DE102004037146A1

DE102004037146A1 - Kolbenpumpe mit optimiertem Schadraum

Info

Publication number: DE102004037146A1
Application number: DE200410037146
Authority: DE
Inventors: Rene Schepp; Wolfgang Schuller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-03-23
Also published as: FR2873766A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe zur Förderung von Hydraulikfluid, umfassend einen hin- und hergehenden Kolben (3), ein Federelement (10) zum Aufbringen einer Rückstellkraft auf den Kolben (3), einen zwischen einem Einlassventil (4) und einem Auslassventil (14) angeordneten Druckraum (8), wobei das Federelement (10) zur Rückstellung des Kolbens (3) außerhalb des Druckraums (8) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe zur Förderung von Hydraulikfluid mit einem optimierten Schadraum.

Kolbenpumpen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Als Kolbenpumpen für Fahrzeugbremsanlagen werden häufig Radialkolbenpumpen verwendet, bei denen wenigstens ein Kolben mittels eines Exzenters hin- und herbewegbar ist. Derartige Kolbenpumpen werden häufig auch für elektronische Stabilitätssysteme (ESP) oder elektrohydraulische Bremsanlagen (EHB) verwendet. Ein Druckaufbau erfolgt mittels des hin- und herbewegbaren Kolbens in einem Druckraum, wobei unter Druck stehendes Fluid über ein Auslassventil in eine Druckleitung abgegeben wird. Der Kolben wird hierbei mittels eines im Druckraum angeordneten Federelements in seine untere Totpunktstellung gebracht. Von daher ist der für den Druckraum notwendige Bauraum relativ groß, so dass insbesondere die Gefahr besteht, dass im Hydraulikfluid gelöste Luft in den Druckraum ausgasen kann. Weiterhin können hierdurch unerwünschte Geräusche entstehen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie einen optimierten Schadraum hat. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein Federelement zur Rückstellung des Kolbens außerhalb des Druckraums angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass im Druckraum keine zusätzlichen Bauteile angeordnet sind und das Volumen des Druckraums somit hinsichtlich der gewünschten Druckerzeugung optimiert ausgelegt werden kann.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Vorzugsweise ist das Federelement zur Rückstellung des Kolbens an einem äußeren Umfangsbereich des Kolbens angeordnet. Das Federelement kann dabei beispielsweise an einem am Außenumfang des Kolbens gebildeten Absatz angreifen oder an einer am Außenumfang des Kolbens befestigten Haltescheibe angreifen.

Vorzugsweise erfolgt eine Zuführung des Hydraulikfluids in den Druckraum durch ein im Inneren des Kolbens integral gebildete Zuführleitung und ein Einlassventil der Kolbenpumpe ist am Kolben im Bereich des Austritts der Zuführleitung in einer im Kolben gebildeten Ausnehmung angeordnet. Dadurch kann eine besonders kompakte Kolbenpumpe in Axialrichtung des Kolbens realisiert werden. Die Ausnehmung, in welcher das Einlassventil angeordnet ist, kann beispielsweise eine an der Stirnseite des Kolbens gebildete Bohrung sein, in welche die Zuführleitung durch den Kolben mündet. Mit anderen Worten kann an der Stirnseite des Kolbens eine Stufenbohrung vorgesehen sein, welche die Ausnehmung und einen Teil der Zuführleitung bildet.

Weiter bevorzugt umfasst die Kolbenpumpe ein Zylinderelement mit einem ringförmig vorstehenden Bereich, wobei der Kolben an der Innenseite des ringförmig vorstehenden Bereichs geführt ist und das Federelement zur Rückstellung des Kolbens an der Außenseite des ringförmig vorstehenden Bereichs geführt ist. Der ringförmig vorstehende Bereich begrenzt dabei auch den Druckraum.

Weiter bevorzugt dichtet ein Abdichtelement den Druckraum an der Innenseite des ringförmig vorstehenden Bereichs gegen den Niederdruckbereich der Kolbenpumpe ab.

Besonders bevorzugt ist am Kolben, insbesondere an dem zum Druckraum gerichteten Ende des Kolbens, ein stufenförmiger Bereich gebildet, an welchem das Abdichtelement angeordnet ist.

