WO2000030910A1

WO2000030910A1 - Kolbenpumpe

Info

Publication number: WO2000030910A1
Application number: PCT/EP1999/008599
Authority: WO
Inventors: Peter Volz
Original assignee: Continental Teves Ag & Co. Ohg
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2000-06-02
Also published as: DE19854715A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit, insbesondere für Fahrzeugbremsanlagen, mit einem in einem Pumpenraum (11) axial verschieblichen Stufenkolben (12), der mit einem Kolbenabschnitt (6) den Pumpenraum (11) in eine Niederdruckkammer (14) und in eine Hochdruckkammer (15) mit variablem Kammervolumen unterteilt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenraum (11) eine der Niederdruckkammer (14) zugewandte Schulter (22) mit einer den Stufenkolben (12) dichtenden Dichtung (23) aufweist, die über ein auf die Schulter (22) wirkendes elastisches Mittel (24) auf der Schulter (22) gehalten wird.

Description

Kolbenpumpe

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kolbenpumpen werden in Bremsanlagen eingesetzt. Sie fördern die Bremsflüssigkeit in die Bremskreise von Radbremsen. Der Druck in den Bremskreisen steigt dadurch an, bis der Betriebsdruck erreicht ist und ein Bremseingriff an den Rädern erfolgt.

Der Kolben unterteilt den Pumpenraum dabei in zwei voneinander getrennte Pumpenkammern. Die eine Pumpenkammer steht über einen Ansaugkanal mit einem Pumpeneinlaδ und die andere Pumpenkammer über einen Druckkanal mit einem Pumpenauslaδ in Verbindung. Die eine Pumpenkammer erhält nachfolgend die Bezeichnung Niederdruckkammer und die andere Pumpenkammer wird nachfolgend als Hochdruckkammer bezeichnet.

Kolbenpumpen der betreffenden Gattung sind in der DE 43 16 986 AI beschrieben, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird. Bei dieser bekannten Kolbenpumpe ist der Stufenkolben als einstöckiges Drehteil hergestellt, in dem mehrere Ringnuten zur Realisierung der Pumpenkammern und zur Aufnahme von Dichtungen eingestochen sind. Ein solcher Einstich des in der Niederdruckkammer angeordneten Bereiches mit kleinerem Durchmesser 108t eine wirksame Stufung des Stufenkolbens aufgrund des kritischen Querschnittes nicht zu. In der DE 40 27 794 AI wurde bereits bei einem in einer Buchse gleitend aufgenommenen zylindrischen Kolben vorgeschlagen, den in der Niederdruckkammer angeordneten Kolbenabschnitt mittels einer Ringdichtung, die auf einer Schulter des Pumpengehäuses aufliegt, abzudichten. Dabei wird die Dichtung mittels einer stationär im Pumpengehäuse angeordneten Buchse in ihrer Position gehalten. Die hier offenbarte Lehre führte bei den bekannten Stufenkolben nicht zu einer Änderung der Dichtung im Bereich der Niederdruckkammer, da die Stufenkolben direkt gegenüber der Pumpenwand abdichten, ohne da8 ein stationäres Halteelement, wie die Buchse der DE 40 27 794 AI, zur Verfügung steht. Der kleinere Bereich des Stufenkolbens wurde daher, wie in der eingangs genannten DE 43 16 986 AI beschrieben, mit Einstichen versehen, die als Halteelemente für die Dichtungen dienen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in der Niederdruckkammer angeordnete Dichtung für einen Stufenkolben zu schaffen, die eine gr^{^}δere wirksame Stufung der Kolbenabschnitte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Es wird auf die DE 43 16 986 AI verwiesen, in der die mit einer wirksamen Stufung des Stufenkolbens erreichten Vorteile beschrieben sind.

Dadurch, da8 der Pumpenraum eine der Niederdruckkammer zugewandte Schulter mit einer den Stufenkolben dichtenden Dichtung aufweist, auf die ein in der Niederdruckkammer angeordnetes elastisches Mittel wirkt, kann der in der Niederdruckkammer angeordnete Bereich des Stufenkolbens mit kleinerem Durchmesser ausgebildet werden, da der innere Kraftfluδ des Bereichs durch Einstiche nicht gestört wird. Durch diese Maδnahme ergibt sich eine gr"8ere Stufung des Stufenkolbens, wonach eine Verbesserung des Füllgrades der Pumpe durch einen Aufladeeffekt stattfindet, weil es durch die Wirkung der Kolbenstufe zu der erwünschten Druckänderung des Betriebsmediums kommt. Durch die gr"8ere Stufung ist es möglich, bei kleinstem Bauraumbedarf eine erhebliche Verbesserung des Ansaugverhaltens der Kolbenpumpe besonders bei tieferen Temperaturen unter 0/C zu erzielen, ohne die ansonsten gerade im Einsatz für schlupfgeregelte Bremsanlagen durch relativ lange Ansaugleitungen und geringe Durchlaδquer-schnitte hervorgerufenen Strömungswiderstände und F'rdereinbuδen hinnehmen zu müssen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das elastische Mittel eine Feder, die sich an dem zur Niederdruckkammer weisenden durchmessergr^{^}δeren Bereich des Stufenkolbens abstützt. Durch dieses elastische Mittel wird die Dichtung beim Betrieb der Kolbenpumpe in vorgegebener Position gehalten. Sie kann nicht von dem durchmesserkleineren Bereich des Stufenkolbens bei seiner axialen Hubbewegung mitgenommen werden. Darüber hinaus wird durch das elastische Mittel eine Dichtpressung herbeigeführt und damit die Dichtwirkung erhöht.

