WO2007107391A1

WO2007107391A1 - Kolbenpumpe

Info

Publication number: WO2007107391A1
Application number: PCT/EP2007/050741
Authority: WO
Inventors: Norbert Alaze
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2007-09-27
Also published as: DE102006013390A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe (1) für eine schlupfgeregelte Fahrzeugbremsanlage. Die Erfindung schlägt vor, die Kolbenpumpe (1) mit einem in einen Pumpenkolben (2) integrierten ersten Einlassventil (7) und einem außerhalb einer Pumpenbohrung (2) angeordneten zweiten Einlassventil (13) mit größerem Öffnungsquerschnitt auszubilden, die einander hydraulisch parallel geschaltet sind. Die Kolbenpumpe (1) weist durch das zweite Einlassventil (13) eine hohe Druckaufbaudynamik auf, die die Verwendung einer Einfachkolbenpumpe mit stufenlosem Pumpenkolben (2) anstatt einer Stufenkolbenpumpe ermöglicht.

Description

Kolbenpumpe

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe für eine eine Schlupfregelrung aufweisende hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Derartige Kolbenpumpen sind an sich bekannt, sie werden auch als Rückförderpumpen bezeichnet und dienen zur Absenkung oder auch zum Druckaufbau in Radbremsen bei einer Schlupfregelung (Blockierschutz-, Antriebsschlupf-, Fahrdynamikregelung; ABS, ASR, FDR). Auch bei elektro- hydraulischen, also Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlagen werden derartige Kolbenpumpen zum Druckaufbau verwendet.

Die bekannten Kolbenpumpen weisen einen Pumpenkolben auf, der in einer Pumpenbohrung eines Pumpengehäuses axial verschieblich aufgenommen ist. Das Pumpengehäuse wird vielfach von einem Hydraulikblock gebildet, in den außer der Kolbenpumpe weitere hydraulische Bauelemente einer Schlupfregelung wie Magnetventile und Hydrospeicher eingesetzt und hydraulisch miteinander verschaltet sind. Zum Fördern von Bremsflüssigkeit weisen die bekannten Kolbenpumpen üblicherweise einen Exzenter auf, mit dem der Pumpenkolben zu einer axial hin- und hergehenden Hubbewegung in der Pumpenbohrung antreibbar ist. Das Einlassventil bekannter derartiger Kolbenpumpen ist üblicherweise in axialer Verlängerung an einem dem Exzenter abgewandten Stirnende des Pumpenkolbens oder in einer Axialbohrung im Pumpenkolben angeordnet. Letzteres wird auch als in den Pumpenkolben integriertes Ventil bezeichnet. Bei bekannten Kolbenpumpen ist das Einlassventil als federbeaufschlagtes Rückschlagventil ausgeführt.

An den Einlass der Kolbenpumpe, und damit an einen Einlass des Einlassventils ist bei bekannten Kolbenpumpen ein Hauptbremszylinder oder auch unmittelbar ein Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter der Fahrzeugbremsanlage angeschlossen. Über ein weiteres Rückschlagventil und ein Magnetventil als Bremsdruckabsenkventil sind Radbremsen an den Einlass der Kolbenpumpe angeschlossen. Das weitere Rückschlagventil ist nicht Bestandteil der Kolbenpumpe und üblicherweise im Hydraulikblock angeordnet. Es ist federbeaufschlagt und weist einen Öffnungsdruck von etwa 0,8 bar auf, um ein „Leersaugen" der Radbremsen zu vermeiden. Dabei ist unter „Leersaugen" eine Absenkung des Radbremsdrucks in den Radbremsen auf nahezu Null, also auf wenige Zehntel bar und folglich einen starken Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck zu vermeiden. Bezüglich der Radbremsen sind das Einlassventil der Kolbenpumpe und das weitere Rückschlagventil hydraulisch in Serie geschaltet, der Hauptbremszylinder ist unmittelbar an den Einlass der Kolbenpumpe angeschlossen, benutzt also nicht das weitere Rückschlagventil.