Weiter bevorzugt ist das Abdichtelement derart ausgebildet, dass es am Kolben fixiert ist und den Kolben an der Innenseite des ringförmigen Bereichs des Zylinderelements führt.

Vorzugsweise umfasst das Einlassventil ein Schließelement, ein Rückstellelement und ein plattenartiges Halteelement. Das plattenartige Halteelement weist eine Durchlassöffnung auf, um eine Verbindung zwischen dem Einlassventil und dem Druckraum bereitzustellen und das Einlassventil am Kolben zu fixieren. Besonders bevorzugt ist das plattenartige Halteelement derart ausgebildet, dass es zusätzlich auch das Abdichtelement am stufenförmigen Bereich des Kolbens fixiert. Dies kann beispielsweise derart realisiert werden, dass das plattenartige Halteelement einen Außenumfang aufweist, der etwas über den inneren Durchmesser des stufenförmigen Bereichs vorsteht, so dass das Abdichtelement zwischen dem plattenartigen Halteelement und dem stufenförmigen Bereich des Kolbens angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe wird besonders bevorzugt in Bremsanlagen von Fahrzeugen, beispielsweise zur Steuerung des Drucks in Radbremszylindern verwendet. Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Kolbenpumpe dabei in Verbindung mit elektronischen Steuer- und Regelungssystemen der Bremsanlage, wie z.B. ESP, EHB, ASR, usw. verwendet.

Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Schnittansicht einer Kolbenpumpe gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische Schnittansicht des Kolbens gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei eine Montage des Einlassventils in der Einbaureihenfolge schematisch dargestellt ist, und
3 eine schematische Schnittansicht eines Zylinderelements gemäß der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 eine Kolbenpumpe 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Kolbenpumpe 1 ein Gehäuse 2 mit einer mehrfach abgestuften Bohrung 2a, in welcher ein Kolben 3 angeordnet ist. Der Kolben 3 wird mittels eines Exzenters 19 in bekannter Weise in Axialrichtung X-X des Kolbens bewegt.
Im Kolben 3 ist eine Zuführleitung durch mehrere Bohrungen gebildet, wobei eine Zuführung von Hydraulikfluid aus den Zuleitungen 18a und 18b erfolgt. Genauer sind im Kolben 3 zwei in Querrichtung des Kolbens gebildete Bohrungsabschnitte 3a und 3b sowie eine in Längsrichtung des Kolbens gebildete Bohrung 3c vorgesehen. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, mündet Zuführleitung durch die Bohrung 3c in einer von der Stirnseite des Kolbens vorgesehenen Ausnehmung 3d mit einem größeren Durchmesser als die Bohrung 3c. Die Ausnehmung 3d dient zur Aufnahme eines Einlassventils 4. Somit ist das Einlassventil 4 im Kolben integriert, wodurch ein in Axialrichtung X-X kompakter Aufbau realisiert ist.
Wie aus 2 im Detail ersichtlich ist, umfasst das Einlassventil 4 eine Kugel 5, eine Rückstellfeder 6 und ein plattenförmiges Halteelement 7. Das plattenförmige Halteelement 7 umfasst eine mittige Öffnung 7a, einen Flansch 7c zur Befestigung in der Bohrung 3d und eine äußere ringförmige Platte 7b. Das plattenförmige Halteelement 7 wird vorzugsweise mittels einer Presspassung mit der Bohrung 3d verbunden. Die Innenseite des Flansches 7c dient auch zur Fixierung und Ausrichtung der Rückstellfeder 6. Der Pfeil in 2 deutet den Montagevorgang des Einlassventils in der Ausnehmung 3d an.
Ferner umfasst die Kolbenpumpe 1 ein Auslassventil 14 und einen zwischen dem Einlassventil 4 und dem Auslassventil 14 angeordneten Druckraum 8. Das Auslassventil 14 umfasst eine Kugel 16 und eine Rückstellfeder 15, welche in einer Ausnehmung in einem Verschlusselement 24 angeordnet sind. Das Verschlusselement 24 verschließt die Stufenbohrung 2a des Gehäuses fluiddicht. Das Auslassventil gibt eine Verbindung zwischen dem Druckraum 8 und einer Druckleitung 17 frei bzw. verschließt diese.
Die Kugel 16 des Auslassventils 14 verschließt dabei eine Verbindungsbohrung 9c, welche in einem Zylinderelement 9 vorgesehen ist. Das Zylinderelement 9 ist in 3 im Detail dargestellt. Wie in 3 gezeigt, umfasst das Zylinderelement 9 einen plattenförmigen Basisbereich 9a und einen zylinderringförmigen, vorstehenden Flansch 9b. Am zylinderringförmigen Flansch 9b ist eine innere Umfangsfläche 9d und eine äußere Umfangsfläche 9e gebildet. Die innere Umfangsfläche 9d dient dabei zur Führung des Kolbens 3 und begrenzt den Druckraum 8. Die äußere Umfangsfläche 9e dient zur Führung und Lagepositionierung eines Federelements 10 zur Rückstellung des Kolbens 3. Dies ist im Detail in 1 dargestellt. Das Federelement 10 umgreift somit den zylinderringförmigen Flansch 9b und ist außerhalb des Druckraumes 8 angeordnet.
Wie ferner aus 1 ersichtlich ist, stützt sich das Federelement 10 zwischen dem plattenförmigen Bereich 9a des Zylinderelements 9 und einer Haltescheibe 11 ab, welche an einem umlaufenden Absatz 23 am Kolben 3 gehalten wird. Dadurch wird die Rückstellkraft des Federelements 10 über die Haltescheibe 11 und den Absatz 23 auf den Kolben 3 übertragen. Der Absatz 23 ist im Detail nochmals in 2 dargestellt.
Wie ferner aus 2 ersichtlich ist, ist am Kolben 3 an dessen Stirnseite ein stufenförmiger Bereich 13 ausgebildet. Der Bereich 13 dient zur Aufnahme eines Dichtelements 12, um den Druckraum 8 gegenüber dem Niederdruckbereich der Kolbenpumpe abzudichten. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das Dichtelement 12 zwischen dem Bereich 13 am Kolben 3 und dem plattenförmigen Bereich 7b des Halteelements 7 angeordnet. Das Dichtelement 12 dichtet dabei an der inneren Umfangsfläche 9d des Zylinderelements 9 und am stufenförmigen Bereich 13 ab.
Ferner sind zur Abdichtung des Niederdruckbereichs der Kolbenpumpe gegenüber einem Exzenterraum und zur Führung des Kolbens 3 ein Stütz- bzw. Führungsring 20, ein Dichtelement 21 und eine Haltespange 22 zur Fixierung des Dichtelements 21 vorgesehen.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe 1 ist dabei wie folgt: Während der Ansaugphase wird der Kolben 3 mittels des Federelements 10 über die Haltescheibe 11 und den Absatz 23 in Richtung des Exzenters 19 gedrückt. Dabei öffnet das Einlassventil 4 die Verbindung zwischen der Bohrung 3c und dem Druckraum 8 und das Auslassventil befindet sich in der geschlossenen Position. Hydraulikfluid wird aus den Leitungen 18a und 18b über die Bohrungen 3a, 3b und 3c angesaugt. Der Druckraum 8 ist über das Dichtelement 12, welches am inneren Umfangsbereich 9d des Zylinderelements 9 anliegt, gegenüber dem Niederdruckbereich abgedichtet. Nach Überschreiten des unteren Totpunkts bewegt sich der Kolben 3 in die entgegengesetzte Richtung gegen die Federkraft des Federelements 10. Das Auslassventil 14 ist weiter geschlossen. Durch die Richtungsumkehr wird das Einlassventil 4 geschlossen, so dass ein Druck im Druckraum 8 aufgebaut wird. Sobald der Druck im Druckraum 8 größer als die Rückstellkraft der Rückstellfeder 15 des Auslassventils 14 bzw. größer als der Druck in der Druckleitung 17 ist, öffnet das Auslassventil 14, wobei die Kugel 16 den Durchlass 9c freigibt. Somit kann das unter Druck stehende Hydraulikfluid aus dem Druckraum 8 in die Druckleitung 17 strömen. Wenn sich die Bewegungsrichtung des Kolbens 3 nach Erreichen des oberen Totpunkts wieder umkehrt, wird das Auslassventil 14 mittels der Rückstellfeder 15 in bekannter Weise wieder verschlossen und das Einlassventil 4 wieder geöffnet und die Ansaugphase beginnt von neuem.
Da, wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist, das Federelement 10 für den Kolben 3 außerhalb des Druckraums 8 angeordnet ist, kann ein optimierter Schadraum im Druckraum 8 erhalten werden. Das Federelement 10 wird am äußeren Umfang 9e des Zylinderelements 9 geführt und die Federkraft wird über die Haltescheibe 11 auf den Kolben 3 übertragen.
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe ist besonders kompakt aufgebaut und weist eine geringe Baugröße in Axialrichtung X-X auf. Dabei kann aufgrund der unkomplizierten Geometrie der Bauteile die erfindungsgemäße Kolbenpumpe besonders kostengünstig hergestellt werden. Durch die Schadraumoptimierung kann eventuell in dem Hydraulikfluid gelöste Luft nicht mehr in großen Mengen im Druckraum 8 ausgasen, so dass ein Förderstopp der Kolbenpumpe aufgrund von gasförmigen Medien im Druckraum verhindert werden kann. Weiterhin wird durch die geringere Luftausgasung die Geräuschentwicklung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe reduziert.
Es sei angemerkt, dass der Kolben auch derart ausgestaltet sein kann, dass auf die Haltescheibe 11 verzichtet werden kann. Als Alternative zu der Haltescheibe 11 am Kolben können auch integral gebildete, nasenförmige Vorsprünge integral am Kolben gebildet sein, um das Federelement 10 abzustützen. Eine weitere Abstützungsmöglichkeit für das Federelement 10 ist das Vorsehen eines integralen, umlaufenden Absatzes am Kolben und eine Ausbildung des Federelements 10 als eine sich von dem Zylinderelement 9 in Richtung des Exzenters verjüngende, insbesondere konische, Spiralfeder. Dadurch kann die Teilezahl weiter verringert werden.