Da durch die Vermeidung eines kritischen Querschnittes des in der Niederdruckkammer angeordneten Bereiches des Stufenkolbens durch Einstiche eine gr"8ere Stuf ng des Stufenkolbens und damit ein gr'δerer Raum zwischen dem Kolben und der Wand des Pumpenraumes erreicht wird, ist es vorteilhaft möglich, in dieser gr^{^}δeren Niederdruck- kammer zwischen dem elastischen Mittel und der Dichtung Elemente, vorzugsweise ein Filter anzuordnen, mittels dem die angesaugte Hydraulikflüssigkeit abgefiltert werden kann. Das Saugfilter ist zwischen dem elastischen Mittel und der Dichtung angeordnet und hält in Verbindung mit dem elastischen Mittel die auf der Schulter des Pumpengehäuses angeordnete Dichtung in vorgegebener Position.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist zur Stabilisierung der Baugruppe und zum Schutz der Dichtung zwischen der Feder und der Dichtung und/oder zwischen der Feder und dem Filter und/oder zwischen dem Filter und der Dichtung ein Stützring vorgesehen. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung ergibt sich beim Einsatz eines Filters mit einstückig mit ihm verbundenen Stützringen. Durch diese Baueinheit verringert sich die Teilevielfalt. Die Montage der Baugruppe in der Niederdruckkammer wird wesentlich vereinfacht.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen der Schulter und der Dichtung ein Backring angeordnet, der eine Verschleiδreduzierung der Dichtung bewirkt.

Durch die Erfindung kann der in der Niederdruckkammer angeordnete Bereich des Stufenkolbens einfach und mit geringster Oberflächenrauhigkeit hergestellt werden, da die

Arbeitsschritte für den Einstich entfallen.

Dies hat den Vorteil, daδ die Leckage zwischen Dichtung und dem Kolbenschaft sehr gering ist und daδ die Leckage nicht durch den Verschleiδ von metallischen Einstichen beeinfluδt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen :

Fig. 1 ausschnittsweise einen Längsschnitt einer Kolbenpumpe für eine Fahrzeug-Bremsanlage,

Fig. 2 eine vergr"8erte Darstellung des Ausschnitts A in Fig. 1, mit der Baugruppe Feder, Stützring, Dichtung, Backring

Fig. 3 eine vergr~8erte Darstellung des Ausschnitts A in Fig. 1, mit der Baugruppe Feder, Filter, Dichtung, Backring.

Die in Fig. 1 ausschnittsweise im Längsschnitt dargestellte Kolbenpumpe zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit ist insbesondere als Pumpe in einer Bremsanlage eines Fahrzeugs vorgesehen und wird beim Steuern des Drucks in Radbrems-zylindern verwendet. Je nach Art der Bremsanlage werden für derartige Bremsanlagen die Kurzbezeichnungen ABS bzw. ASR und dergleichen verwendet. Die Kolbenpumpe weist einen Pumpenkörper 10 auf, in dem ein zylinderför- miger Pumpenraum 11 ausgebildet ist. Im Pumpenraum 11 ist ein Stufenkolben 12 axial verschieblich geführt, der von einem angetriebenen Exzenter 9 gegen die Rückstellkraft einer Pumpenfeder 13 in eine hin- und hergehende Hubbewegung angetrieben wird.