Durch die hydraulische Serienschaltung addieren sich die Strömungswiderstände der beiden Rückschlagventile, was eine Druckaufbaudynamik der Kolbenpumpe verschlechtert, zumal sich die Strömungswiderstände auf der Einlassseite der Kolbenpumpe befinden. Auch ist der Öffnungsquerschnitt eines in den Pumpenkolben integrierten Einlassventils aufgrund des Durchmessers des Pumpenkolbens von etwa 5 - 6 mm begrenzt. Erläuterung und Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist ein erstes, als Rückschlagventil ausgebildetes Einlassventil zum Anschluss von Radbremsen an die Kolbenpumpe auf. Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Kolbenpumpe ein zweites, ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildetes Einlassventil zum Anschluss eines Bremsflüssigkeitsvorratsbehälters auf. Der Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter kann auch mittelbar über den Hauptbremszylinder an das zweite Einlassventil der Kolbenpumpe angeschlossen sein. Die beiden Einlassventile sind einander hydraulisch parallel geschaltet. Beim Ansaugen von Bremsflüssigkeit ist dadurch immer nur der Strömungswiderstand eines der beiden Rückschlagventile zu überwinden. Dadurch ist die Druckaufbaudynamik verbessert. Eines der beiden Einlassventile kann bauraumsparend in den Pumpenkolben integriert sein, das andere Einlassventil kann außerhalb der Pumpenbohrung beispielsweise in einem Pumpengehäuse angeordnet sein, wo genügend Bauraum zur Verfügung steht, um insbesondere durch einen großen Ventildurchmesser und/oder einen großen Ventilhub einen großen Öffnungsguerschnitt zu erzielen, der den Strömungswiderstand des zweiten Einlassventils verringert. Die Druckaufbaudynamik der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe beim Ansaugen durch das zweite Einlassventil lässt sich dadurch erheblich verbessern. Das ermöglicht die kostengünstige Ausführung der Kolbenpumpe mit einem stufenlosen Kolben. Aufwändigere Stufenkolbenpumpen weisen einen durchmessergestuften Pumpenkolben auf. Dadurch wird ein Ansaugen von Bremsflüssigkeit sowohl während eines Förderais auch während eines Rückhubs erzielt. Während des Förderhubs verkleinert der Pumpenkolben einen Verdrängungsraum in der Pumpenbohrung, er verdrängt Bremsflüssigkeit durch ein üblicherweise ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildetes Auslassventil aus einem den Verdrängungsraum bildenden Abschnitt der Pumpenbohrung. Zugleich vergrößert sich das Volumen eines den Pumpenkolben aufgrund seiner Durchmesserstufung in der Pumpenbohrung umgebenden ringförmigen Ansaugraums. Beim Rückhub verkleinert sich zwar das Volumen des Ansaugraums, gleichzeitig vergrößert sich jedoch das Volumen des Verdrängungsraums, der durch das während des Rückhubs geöffnete Einlassventil mit dem Ansaugraum kommuniziert. Da die Volumenzunahme des Verdrängungsraums während des Rückhubs des Pumpenkolbens größer als die Volumenverringerung des Ansaugraums ist, ergibt sich insgesamt eine Volumenzunahme, die das Ansaugen von Bremsflüssigkeit auch während des Rückhubs bewirkt. Im Vergleich mit einer Einfachkolbenpumpe mit stufenlosem Pumpenkolben weist eine Stufenkolbenpumpe eine verringerte Druckpulsation auf der Ansaugseite und damit eine verbesserte Druckaufbaudynamik auf. Die schlechtere Druckaufbaudynamik einer Einfachkolbenpumpe ist u. U. nicht ausreichend für eine Schlupfregelung. Durch den größeren Öffnungsquerschnitt des zweiten Einlassventils der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe lässt sich mit einer Einfachkolbenpumpe eine Druckaufbaudynamik wie mit einer Stufenkolbenpumpe erreichen, was die Verwendung einer kostengünstigeren Einfachkolbenpumpe mit stufenlosem Pumpenkolben in einer eine Schlupfregelung aufweisenden hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ermöglicht.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.

Anspruch 7 sieht zwei axial hintereinander angeordnete Dichtringe vor, die den Pumpenkolben in der Pumpenbohrung abdichten. Der Einlass des vorzugsweise in den Pumpenkolben integrierten oder an diesem angebrachten ersten Einlassventils kommuniziert mit einem Zwischenraum zwischen den beiden Dichtringen. Dadurch ist sichergestellt, dass der exzenterseitige Dichtring nicht mit Hochdruck beaufschlagt wird. Eine Leckage in den Exzenterraum ist vermindert, da der exzenterseitige Dichtring nicht mit pulsierendem Hochdruck der Bremsflüssigkeit aus dem Verdrängungsraum beaufschlagt wird.

Der unabhängige Anspruch 8 ist auf eine hydraulische, eine Schlupfregelung aufweisende Fahrzeugbremsanlage mit der vorstehend erläuterten Kolbenpumpe gerichtet. Seine Erläuterung ergibt sich aus der vorstehenden Erläuterung der Kolbenpumpe. Er kann durch Merkmale der abhängigen Ansprüche weitergebildet sein.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Achsschnitt einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe mit hydraulischer Verschaltung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Kolbenpumpe 1 weist einen Pumpenkolben 2 auf, der in einer Pumpenbohrung 3 in einem Pumpengehäuse 4 axial verschieblich ist. Das Pumpengehäuse 4 wird von einem Hydraulikblock gebildet, von dem in der Zeichnung lediglich ein die Kolbenpumpe 1 umgebendes

Bruchstück dargestellt ist. In den das Pumpengehäuse bildenden Hydraulikblock sind weitere hydraulische Bauelemente wie Magnetventile und Hydrospeicher eingesetzt und hydraulisch miteinander verschaltet. An einem Stirnende des

Pumpenkolbens 2 ist ein rotierend antreibbarer Exzenter 5 zum Antrieb des

Pumpenkolbens 2 zu einer axial in der Pumpenbohrung 3 hin- und hergehenden

Hubbewegung angeordnet. Auf einer gegenüberliegenden Stirnseite des

Pumpenkolbens 2 ist eine Kolbenrückstellfeder 6 in Form einer Schraubendruckfeder angeordnet, die den Pumpenkolben 2 in Anlage an einem

Umfang des Exzenters 5 hält.

In den Pumpenkolben 2 ist ein erstes Einlassventil 7 integriert. Das Einlassventil 7 ist als federbeaufschlagtes Rückschlagventil ausgebildet und in einer gestuften axialen Sackbohrung im Pumpenkolben 2 angeordnet. Das Einlassventil 7 weist eine Ventilkugel als Ventilkörper 8 auf, die von einer Ventilschließfeder 9 gegen einen konischen Ventilsitz 10 gedrückt wird. Im Ausführungsbeispiel ist die Ventilschließfeder 9 eine Schraubendruckfeder. Die Axialbohrung wird von Querbohrungen 11 gekreuzt, die in eine breite, umlaufende Nut 12 des Pumpenkolbens 2 münden. Mit Ausnahme der umlaufenden Nut 12 ist der Pumpenkolben 2 zylindrisch, er ist stufenlos.

Im Unterschied zu Stufenkolbenpumpen, die einen durchmessergestuften Pumpenkolben aufweisen, werden Kolbenpumpen 1 mit einem stufenlosen

Pumpenkolben 2 wie die dargestellte auch als Einfachkolbenpumpen bezeichnet.

Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe 1 weist ein zweites Einlassventil 13 auf, das radial zur Pumpenbohrung 3 im Pumpengehäuse 4 angeordnet ist. Auch das zweite Einlassventil 13 ist als federbeaufschlagtes Rückschlagventil mit einer Ventilkugel 14 als Ventilkörper und einer kegelförmig gewickelten Schraubendruckfeder als Ventilschließfeder 15 ausgebildet. Eine Radialbohrung 16, in die das zweite Einlassventil 13 eingesetzt ist, mündet auf der exzenterfernen Stirnseite des Pumpenkolbens 2 in die Pumpenbohrung, d. h. die Radialbohrung 16 mündet in den Abschnitt der Pumpenbohrung 3, in dem die Kolbenrückstellfeder 6 angeordnet ist. Dieser Abschnitt der Pumpenbohrung 3 bildet einen Pumpenraum der Kolbenpumpe 1. Ein Auslass des zweiten Einlassventils 13 kommuniziert also mit dem Pumpenraum 17.

Die zur Pumpenbohrung 3 radiale Anordnung des zweiten Einlassventils 13 ist nicht zwingend, andere Anordnungen sind möglich. Durch die Anordnung außerhalb der Pumpenbohrung 3 ist der Bauraum, insbesondere ein Durchmesser des zweiten Einlassventils 13 nicht durch den Durchmesser des Pumpenkolbens 2 oder der Pumpenbohrung 3 begrenzt. Das zweite Einlassventil 13 lässt sich deswegen mit großem Durchmesser und großem Ventilhub im Vergleich mit dem in den Pumpenkolben 2 integrierten ersten Einlassventil 7 und damit mit großem Öffnungsquerschnitt ausbilden. Das ermöglicht eine hohe Druckaufbaudynamik der Kolbenpumpe 1. Die beiden Einlassventile 7, 13 sind einander hydraulisch parallel geschaltet. Der Pumpenkolben 2 ist mit einem rohrförmigen Führungsring 18 aus Kunststoff, der zwischen zwei Dichtringen 19, 20 in die Pumpenbohrung 3 eingesetzt ist, axial verschieblich in der Pumpenbohrung 3 geführt.

