a piston pump 1 which has two housing parts 2 and 3 lying one against the other, between which a linear actuator 4 is arranged.
  • the linear actuator 4 has a stator 5 with a coil 6 that can be energized and is arranged firmly clamped between the housing parts.
  • the linear actuator 4 also has an armature 7, which interacts magnetically with the stator 5 and is firmly connected to a piston 8 of the piston pump 1.
  • the piston 8 is movably supported in its longitudinal extension, that is to say axially, as shown by a double arrow 9. With a first end 10, the piston 8 protrudes into a first pressure chamber 11 so that it limits the volume of the pressure chamber 11 at the end.
  • the pressure chamber 11 is formed by an insert part 12 which is inserted into the housing part 3 and forms the pressure chamber 11 through a cup-shaped section.
  • Two check valves 13, 14 are arranged in the casing wall of the insert part 12, one of which opens one check valve 14 when the pressure in the pressure chamber 11 exceeds the pressure in an adjoining hydraulic channel 16, and the other check valve 13 in the direction of the pressure chamber 11 opens when the pressure in the pressure chamber 11 falls below a pressure in a hydraulic channel 15 which leads to the pressure chamber 11. If the piston 8 is thus pushed into the pressure chamber 11 with the first end 10, the hydraulic medium is forced through the check valve 14 into the hydraulic channel 16. If the piston 8 is pulled out of the pressure chamber 11, a negative pressure arises in the pressure chamber 11, by means of which hydraulic medium is drawn from the hydraulic channel 15 into the pressure chamber 11.
  • another pressure chamber 17 is arranged in the housing part, into which the piston 8 protrudes with a second end 18 in order to limit the volume of the pressure chamber 17 at the end with the second end 18.
  • the pressure chamber 17 is also formed by an insert part 18 which, however, is inserted into the housing part 2.
  • a check valve 19 and 20, respectively are arranged on the inlet side and on the outlet side, each having a hydraulic channel 21 and 22 in the Housing part 2 are connected in order to suck in fluid from the hydraulic channel 21 if necessary and to convey it into the hydraulic channel 22.
  • the piston pump 1 is thus designed as a double piston pump in which a hydraulic pressure is generated in one of the pressure chambers regardless of the direction of movement of the piston and at the same time a negative pressure is generated in the other of the pressure chambers to suck in new hydraulic medium.
  • the linear actuator 4 is designed as a single-phase reluctance machine.
  • the stator 5 with the coil 6 is arranged coaxially with the armature 7 or the piston 8.
  • the armature 7 is formed in particular from a ferromagnetic material.
  • the armature 7 is preferably also configured concentrically and separated from the stator by a small working air gap.
  • all elements of the magnetic circuit or of the linear actuator 4 are arranged rotationally symmetrically about the piston axis of the piston 8 or of the piston pump 1.
  • the housing parts 2, 3 are advantageously made of a non-magnetic material and carry the active elements and thus structurally ensure the most precise possible centrality with the smallest possible air gap.
  • the coil 6 is supplied and controlled by a voltage source, for example an on-board network of a motor vehicle, by means of corresponding power electronics. Due to the size of the voltage amplitude and the duration of current flow determined by the power electronics, both the Deflection / amplitude of the armature 7 or of the piston 8 and its frequency of movement are determined.
  • the frequency is preferably set in the range of the mechanical natural frequency of the linear actuator 4.
  • the two pressure chambers 11, 17 can be connected to different hydraulic circuits. In the present case, however, it is provided that the pressure chambers 17, 11 are connected or can be connected to the same hydraulic circuit.
  • the hydraulic channels 16 and 22 and the hydraulic channels 15 and 21 are each hydraulically connected to one another and to a consumer, not shown here.
  • the merging of the channels 15 and 21 as well as the channels 16 and 22 takes place here through bores 24, 25 in the housing parts 2, 3, which are formed parallel to the piston axis or to the direction of movement of the piston 18 of the housing parts 2, 3.
  • FIG 2 shows a simplified plan view of the piston pump 1.
  • the stator 5 with the coil 6 can be seen, which are arranged / designed concentrically to the armature 7.
  • a narrow air gap between stator 5 and armature 7 can also be seen.
  • the piston 8 is thus in the center of the piston pump 1.
  • the two bores 24, 25, which extend parallel to the piston 8 and are formed in the housing parts 2 and 3, respectively, are shown in the spaces between the stator core or stator 5.
  • the bores 24, 25 are shown by dashed lines. So that a hydraulic connection or fluid connection can be established between the respective ducts through the bores, these must be aligned with one another in the assembled state of the housing parts 2, 3.
  • Figures 3A to 3C show different exemplary embodiments for the design of the connection of the channels 15, 21 and 16, 22.
  • FIGS. 3A to 3C show the housing parts 2, 3 in a longitudinal sectional view in the region of the bore 24, the bore 25 expediently being designed in accordance with the bore 24.
  • the housing parts 2, 3 rest flat on one another at the front.
  • the bore 24 is thereby formed by a bore 24 'in the housing 2 and by a bore 24 "in the housing part 3. Because the bores 24' and 24" are aligned with one another, they form a continuous bore 24 which is connected at the end to the fluid channel 15 and 21 respectively is.
  • a sealing element in the form of a sealing ring 26, which ensures that hydraulic medium does not escape from the housing parts 2, 3, is expediently arranged between the housing parts 2, 3 coaxially to the bore 24.
  • the embodiment of Figure 3B differs from that of Figure 3A in that the housing part 3 has a projection 27 in the region of the bore 24 which rests in a recess 28 of the housing part 2.
  • the outside diameter of the projection 27 corresponds at least essentially to the inside diameter of the recess 28, so that the projection 27 rests tightly or radially tightly in the recess 28.
  • the sealing ability is optionally increased in that a sealing element 29, in particular the O-ring, is arranged coaxially to the bore 24 as before, but this time preferably lies radially between the projection 27 and the recess 28.
  • the sealing element 26 could also be located between the housing parts 2, 3 according to the exemplary embodiment from FIG Figure 3A be provided.
  • the embodiment of Figure 3C differs from the embodiment of FIG Figure 3B in that the projection 27 is formed on the housing 2 and the recess 28 is formed on the housing 3.
  • the embodiment differs from FIG Figure 3C as a result of the in Figure 3B that the projection 27 and the recess 28 form an axial rear grip 32.
  • the projection 27 has at its free end a radially projecting collar 30 which engages in a corresponding recess 31 in the recess 28.
  • This form fit is achieved in that the housing part 3 is plastically deformed at its end facing the housing part 2 in order to engage behind the projection 27 axially or in the axial direction of the bore 24.
  • one or more sealing elements can additionally be provided.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem verschiebbar in einem Gehäuse gelagerten Kolben, mit einem Linearaktuator zum Verschieben des Kolbens in eine erste Richtung, und mit einer Rückstellfeder zum Verschieben des Kolbens in eine zweite Richtung, wobei der Kolben mit einem ersten Ende stirnseitig eine erste Druckkammer, die einem ersten Hydraulikkreis zugeordnet ist, begrenzt.
    • Stand der Technik
  • Kolbenpumpen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Verschiedene Systeme in Kraftfahrzeugen werden hydraulisch betätigt. Hierzu zählen insbesondere Fahrzeugbremsanlagen, die zur Bremskraftunterstützung oder -Erzeugung eine oder mehrere Hochdruckpumpen aufweisen, die zum Dosieren des Bremsdrucks dienen. Üblicherweise sind diese Hochdruckpumpen als Kolbenpumpen ausgebildet, bei welchem ein in einem Zylinder verschieblich gelagerter Kolben durch einen Aktuator periodisch beziehungsweise oszillierend bewegt wird, um das Volumen einer Pumpenkammer periodisch zu vergrößern und zu verkleinern. Die Pumpenkammer ist beispielsweise durch ein oder zwei Rückschlagventile mit einem Hydraulikkreis verbunden, sodass bei einer ersten Bewegung des Kolbens Hydraulikmedium in die Pumpenkammer angesaugt und bei einer zweiten Bewegung wieder herausgedrängt wird. Es ist bekannt, den Aktuator zum Bewegen des Kolbens als Linearaktuator auszubilden, durch welchen der Kolben in eine erste Bewegungsrichtung mit einer Aktuatorkraft beaufschlagbar ist. Dabei wird die Bewegungskraft durch eine Magnetkraft erzeugt, die von einer bestromten Magnetspule des Aktuators bereitgestellt wird. Weil hierdurch eine Bewegung des Kolbens in nur eine Richtung möglich ist, ist dem Kolben außerdem eine Rückstellfeder zugeordnet, welche den Kolben nach erfolgtem Betätigungsvorgang in die Ausgangsstellung zurück bewegt.
  • Eine Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift JP 2001 041148 A bekannt.
  • Nachteilig bei der bekannten Lösung ist die zur Verfügung stehende Betätigungskraft und Betätigungsfrequenz sowie der vergleichsweise hohe Energiebedarf, der von dem Linearaktuator gefordert wird. Insbesondere im Vergleich zu rotierenden Elektromotoren erhöht sich der Energiebedarf, insbesondere weil der Kolben abwechselnd in unterschiedliche Bewegungsrichtungen beschleunigt werden muss.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Effizienz der Kolbenpumpe erhöht wird, sodass die Vorteile einer Kolbenpumpe mit Linearaktuator auch bei einer Hochdruckanwendung im Kraftfahrzeug genutzt werden können. Durch den Linearaktuator kann die Kolbenbewegung durch Veränderung ihrer Amplitude und Frequenz unabhängig voneinander gesteuert sein. Dadurch ist ein präziser Druckaufbau zur gewünschten Zeit sicher realisierbar. Im Unterschied zu einem rotierenden Elektromotor als Aktuator werden außerdem Geräusche und Verschleiß reduziert. Insbesondere entfallen lebensdauerbegrenzende Schwachstellen, wie beispielsweise Kugellager und Kommutator- oder Schleifringeinrichtungen. Durch die erfindungsgemäße Kolbenpumpe wird außerdem eine Pumpenleistung bereitgestellt, welche den Anforderungen insbesondere von Fahrzeugbremsanlagen gerecht wird. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Kolben mit einem zweiten Ende stirnseitig eine zweite Druckkammer begrenzt. Damit wird unabhängig davon, in welche Richtung der Kolben bewegt wird, ein Pump- und ein Saugvorgang durch die Verlagerung des Kolbens in jeweils eine der Druckkammern durchgeführt. Das Fördervolumen der Kolbenpumpe wird damit verdoppelt.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Linearaktuator ein mit dem Kolben fest verbundenen Anker und einen koaxial zu dem Kolben gehäusefest angeordneten Stator aufweist, wobei der Stator zwischen den beiden Druckkammern liegt. Die Kolbenpumpe erhält dadurch eine besonders kompakte Form, bei welcher der Stator und damit der Linearaktuator im Wesentlichen zwischen den beiden Druckkammern angeordnet ist.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die zweite Druckkammer dem ersten Hydraulikkreis zugeordnet ist. Damit dient die Kolbenpumpe zur Erzeugung eines Hydraulikdrucks in einem Hydraulikkreis, wobei unabhängig von der Bewegungsrichtung des Kolbens ein Druck in diesem Hydraulikkreis erzeugt wird. Damit dienen beide Bewegungsrichtungen des Kolbens zum Befüllen des einen Hydraulikkreises und zum Erzeugen beispielsweise eines Bremsdrucks. Im Vergleich zu herkömmlichen Kolbenpumpen kann damit aufgrund der zwei Druckkammern beispielsweise ein Druck in dem ersten Hydraulikkreis doppelt so schnell erzeugt werden wie bisher. Alternativ ist gemäß einer weiteren Ausführungsform bevorzugt vorgesehen, dass die zwei Druckkammern unterschiedlichen Hydraulikkreisen zugeordnet sind, sodass die zweite Druckkammer mit einem zweiten Hydraulikkreis verbindbar beziehungsweise verbunden ist. Dadurch kann mittels der vorteilhaften Kolbenpumpe ein hydraulischer Druck in zwei Hydraulikkreisen nahezu gleichzeitig erzeugt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der jeweiligen Druckkammer wenigstens ein Rückschlagventil zugeordnet ist. Durch das Rückschlagventil wird in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen der Zulauf in die Druckkammer beziehungsweise der Auslauf aus der Druckkammer selbsttätig freigegeben, wobei ein Rücklauf sicher verhindert wird.
  • Bevorzugt weist jede Druckkammer an einem Sauganschluss ein erstes und an einem Druckanschluss ein zweites Rückschlagventil auf, sodass sowohl der Zulauf als auch der Ablauf durch selbsttätige Rückschlagventile reguliert werden. Hierdurch ergibt sich eine einfache und kompakte Bauweise der Kolbenpumpe.
  • Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erste Druckkammer in einem ersten Gehäuseteil und die zweite Druckkammer in einem zweiten Gehäuseteil der Kolbenpumpe angeordnet ist, wobei die beiden Gehäuseteile den Linearaktuator zwischen sich einschließend dicht aneinander anliegen. Das Gehäuse der Kolbenpumpe wird somit zu einem Funktionsteil. Es ist im Wesentlichen durch zwei Gehäuseteile gebildet, die jeweils eine der Druckkammern aufweisen. Dadurch, dass die beiden Gehäuseteile aneinander anliegend und dabei den Linearaktuator zwischen sich einschließen, ist zum einen der Linearaktuator sicher zwischen den beiden Gehäuseteilen mit relativ einfachen Geometrien gehalten, und zum anderen wird auf einfache Art und Weise eine vorteilhafte Dichtheit der Kolbenpumpe gewährleistet. Durch die einfache geometrische Form ist eine (bei hohen Druck, notwendige) Präzision realisierbar. Außerdem ergibt sich eine einfache Montage und konstruktive Realisierung der Kolbenpumpe. Die beiden Gehäuseteile können als Gehäusehälften oder als unterschiedlich geartete, jedoch komplementär zueinander ausgebildete Gehäuseteile ausgebildet sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass jedes der Gehäuseteile den Linearaktuator, insbesondere den Stator des Linearaktuators, zumindest bereichsweise aufnimmt. Dazu weist das jeweilige Gehäuseteile zweckmäßigerweise eine Vertiefung auf, die an die Form des Stators angepasst ist, um diesen formschlüssig und insbesondere passgenau aufzunehmen. Erfindungsgemäß sind die Gehäuseteile derart ausgebildet, dass im montierten Zustand der Stator zwischen den beiden Gehäuseteilen eingespannt ist, sodass eine hohe Dichtheit gesichert wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, dass die Gehäuseteile miteinander fluchtende Bohrungen aufweisen, die fluidtechnisch einerseits mit jeweils einer der Druckkammern und andererseits mit einem Verbraucher verbunden sind. Die Bohrungen dienen also als Fluidkanäle der Kolbenpumpe. Dadurch, dass die Bohrungen miteinander fluchend ausgebildet sind, sind insbesondere die Druckkammern der beiden Gehäuseteile miteinander fluidtechnisch verbindbar. Dadurch ist es insbesondere möglich, dass beide Druckkammern demselben Hydraulikkreis zugeordnet werden, um einen Verbraucher gemeinsam mit Hydraulikdruck zu versorgen.
  • Durch die fluchtende Ausbildung beziehungsweise Ausrichtung der Bohrungen wird eine einfache und sichere Fluidleitung von dem einen Gehäuseteil zu dem anderen Gehäuseteil gewährleistet.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass den Bohrungen wenigstens ein Dichtungselement, insbesondere O-Ring zugeordnet ist, durch welchen die
  • Dichtheit der Kolbenpumpe erhöht wird. Insbesondere ist der O-Ring koaxial zu den Bohrungen angeordnet. Insbesondere liegt der O-Ring beziehungswiese das Dichtelement dabei zwischen den beiden aufeinanderliegenden Gehäuseteilen und ist elastisch verformt beziehungsweise vorgespannt, um eine besonders hohe Dichtwirkung zu erzielen.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass eines der Gehäuseteile im Bereich der Bohrungen einen Vorsprung und das andere der Gehäuseteile eine mit dem Vorsprung korrespondierende Vertiefung aufweist, sodass bei der Montage der Vorsprung in die Vertiefung eingeführt wird, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen den Gehäuseteilen erzielt wird. Darüber hinaus entsteht eine Art Labyrinthdichtung, welche die Dichtheit der Kolbenpumpe weiter erhöht. Das Dichtungselement kann dabei wie zuvor beschrieben, stirnseitig zwischen den beiden Gehäuseteilen liegen, oder aber zwischen der Mantelwand des Vorsprungs und der Mantelwand der Vertiefung liegen, um radial eine Dichtung zu gewährleisten.
  • Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Vorsprung in der Vertiefung kraftschlüssig oder formschlüssig gehalten ist. Der Kraftschluss wird dadurch beispielsweise durch eine Presspassung zwischen Vorsprung und Vertiefung gewährleistet. Der Formschluss wird insbesondere dadurch gewährleistet, dass bei der Montage der Vorsprung und/oder die Vertiefung elastisch verformt werden, um einen Hintergriff zu erzeugen, durch welchen Vorsprung und Vertiefung sicher aneinander gehalten sind.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
    • Figur 1
    eine Kolbenpumpe in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung,
    Figur 2
    die Kolbenpumpe in einer schematischen Draufsicht und
    Figuren 3A bis 3C
    vorteilhafte Ausgestaltungen der Kolbenpumpe, jeweils in einer Schnittdarstellung.
  • Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung eine Kolbenpumpe 1, die zwei aneinander liegende Gehäuseteile 2 und 3 aufweist, zwischen denen ein Linearaktuator 4 angeordnet ist. Der Linearaktuator 4 weist einen zwischen den Gehäuseteilen fest verspannt angeordneten Stator 5 mit einer bestrombaren Spule 6 auf. Weiterhin weist der Linearaktuator 4 einen Anker 7 auf, der mit dem Stator 5 magnetisch zusammenwirkt und fest mit einem Kolben 8 der Kolbenpumpe 1 verbunden ist. Der Kolben 8 ist in seiner Längserstreckung, also axial, beweglich gelagert, wie durch einen Doppelpfeil 9 gezeigt. Mit einem ersten Ende 10 ragt der Kolben 8 dabei in eine erste Druckkammer 11 hinein, sodass er das Volumen der Druckkammer 11 stirnseitig begrenzt.
  • Die Druckkammer 11 wird von einem Einsatzteil 12 gebildet, das in das Gehäuseteil 3 eingesetzt ist und durch einen becherförmigen Abschnitt die Druckkammer 11 bildet. In der Mantelwand des Einsatzteils 12 sind zwei Rückschlagventile 13, 14 angeordnet, von denen das eine Rückschlagventil 14 öffnet, wenn der Druck in der Druckkammer 11 den Druck in einem sich daran anschließenden Hydraulikkanal 16 übersteigt, und das andere Rückschlagventil 13 in Richtung der Druckkammer 11 öffnet, wenn der Druck in der Druckkammer 11 einen Druck in einem Hydraulikkanal 15, der zu der Druckkammer 11 führt, unterschreitet. Wird der Kolben 8 somit mit dem ersten Ende 10 in die Druckkammer 11 hineingeschoben, so wird das Hydraulikmedium durch das Rückschlagventil 14 in den Hydraulikkanal 16 gedrängt. Wird der Kolben 8 aus der Druckkammer 11 herausgezogen, entsteht ein Unterdruck in der Druckkammer 11, durch welchen Hydraulikmedium aus dem Hydraulikkanal 15 in die Druckkammer 11 eingezogen wird.
  • Auf der dem Ende 10 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 8 ist eine weitere Druckkammer 17 in dem Gehäuseteil angeordnet, in welche der Kolben 8 mit einem zweiten Ende 18 hineinragt, um stirnseitig mit dem zweiten Ende 18 das Volumen der Druckkammer 17 zu begrenzen. Die Druckkammer 17 ist ebenfalls von einem Einsatzteil 18 gebildet, das jedoch in das Gehäuseteil 2 eingesteckt ist. Auch in der Mantelwand des becherförmigen Einsetzteils 18 sind einlassseitig und auslassseitig jeweils ein Rückschlagventil 19 beziehungsweise 20 angeordnet, die mit jeweils einem Hydraulikkanal 21 beziehungsweise 22 in dem Gehäuseteil 2 verbunden sind, um bei Bedarf Fluid aus dem Hydraulikkanal 21 anzusaugen und in den Hydraulikkanal 22 hinein zu fördern.
  • Die Kolbenpumpe 1 ist somit als doppelte Kolbenpumpe ausgebildet, bei welcher unabhängig von der Bewegungsrichtung des Kolbens in einer der Druckkammern ein Hydraulikdruck erzeugt und gleichzeitig in der anderen der Druckkammern ein Unterdruck zum Ansaugen neuen Hydraulikmediums erzeugt wird.
  • Wird die Spule 6 bestromt, so wird ein Magnetfeld erzeugt, welches den Anker 7 und damit den Kolben 8 in Richtung der zweiten Druckkammer 17 bewegt. Dabei wird der Anker 7 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 23 verlagert. Im entspannten Zustand der Rückstellfeder 23 liegt der Anker 7 versetzt zu dem Stator 5, sodass durch Erzeugen des Magnetfelds der Anker 7 angezogen und dadurch entgegen der Kraft des Federelements 23 bewegt wird. Sobald die Bestromung beziehungsweise Ansteuerung des Stators 5 beendet wird, drängt die Rückstellfeder 23 den Anker 7 zurück in Richtung der Druckkammer 11, wodurch dort ein weiterer Pumpvorgang und in der Druckkammer 17 ein weiterer Saugvorgang durchgeführt wird.
  • Der Linearaktuator 4 ist insofern als einphasige Reluktanzmaschine ausgebildet. Der Stator 5 mit der Spule 6 ist dabei koaxial zu dem Anker 7 beziehungsweise dem Kolben 8 angeordnet. Der Anker 7 ist insbesondere aus einem ferromagnetischen Werkstoff gebildet. Dabei ist der Anker 7 bevorzugt ebenfalls konzentrisch ausgebildet und von dem Stator durch einen kleinen Arbeitsluftspalt getrennt. Insbesondere sind alle Elemente des Magnetkreises beziehungsweise des Linearaktuators 4 rotationssymmetrisch um die Kolbenachse des Kolbens 8 beziehungsweise der Kolbenpumpe 1 angeordnet. Die Gehäuseteile 2, 3 sind vorteilhafterweise aus einem nicht magnetischen Material gefertigt und tragen die aktiven Elemente und gewährleisten dadurch konstruktiv eine möglichst genaue Zentralität bei möglichst kleinem Luftspalt.
  • Die Spule 6 wird durch eine Spannungsquelle, beispielsweise ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs, mittels einer entsprechenden Leistungselektronik versorgt und angesteuert. Durch die Größe der Spannungsamplitude und die durch die Leistungselektronik bestimmte Bestromungsdauer wird sowohl die Auslenkung/Amplitude des Ankers 7 beziehungsweise des Kolbens 8 als auch seine Bewegungsfrequenz bestimmt. Bevorzugt wird die Frequenz in Bereich der mechanischen Eigenfrequenz des Linearaktuators 4 eingestellt.
  • Die beiden Druckkammern 11, 17 können mit unterschiedlichen Hydraulikkreisen verbunden sein. Vorliegend ist jedoch vorgesehen, dass die Druckkammern 17, 11 mit dem gleichen Hydraulikkreis verbunden beziehungsweise verbindbar sind. Dazu sind die Hydraulikkanäle 16 und 22 sowie die Hydraulikkanäle 15 und 21 jeweils hydraulisch miteinander und mit einem hier nicht dargestellten Verbraucher verbunden. Das Zusammenführen der Kanäle 15 und 21 sowie der Kanäle 16 und 22 erfolgt dabei vorliegend durch Bohrungen 24, 25 in den Gehäuseteilen 2, 3, die parallel zur Kolbenachse beziehungsweise zur Bewegungsrichtung des Kolbens 18 den Gehäuseteilen 2, 3 ausgebildet sind.
  • Figur 2 zeigt hierzu eine vereinfachte Draufsicht auf die Kolbenpumpe 1. Dabei sind der Stator 5 mit der Spule 6 ersichtlich, die konzentrisch zu dem Anker 7 angeordnet/ausgebildet sind. Ebenso ist ein schmaler Luftspalt zwischen Stator 5 und Anker 7 erkennbar. Der Kolben 8 liegt somit im Zentrum der Kolbenpumpe 1. In Zwischenräumen des Statorpakets beziehungsweise Stators 5 sind dabei beispielhaft die zwei Bohrungen 24, 25 gezeichnet, die sich parallel zum Kolben 8 erstrecken und in den Gehäuseteilen 2 beziehungsweise 3 ausgebildet sind. In Figur 1 sind die Bohrungen 24, 25 durch gestrichelte Linien gezeigt. Damit durch die Bohrungen eine hydraulische Verbindung beziehungsweise fluidtechnische Verbindung zwischen den jeweiligen Kanälen hergestellt werden kann, müssen diese im montierten Zustand der Gehäuseteile 2, 3 miteinander fluchten.
  • Figuren 3A bis 3C zeigen dabei unterschiedliche Ausführungsbeispiele zur Gestaltung der Verbindung der Kanäle 15, 21 und 16, 22.
  • Die Figuren 3A bis 3C zeigen dabei die Gehäuseteile 2, 3 in einer Längsschnittdarstellung im Bereich der Bohrung 24, wobei die Bohrung 25 zweckmäßigerweise entsprechend der Bohrung 24 ausgebildet ist.
  • Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel von Figur 3A ist vorgesehen, dass die Gehäuseteile 2, 3 stirnseitig flach aufeinander aufliegen. Die Bohrung 24 wird dabei durch eine Bohrung 24' im Gehäuse 2 und durch eine Bohrung 24" im Gehäuseteil 3 gebildet. Dadurch, dass die Bohrungen 24' und 24" miteinander fluchten, bilden sie eine durchgehende Bohrung 24, die endseitig jeweils mit dem Fluidkanal 15 beziehungsweise 21 verbunden ist. Durch die Ausführung als Bohrung lässt sich die Fluidverbindung auf einfache Art und Weise in den Gehäuseteilen realisieren. Zweckmäßigerweise ist zwischen den Gehäuseteilen 2, 3 koaxial zur Bohrung 24 ein Dichtelement in Form eines Dichtrings 26 angeordnet, der sicherstellt, dass Hydraulikmedium aus den Gehäuseteilen 2, 3 nicht entweicht.
  • Das Ausführungsbeispiel von Figur 3B unterscheidet sich von dem von Figur 3A dadurch, dass das Gehäuseteil 3 im Bereich der Bohrung 24 einen Vorsprung 27 aufweist, der in einer Vertiefung 28 des Gehäuseteils 2 einliegt. Insbesondere entspricht dabei der Außendurchmesser des Vorsprungs 27 zumindest im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Vertiefung 28, sodass der Vorsprung 27 dicht beziehungsweise radial dicht in der Vertiefung 28 einliegt. Die Dichtfähigkeit wird dabei optional dadurch erhöht, dass ein Dichtelement 29, insbesondere der O-Ring, wie zuvor koaxial zu der Bohrung 24 angeordnet ist, diesmal jedoch bevorzugt radial zwischen dem Vorsprung 27 und der Vertiefung 28 liegt. Zusätzlich oder alternativ zu dem Dichtelement 29 könnte jedoch auch das Dichtelement 26 zwischen den Gehäuseteilen 2, 3 gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur 3A vorgesehen sein.