Der Stufenkolben 12 weist einen durchmesserkleineren Zylinderabschnitt 4 und einen durchmessergr^{^} δeren Zylinderabschnitt 6 auf. In dem durchmessergr^{^} 8eren Abschnitt 6 ist ein Einstich vorgesehen, in dem eine Dichtung 7 angeordnet ist, die den Stufenkolben 12 gegenüber der Zylinderwand 8 des Pumpenraums 11 abdichtet. Die Zylinderwand 8 des Pumpenkörpers 10 ist abgestuft ausgeführt und hat im Bereich der einen Stirnfläche 5 des Stufenkolbens 12 einen kleineren Durchmesser als im Bereich der anderen Stirnfläche 3 des Stufenkolbens 12. Dadurch entsteht im Bereich der Stirnfläche 5 eine den Stufenkolben 12 führende zweite Führung 2. Im Bereich der Stirnfläche 3 wird der Stufen-kolben 12 am Auβendurchmesser des Zylinderabschnitts 6 geführt. Dadurch entsteht die gewünschte Abstufung der Wirkfläche des Stufenkolbens 12 und damit die durch die Stufigkeit des Stufenkolbens 12 bedingten Vorteile, insbesondere auch bei tieferen Temperaturen, wie sie in der DE 43 16 966 AI beschrieben sind.

Der Stufenkolben 12 unterteilt den Pumpenraum in zwei voneinander getrennte Pumpenkammern 14, 15. Die Pumpenkammer 14 steht über einen Ansaugkanal 16 mit einem Pum- peneinlaδ und die Pumpenkammer 15 über einen Druckkanal mit einem Pumpenauslaδ in Verbindung. Die Pumpenkammer 14 erhält nachfolgend die Bezeichnung Niederdruckkammer und die Pumpenkammer 15 wird nachfolgend als Hochdruckkammer 15 bezeichnet. In den Stufenkolben 12 ist einerseits von der Stirnfläche 3 her eine zentrale Sackbohrung 30 und andererseits quer zur Sackbohrung 30 mehrere Radialbohrungen 17 eingebracht, die in der Sackbohrung 30 münden, über die Sackbohrung 30 und die Radialbohrungen 17 besteht eine Verbindung zwischen der Pumpenkammer 14 und der Pumpen-kammer 15, die mittels eines ersten Rückschlagventils 18 verschlieβbar ist. Zur Realisierung des Ventils 18 ist in der Stirnfläche 3 des Stufenkolbens 12 ein die Sackbohrung 30 umgebender Ventilsitz eingearbeitet, auf den eine Ventilkugel 19 mittels Ventilfeder auf- gepreδt wird. Zwischen der Hochdruckkammer 15 und dem nicht näher dargestellten Druckkanal gibt es ein zweites Ventil 21. Das erste Ventil 16 arbeitet als Einlaδventil, und das zweite Ventil 21 arbeitet als Auslaδventil.

In der in der Fig. 1 dargestellten Stellung des Stufenkolbens 12 hat dieser seine eine Hubendstellung erreicht, in der er am weitesten in Fig. 1 nach links verschoben ist und dabei Hydraulikflüssigkeit aus der Hochdruckkammer 15 über das zweite Ventil 21 zum Pumpenausgang gefördert hat. Bei der nun unter der Wirkung der Pumpenfeder 13 einsetzenden Rückbewegung des Stufenkolbens 12 (in Fig. 1- nach rechts) öffnet das Rückschlagventil 18 und Hydraulikflüssigkeit strömt aus der Niederdruckkammer 21 über die Bohrungen 30 und 17 in die Hochdruckkammer 15. Bewegt sich der Stufenkolben 12 wieder in Fig. 1 nach links, so wird bei geschlossenem Ventil 18 Hydraulikflüssigkeit aus der Hochdruckkammer zum Pumpenauslaδ gefördert, wobei wegen der Differenz der Durchmesser der beiden Führungen 2 und 6 gleichzeitig über den Ansaugkanal 16 Hydraulikflüssigkeit in die Niederdruckkammer 14 nachströmt .

Durch die Differenz der Durchmesser der beiden Führungen 2 und 6 ist im Pumpenraum 11 eine Schulter 22 zwischen dem Durchmesser am Übergang der beiden Führungen 2 und 6 in der Niederdruckkammer 14.

Zur Abdichtung zwischen dem Pumpenkörper 10 und dem kleineren Zylinderabschnitt 4 ist auf der Schulter 22 eine Ringdichtung 23 (Fig. 2 und Fig. 3) vorzugsweise aus einem Elastomerwerkstoff angeordnet. Die Dichtung 23 dichtet die Niederdruckkammer gegenüber dem Exzenterraum 29 ab. Ein vorzugsweise als Feder ausgebildetes elastisches Mittel 24 hält die Dichtung 23 in axialer Richtung auf der Schulter 22, wobei das elastische Mittel 24 die Dichtung 23 vorspannt. Das elastische Mittel stützt sich gegen den

Zylinderabschnitt 6 des Stufenkolbens 12 so ab, daδ eine Federkraft bei jeder Hubbewegung in Richtung der Schulter 22 wirkt. Das elastische Mittel 24 unterstützt dabei jeden Druckhub des Stufenkolbens 12 mit dem in Richtung der axialen Bewegung wirkenden Vektor der Federkraft. Während des Druckhubes vergr 8ert sich bei der Kolbenbewegung zur oberen Totpunktlage die Volumenaufnahme in der Niederdruckkammer 14, so daδ vermehrt Hydraulikflüssigkeit aus dem Ansaugkanal 16 nachgesaugt werden kann. Sobald sich der Stufenkolben 12 wieder in umgekehrter Richtung von der oberen Totpunktlage zur unteren Totpunktlage bewegt, wird während des in der Hochdruckkammer 15 stattfindenden Saughubes die in der Niederdruckkammer 14 befindliche Hydraulikflüssigkeit vorkomprimiert. Die sich bei der Hubbewegung ändernde Vorspannung der Dichtung 23 ist dabei den Druckverhältnissen in der Niederdruckkammer 14 so ange- paδt, da8 eine ansteigende Dichtpressung der Dichtung 23 erfolgt. Sobald das Ventil 18 öffnet, wird die Hydraulikflüssigkeit in die Hochdruckkammer 15 verdrängt. Die Dichtpressung der Dichtung 23 nimmt weiter zu, bis der Stufenkolben 12 seine untere Totpunktlage eingenommen hat. Die Dichtung 23 erstreckt sich über die gesamte Höhe des Ringraums zwischen der Zylinderwand 8 und dem durchmesserkleineren Zylinderabschnitt 4. Dadurch kann die Dichtung 23 dafür sorgen, da8 keine Hydraulikflüssigkeit aus der Niederdruckkammer 14 durch den Spalt zwischen der Führung 2 und dem durchmesserkleineren Zylinderabschnitt 4 in den Exzenterraum gelangen kann. Zwischen dem elastischen Mittel 24 und der Dichtung 23 ist ein Stützring 25 angeordnet, der die Dichtung 23 vor Beschädigungen durch das elastische Mittel 24 schützt und für eine gleichm@8ige Dichtpressung der Dichtung 23 sorgt. Ein zwischen der Dichtung 23 und der Schulter 22 vorgesehener Backring 26 dient zur Verschleiδ-reduzierung der Dichtung 23.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei der gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Unterschiedlich zu der Ausführung nach Fig. 2 ist in der Niederdruckkammer 14 ein Filter 27 vorgesehen, der als Stützring 25 ausgebildet ist. Damit kann in dem Ansaugbereich 16 die angesaugte Hydraulikflüssigkeit abgefiltert werden. Die Anordnung des Saugfilters 27 zwischen der Feder 24 und der Dichtung 23 wird durch die vorstehend beschriebene Abdichtung erreicht, da der Zylinderabschnitt 4 des Stufenkolbens 12 mit kleinerem Durchmesser ausgebildet werden kann, was zu einer Vergr"8erung der Niederdruckkammer und damit zum Einbau z.B. eines Filters genutzt werden kann. Dies wird durch die Vermeidung von Einstichen in dem Kolbenabschnitt 4 erreicht, da das Auftreten extrem groδer Spannungen am Rande und in der Umgebung des Einstiches an der Oberfläche oder im Inneren des Stufenkolbens vermieden wird. Der innere Kraftflu8 des durchmesserkleineren Zylinderabschnitts 4 wird nicht gestört.

Claims

Patentansprüche

1. Kolbenpumpe zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit, insbesondere für Fahrzeugbremsanlagen, mit einem im Pumpenraum axial verschieblichen Stufenkolben, der mit einem Kolbenabschnitt den Pumpenraum in eine Niederdruckkammer und in eine Hochdruckkammer mit variablen Kammervolumen unterteilt, dadurch gekennzeichnet, daδ der Pumpenraum eine der Niederdruckkammer zugewandte Schulter (22) mit einer den Stufenkolben dichtenden Dichtung (23) aufweist, auf die ein in der Niederdruckkammer (14) angeordnetes elastisches Mittel (24) wirkt.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da8 das Mittel (24) eine Feder ist.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daδ das Mittel (24) ein in der Niederdruckkammer (14) angeordnetes Filter (27) in vorgegebener Position hält.

4. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da8 zwischen dem Mittel (24) und der Dichtung (23) und/oder zwischen dem Mittel (24) und dem Filter (27) und/oder zwischen dem Filter (27) und der Dichtung (23) ein Stützring (25, 25') vorgesehen ist.

5. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da8 die Stützringe (25') einstückig mit dem Filter (27) verbunden sind. Kolbenpumpe nach einem der Ansprhche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, da8 zwischen der Schulter (22) und der Dichtung (23) ein Backring (23) angeordnet ist.