Im Bereich des Führungsrings 18 mündet eine Radialbohrung 21 in die Pumpenbohrung 3. Sie kommuniziert durch radiale Durchlässe 22 des

Führungsrings 18 mit der umlaufenden Nut 12 des Pumpenkolbens und damit mit dem ersten Einlassventil 7. Die Radialbohrung 21 , die einen Einlass der

Kolbenpumpe 1 bildet, der zum ersten Einlassventil 7 führt, stellt sicher, dass der exzenterseitige Dichtring 19 nicht mit Hochdruck beaufschlagt wird. Dadurch wird eine Leckage in Richtung des Exzenters 5 vermieden.

Auf einer dem Pumpenkolben 2 abgewandten Seite des Pumpenraums 17 ist ein Auslassventil 23 der Kolbenpumpe 1 angeordnet. Das Auslassventil 23 ist als federbelastetes Rückschlagventil mit einer Ventilkugel 24 als Ventilschließkörper ausgeführt und axial in der Pumpenbohrung 3 angeordnet.

Die erfindungsgemäße hydraulische Fahrzeugbremsanlage, die mit Ausnahme der Kolbenpumpe 1 als hydraulischer Schaltplan dargestellt ist, weist zwei hydraulisch voneinander unabhängige Bremskreise I, Il auf, die an einen Zweikreis-Hauptbremszylinder 25 angeschlossen sind. Auf den Hauptbremszylinder 25 ist in üblicher Weise ein Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 34 aufgesetzt. In der Zeichnung ist nur einer der beiden Bremskreise I dargestellt, der zweite Bremskreis Il ist gleich aufgebaut und funktioniert in gleicher Weise. Er weist eine eigene Kolbenpumpe 1 auf, die identisch mit der dargestellten Kolbenpumpe 1 ist und auf einer gegenüberliegenden Seite des Exzenters 5, d. h. in Boxeranordnung angeordnet ist. Der Exzenter 5 treibt beide Kolbenpumpen 1 gemeinsam an.

Über ein Trennventil 26 sind zwei Radbremsen 27 an den Hauptbremszylinder 25 angeschlossen. Das Trennventil 26 ist als ein in seiner stromlosen Grundstellung offenes Zwei/Zwei-Wege-Magnetventil ausgeführt. Ihm ist ein in Richtung der Radbremsen 27 durch ström bares Rückschlagventil 28 hydraulisch parallel geschaltet.

Jede Radbremse weist ein Bremsdruckaufbauventil 29 auf, durch das sie an das Trennventil 26 angeschlossen ist. Die Bremsdruckaufbauventile 29 und die Radbremsen 27 sind einander hydraulisch parallel geschaltet. Die Bremsdruckaufbauventile 29 sind als in ihrer stromlosen Grundstellung offene Zwei/Zwei-Wege-Magnetventile ausgeführt. Ihnen sind in Richtung des Hauptbremszylinders 25 durchströmbare Rückschlagventile 30 parallel geschaltet.

Über jeweils ein eigenes Bremsdruckabsenkventil 31 sind die Radbremsen 27 an den ersten Einlass der Kolbenpumpe 1 mit dem ersten, in den Pumpenkolben 2 integrierten Einlassventil 7 angeschlossen.

Der Pumpenauslass mit dem Auslassventil 23 ist zwischen den Bremsdruckaufbauventilen 29 und dem Trennventil 26 an die Fahrzeugbremsanlage angeschlossen, er kommuniziert also durch das Trennventil 26 mit dem Hauptbremszylinder 25 und dem Bremsflüssigkeitsbehälter 34 und durch die Bremsdruckaufbauventile 29 mit den Radbremsen 27.

Über ein Ansaugventil 32 ist der Hauptbremszylinder 25 mit dem Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 34 an den zweiten Pumpeneinlass mit dem zweiten Einlassventil 13 angeschlossen. Das Ansaugventil 32 ist ein in seiner stromlosen Grundstellung geschlossenes Zwei/Zwei-Wege-Magnetventil. Aufgrund des bereits erläuterten großen Öffnungsquerschnitts des weist das zweite Einlassventil 13 einen niedrigen Strömungswiderstand auf. Nach Öffnen des Ansaugventils 32 ist dadurch ein schneller Druckaufbau mit der Kolbenpumpe 1 möglich. Die Kolbenpumpe 1 weist dadurch die bereits erwähnte hohe Druckaufbaudynamik auf, die die Verwendung einer kostengünstigeren Einfachkolbenpumpe mit einem stufenlosen Pumpenkolben 2 anstatt einer aufwändigeren Stufenkolbenpumpe ermöglicht. Die Schließfeder 15 des zweiten Einlassventils 13 weist eine kleine Federkraft auf, um den Öffnungsdruck und den Strömungswiderstand des zweiten Einlassventils 13 niedrig zu halten. U. U. kann auf die Schließfeder 15 für das zweite Einlassventil 13 verzichtet werden.

Zwischen der Kolbenpumpe 1 und den Bremsdruckabsenkventilen 31 ist ein gemeinsamer Hydrospeicher 33 an die Radbremsen 27 angeschlossen.

Eine Schlupfregelung erfolgt in an sich bekannter Weise durch individuelle Radbremsdruckregelung mit den Bremsdruckaufbauventilen 29 und Bremsdruckabsenkventilen 31. Das Trennventil 26 wird zur Schlupfregelung geschlossen. Ein Bremsdruckaufbau kann wie bereits gesagt nach Öffnen des Ansaugventils 32 mit der Kolbenpumpe 1 erfolgen, die zur Schlupfregelung angetrieben wird. Zu einer schnellen Radbremsdruckabsenkung kann Bremsflüssigkeit aus den Radbremsen 27 nach Öffnen des jeweiligen Bremsdruckabsenkventils 31 zunächst in den Hydrospeicher 33 fließen, aus dem es von der Kolbenpumpe 1 durch das erste Einlassventil 7 angesaugt wird. Die Schließfeder 9 des ersten Einlassventils 7 weist eine größere Federkraft als die Schließfeder 15 des zweiten Einlassventils 13 auf. Ein Öffnungsdruck des ersten Einlassventils 7 beträgt etwa 0,8 bar. Dadurch wird ein „Leersaugen" der Radbremsen 27 bei geöffneten Bremsdruckabsenkventilen 31 während einer Schlupfregelung vermieden. Mit „Leersaugen" ist ein niedriger Radbremsdruck in den Radbremsen 27 nahe Null, also deutlich unterhalb des Umgebungsdrucks von ca. 1 bar gemeint.

Claims

Patentansprüche

1. Kolbenpumpe für eine eine Schlupfregelung aufweisende hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit einem Pumpenkolben (2), der zu einer axial hin- und hergehenden Hubbewegung antreibbar ist, und mit einem als

Rückschlagventil ausgebildeten ersten Einlassventil (7) zum Anschluss von Radbremsen (27) an die Kolbenpumpe (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (1 ) ein zweites, als Rückschlagventil ausgebildetes Einlassventil (13) zum Anschluss eines Bremsflüssigkeitsvorratsbehälters (34) an die Kolbenpumpe (1 ) aufweist und dass die beiden Einlassventile (7, 13) einander hydraulisch parallel geschaltet sind.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einlassventil (7) in den Pumpenkolben (2) integriert ist.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einlassventil (7) einen Öffnungsdruck von etwa 0,8 bar aufweist.

4. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Einlassventil (13) außerhalb einer Pumpenbohrung (3), in der der Pumpenkolben (2) axial verschieblich ist, angeordnet ist.

5. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Einlassventil (13) einen größeren Öffnungsquerschnitt als das erste Einlassventil (7) aufweist.

6. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (2) stufenlos ist.

7. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (1 ) zwei axial hintereinander angeordnete Dichtringe (19, 20) aufweist, die den Pumpenkolben (2) in der Pumpenbohrung (3) abdichten, und dass ein Einlass des ersten Einlassventils (7) mit der Pumpenbohrung (3) zwischen den beiden Dichtringen (19, 20) kommuniziert.

8. Hydraulische, eine Schlupfregelung aufweisende Fahrzeugbremsanlage, mit einer Kolbenpumpe (1 ), die einen Pumpenkolben (2), der zu einer axial hin- und hergehenden Hubbewegung antreibbar ist, und ein als Rückschlagventil ausgebildetes erstes Einlassventil (7) aufweist, an das

Radbremsen (27) der Fahrzeugbremsanlage angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (1 ) ein zweites, als Rückschlagventil ausgebildetes Einlassventil (13) aufweist, an das ein Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter (34) angeschlossen ist, und dass die beiden Einlassventile (7, 13) einander hydraulisch parallel geschaltet sind.