  • Das Ausführungsbeispiel von Figur 3C unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel von Figur 3B dadurch, dass der Vorsprung 27 an dem Gehäuse 2 und die Vertiefung 28 an dem Gehäuse 3 ausgebildet ist. Außerdem unterscheidet sich die Ausführungsform von Figur 3C dadurch von der in Figur 3B, dass der Vorsprung 27 und die Vertiefung 28 einen axialen Hintergriff 32 bilden. Dazu weist der Vorsprung 27 an seinem freien Ende einen radial vorstehenden Kragen 30 auf, der in eine damit korrespondierende Aussparung 31 der Vertiefung 28 eingreift. Dieser Formschluss ist dadurch erreicht, dass das Gehäuseteil 3 an seinem dem Gehäuseteil 2 zugewandten Ende plastisch verformt ist, um den Vorsprung 27 axial beziehungsweise in Axialrichtung der Bohrung 24 zu hintergreifen. Auch hier können zusätzlich ein oder mehrere Dichtelemente vorgesehen sein.

Claims (8)

  1. Kolbenpumpe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem verschiebbar in einem Gehäuse gelagerten Kolben (8), mit einem Linearaktuator (4) zum Verschieben des Kolbens (8) in eine erste Richtung, und mit einer Rückstellfeder (23) zum Verschieben des Kolbens (8) in eine zweite Richtung, wobei der Kolben (8) mit einem ersten Ende (10) stirnseitig eine erste Druckkammer (11), die einem ersten Hydraulikkreis zugeordnet ist, begrenzt, wobei der Kolben (8) mit einem zweiten Ende (18) stirnseitig eine zweite Druckkammer (17) begrenzt, und wobei der Linearaktuator (4) einen mit dem Kolben (8) fest verbundenen Anker (7) und einen koaxial zu dem Kolben (8) gehäusefest angeordneten Stator (5) aufweist, wobei der Stator (5) zwischen den beiden Druckkammern (11,17) angeordnet ist, wobei der Anker (7) im entspannten Zustand der Rückstellfeder (23) versetzt zu dem Stator (5) liegt, und wobei die erste Druckkammer (11) in einem ersten Gehäuseteil (3) und die zweite Druckkammer (17) in einem zweiten Gehäuseteil (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearaktuator (4) als einphasige Reluktanzmaschine ausgebildet ist, und dass die beiden Gehäuseteile (2,3) den Stator (5) zwischen sich eingespannt dicht aneinander anliegen.
  2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckkammer (17) dem ersten Hydraulikkreis zugeordnet ist.
  3. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammern (11,17) jeweils wenigstens ein Rückschlagventil (13,14,19,20) aufweisen.
  4. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Druckkammer (11,17) an einem Sauganschluss ein erstes und an einem Druckanschluss ein zweites Rückschlagventil (13,14,19,20) aufweist.
  5. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (2,3) miteinander fluchtende Bohrungen (24,25) aufweisen, die fluidtechnisch einerseits mit jeweils einer der Druckkammern (11,17) und andererseits mit einem Verbraucher verbunden sind.
  6. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den miteinander fluchtenden Bohrungen wenigstens ein Dichtungselement (26,29), insbesondere O-Ring zugeordnet ist.
  7. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Gehäuseteile (2,3) im Bereich der Bohrungen (24,25) einen Vorsprung (27) und das andere der Gehäuseteile (3,2) einen mit dem Vorsprung (27) korrespondierende Vertiefung (28) aufweist.
  8. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung in der Vertiefung (28) kraftschlüssig und/oder formschlüssig gehalten ist.
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