Claims

Kolbenpumpe zur Förderung von Hydraulikfluid, umfassend einen hin- und hergehenden Kolben (3), ein Federelement (10) zum Aufbringen einer Rückstellkraft auf den Kolben (3), einen zwischen einem Einlassventil (4) und einem Auslassventil (14) angeordneten Druckraum (8), wobei das Federelement (10) zur Rückstellung des Kolbens (3) außerhalb des Druckraums (8) angeordnet ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (10) den Kolben (3) zumindest teilweise an dessen Außenseite umgibt.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuführung von Hydraulikfluid in den Druckraum (8) durch im Kolben ausgebildete Leitungen (3a, 3b, 3c) erfolgt, und das Einlassventil (4) in einer Ausnehmung (3d) integral im Kolben (3) angeordnet ist.
Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Zylinderelement (9) mit einem Basisbereich (9a) und einem ringförmig vorstehenden Flansch (9b), wobei der Kolben (3) an einer Innenseite (9d) des ringförmig vorstehenden Flansches (9b) geführt ist und das Federelement (10) an einer Außenseite (9e) des ringförmig vorstehenden Flansches (9b) geführt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Dichtelement (12) zur Abdichtung des Druckraums (8) gegenüber einem Niederdruckbereich der Kolbenpumpe, wobei das Dichtelement (12) an der Innenfläche (9d) des ringförmig vorstehenden Flansches (9b) abdichtet.
Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolben (3) ein stufenförmiger Bereich (13) gebildet ist, an welchem das Dichtelement (12) angeordnet ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (12) den Druckraum (8) an der Innenfläche (9d) des ringförmig vorstehenden Flansches (9b) abdichtet.
Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (4) ein Schließelement (5), ein Rückstellelement (6) und ein plattenartiges Halteelement (7) umfasst, wobei das plattenartige Halteelement (7) eine Durchlassöffnung (7a) aufweist, um eine Verbindung zwischen dem Einlassventil und dem Druckraum (8) bereitzustellen und eine Fixierung des Einlassventils am Kolben bereitstellt.
Kolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das plattenartige Halteelement (7) das Dichtelement (12) am Kolben (3) fixiert.
Bremsanlage oder Stabilitätssystem mit einer Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche.