DE10053992A1 - Kolbenpumpe - Google Patents
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Abstract
Eine Kolbenpumpe zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit, insbesondere für Fahrzeugbremsanlagen, mit einem in einem Pumpenraum axial verschiebbaren Stufenkolben, der mit einem Kolbenabschnitt den Pumpenraum in eine Niederdruckkammer und in eine Hochdruckkammer mit variablem Kammervolumen unterteilt, wobei der Stufenkolben einen Abschnitt mit einer der Hochdruckkammer zugewandten Schulter umfaßt, und mit einer in der Hochdruckkammer angeordneten Pumpenfeder, weist eine die Hochdruckkammer gegen die Niederdruckkammer dichtende Dichtung auf, der Mittel zugeordnet sind, die eine Relativbewegung der Dichtung zum Stufenkolben ermöglichen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe zum Fördern von
Hydraulikflüssigkeit, insbesondere für
Fahrzeugbremsanlagen, mit einem in einem Pumpenraum axial
verschiebbaren Stufenkolben, der mit einem Kolbenabschnitt
den Pumpenraum in eine Niederdruckkammer und in eine
Hochdruckkammer mit variablem Kammervolumen unterteilt,
wobei der Stufenkolben einen Abschnitt mit einer der
Hochdruckkammer zugewandten Schulter umfaßt, und mit einer
in der Hochdruckkammer angeordneten Pumpenfeder, welche
Kolbenpumpe eine die Hochdruckkammer gegen die
Niederdruckkammer dichtende Dichtung, z. B. einen Dichtring,
enthält.
Kolbenpumpen werden in Bremsanlagen eingesetzt. Sie fördern
die Bremsflüssigkeit in die Bremskreise von Radbremsen. Der
Druck in den Bremskreisen steigt dadurch an, bis ein
Bremseingriff an den Radbremsen des Fahrzeugs erfolgt.
Der Kolben unterteilt den Pumpenraum dabei in zwei
voneinander getrennte Pumpenkammern. Die eine
Pumpenkammer (Niederdruckkammer) steht über einen
Ansaugkanal mit einem Pumpeneinlaß und die andere
Pumpenkammer (Hochdruckkammer) über einen Druckkanal mit
einem Pumpenauslaß in Verbindung.
Kolbenpumpen mit Stufenkolben sind bekannt. Eine dem
Stufenkolben nach Erreichen seiner oberen Totpunktlage
zurückstellende Pumpenfeder wirkt über einen, ein
Saugventil aufnehmenden Saugventiltopf auf die Stirnseite
des Kolbens. Der Saugventiltopf weist einen Fuß mit einer
kreisringförmig die Stirnseite des Stufenkolbens umgebenden
Auflage auf, auf der sich eine Pumpenfeder abstützt. Im
Betrieb der Kolbenpumpe befindet sich das Saugventil in
Schließstellung, wenn der Stufenkolben von seiner unteren
Totpunktlage aus Hydraulikflüssigkeit in der
Hochdruckkammer so lange komprimiert, bis ein die
Hochdruckkammer absperrendes Druckventil öffnet und einen
Pumpenausgang freigibt. Gleichzeitig vergrößert sich
während der Kolbenbewegung zur oberen Totpunktlage die
Volumenaufnahme in der Niederdruckkammer. Sobald sich der
Stufenkolben unter der Wirkung der Pumpenfeder von der
oberen Totpunktlage zur unteren Totpunktlage zurückbewegt,
wird während des in der Hochdruckkammer stattfindenden
Saughubes die in der Niederdruckkammer befindliche
Hydraulikflüssigkeit vorkomprimiert und nach Überwindung
der wirksamen Federöffnungskraft des Saugventils in die
Hochdruckkammer verdrängt.
Besondere Anforderungen ergeben sich bei einer sog.
optimierten hydraulischen Bremse (OHB) bei der die
Bremskraftverstärkung mittels einer hydraulischen Pumpe
erfolgt. Daher wurden versuchsweise die Pumpen (Mehrfach-
Kolbenpumpen und/oder Zahnradpumpen) mit sehr starken
Elektromotoren betrieben. Auch sog.
Volumenschluckzylindern wurden eingesetzt. Diese
Lösungen haben den entscheidenden Nachteil, daß sie sehr
bauteil-, volumen-, gewichts- und kostenaufwendig sind.
Darüber hinaus sind bei diesen Lösungen gerade im Fall der
Volumenschluckzylinder zusätzliche Kolben,
Dichtungselemente und Federn erforderlich.
Ähnliches gilt für Systeme mit Fahrdynamikregelung (ESP)
bei sehr tiefen Temperaturen. Auch hier müssen sehr
schnell auch bei tieferen Temperaturen hohe Drücke
erzeugt werden. Dazu sind Pumpen mit großer
Förderleistung erforderlich, um die Sättel mit der dann
nur niedrigviskosen Bremsflüssigkeit entsprechend schnell
zu füllen. Diese Pumpen sind für die Rückförderung in
einem ABS-Regelmodus weit überdimensioniert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenpumpe
zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit, insbesondere für
Fahrzeugbremsanlagen mit einer OHB oder ESP, zu schaffen,
die kostengünstig hergestellt werden kann und eine hohe
Förderleistung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst. Besondere Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung geht von einer saugoptimierten Kolbenpumpe
zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit, insbesondere für
Fahrzeugbremsanlagen, aus, die einen in einem Pumpenraum
axial verschiebbaren Stufenkolben aufweist, der mit einem
Kolbenabschnitt den Pumpenraum in eine Niederdruckkammer
und in eine Hochdruckkammer mit variablem Kammervolumen
unterteilt, wobei der Stufenkolben einen Abschnitt mit
einer der Hochdruckkammer zugewandten Schulter umfaßt, die
eine die Hochdruckkammer gegen die Niederdruckkammer
dichtende Dichtung, z. B. ein Dichtring, enthält. In der
Hochdruckkammer ist ferner eine Pumpenfeder angeordnet. Die
Grundfunktionen derartiger saugoptimierter Pumpen sind
beispielsweise in den deutschen Patentanmeldungen 198 54 715.3,
198 54 716.1 und 198 54 719.6 erläutert, auf die
hier ausdrücklich und vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Daher kann hier auf eine Beschreibung der Grundfunktionen
verzichtet werden.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Dichtung Mittel
zugeordnet sind, die eine Relativbewegung der Dichtung zum
Stufenkolben ermöglichen. Diese Mittel sind vorzugsweise im
Pumpenraum angeordnet.
Da die Dichtung, welche die Hochdruckkammer gegen die
Niederdruckkammer abdichtet, relativ zum Stufenkolben
bewegbar ausgebildet ist, ist die Förderleistung der Pumpe
im Grundsatz umschaltbar.
Es ist vorgesehen, daß die Dichtung über ein an der
Schulter des Stufenkolbens gehaltenes oder gelagertes
elastisches Element relativ zur Bewegung des Kolbens axial
verschiebbar ist. Eine relative Bewegung der Dichtung
bedeutet insbesondere eine Bewegung der Dichtung bei
unbewegter Pumpenfeder.
Nach der Erfindung ist das der Dichtung zugeordnete Mittel
zwischen der Dichtung und der Schulter des Stufenkolbens
angeordnet.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß das der Dichtung
zugeordnete Mittel eine vorgegebene axiale Verschiebung des
Kolbens ermöglicht, bevor der Kolben die Dichtung direkt
oder indirekt durch die Schulter des Stufenkolbens
mitnimmt.
In Ausgestaltung der Erfindung ist als Mittel ein
elastisches Element vorgesehen, das sich gegen ein
Halteelement abstützt, das sich gegen die Schulter des
Stufenkolbens abstützt.
Nach der Erfindung ist das Halteelement topfförmig
ausgebildet und weist eine entlang einer Kolbenbohrung sich
erstreckendes Stützelement auf. Dann bildet vorzugsweise
ein anderer Bereich des Halteelements ein Bodenteil.
Erfindungsgemäß bildet zumindest ein Teilbereich des
Stützelements einen Anschlagfläche.
Es ist vorgesehen, daß die Dichtung sich an einem
Verschiebeelement abstützt, der sich an dem elastischen
Element abstützt. Das Verschiebeelement weist vorzugsweise
ebenfalls eine Anschlagfläche auf.
In Ausgestaltung der Erfindung wird als elastisches Element
ein aus einer oder mehreren Federn bestehendes Federpaket
vorgesehen.
Erfindungsgemäß wird das Federpaket über eine plastische
Verformung des Halteelements auf eine vorgegebene Kraft
eingestellt, zwecks Erzeugung eines definierten
Umschaltdrucks der Pumpe, bei dem die Förderleistung der
Pumpe umgeschaltet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den
Abbildungen (Fig. 1 und Fig. 2) dargestellt und wird im
folgenden beispielhaft näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ausschnittsweise einen Längsschnitt einer
Kolbenpumpe für eine Fahrzeugbremsanlage,
Fig. 2 den in Figur dargestellten Ausschnitt eines
Längsschnitts einer Kolbenpumpe, wobei
schematisch die Kräfte eingetragen sind.
Die in Fig. 1 ausschnittsweise im Längsschnitt dargestellte
Kolbenpumpe zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit ist
insbesondere als Pumpe in einer Bremsanlage eines
Kraftfahrzeugs vorgesehen und wird zur Verstärkung und/oder
zum Steuern des Drucks in Radbremszylindern verwendet. Je
nach Art der Bremsanlage werden die Kurzbezeichnungen ABS
bzw. ASR und dergleichen verwendet. Die Kolbenpumpe weist
einen Pumpenkörper 10 auf, in dem ein zylinderförmiger
Pumpenraum 11 mit einem Innendurchmesser D und einer
Querschnittsfläche A ausgebildet ist. Im Pumpenraum 11 ist
ein Stufenkolben 12 axial verschieblich geführt, der von
einem angetriebenen, nicht näher dargestellten Exzenter
gegen die Rückstellkraft einer Pumpenfeder 13 in eine hin-
und hergehende Hubbewegung angetrieben wird. Der
Stufenkolben 12 besteht aus einem zylinderförmigen
Kolbenschaft 14, der einen durchmesserkleineren
(Durchmesser d1, Querschnittsfläche A1) Zylinderabschnitt
16 und einen durchmessergrößeren (Durchmesser d2,
Querschnittsfläche A2) Zylinderabschnitt 17 aufweist, an
deren Übergang eine radial verlaufende Schulter 18
ausgebildet ist. Durch die Stufenkolbenausführung (Stufung
A1 zu A3) wird ein hervorragendes Saugvermögen auch bei
tiefen Temperaturen realisiert.
Eine auf den Zylinderabschnitt 16 aufgeschobene Dichtung 1,
vorzugsweise ein Elastomer-Dichtring, dichtet den
Stufenkolben 12 gegenüber der Zylinderwand 21 des
Pumpenraums 11 ab. Die Abdichtung erfolgt gegenüber dem
Pumpenraum 11 in einem äußeren Dichtringbereich 19 und
einem inneren Dichtringbereich 20. Der Außendurchmesser des
Dichtrings 1 entspricht dem Innendurchmesser D des
Pumpenraums und der Innendurchmesser des Dichtrings 1
entspricht dem Durchmesser d1 des durchmesserkleineren
Zylinderabschnitts 16 des Kolbenschafts 14.
Die Dichtung 1 ist längs der Mittellinie des
Stufenkolbens 14 axial verschiebbar. Die Dichtung 1
stützt sich über ein auf dem ersten Zylinderabschnitt 16
des Kolbenschafts 14 gehaltenes Verschiebeelement 2 und
Halteelement 3 an der Schulter 18 ab. Das Halteelement 3
ist topfförmig ausgebildet und weist ein Federpaket 4
auf, das in einem Stützelement 5 gehalten wird, so daß
das Verschiebeelement 2 sich über das Federpaket 4 an dem
Halteelement 3 abstützt. Das Federpaket 4 ist in dem
Halteelement 3 vorgespannt und wird über die plastische
Verformung des Halteelements 3 auf eine vorgegebene Kraft
eingestellt. Das Halteelement 3 ist in Richtung des
Verschiebelements 2 gegen die Federkraft des Federpakets
axial beweglich bis zu einem Anschlag, der durch eine
Anschlagfläche 6 des Stützelements 5 und eine
Anschlagfläche 7 des Verschiebelements 2 gebildet wird.
Das Federpaket 4 wird gegen Überlast durch die
Anschlagflächen 6, 7 und das Halteelements 3 mit dem Maß H
vor Überlast geschützt, da der Abstand H größer ist als
der Verschiebeweg S1.
Innerhalb des Pumpenraumes 11 sind ein Saugventil 22 und
ein Druckventil 23 koaxial hintereinandergeschaltet. Das
Saugventil 22 wird infolge der Wirkung einer Ventilfeder
24 in Richtung auf den am Stufenkolben 12 angeordneten
Ventilsitz gedrückt. Die Pumpenfeder 13 innerhalb des
Kompressionsraums 26 kontaktiert zum Zwecke der
Kolbenrückstellung den radial verlaufenden Fuß 27 eines
Saugventiltopfes 28, in dem das Saugventil mit der
Ventilfeder 24 angeordnet ist. Die Ventilfeder 24 stützt
sich am Boden 29 des Saugventiltopfes 28 und die
Pumpenfeder 13 mit ihren entgegengesetzten Windungsenden
am Ventilsitzkörper 30 des Druckventils 23 ab. Der Fuß 27
des Saugventiltopfes 28 wird von der Pumpenfeder 13
beaufschlagt und preßt die Dichtung 1, das
Verschiebeelement 2 und das Halteelement 3 gegen die
Schulter 18 des Kolbenschaftes 14 und stellt damit den
Stufenkolben 12 zurück. Damit ist ein sehr exakter
Umschaltdruck p0 der Pumpe realisierbar.
Die den Stufenkolben 12 nach Erreichen seiner oberen
Totpunktlage zurückstellende Pumpenfeder 13 wirkt dabei
über den stufenförmig ausgebildeten Fuß 27 mit einer
kreisringförmig die Stirnseite des Stufenkolbens 12
umgebenden Auflage 31 auf die Dichtung 1.
Im Betrieb der Kolbenpumpe befindet sich das Saugventil 22
in Schließstellung, wenn der Stufenkolben 12 von seiner
unteren Totpunktstellung aus Hydraulikflüssigkeit in der
Hochdruckkammer 26 komprimiert, bis das Druckventil 23
öffnet und den Pumpenausgang 32 freigibt. Gleichzeitig
vergrößert sich während der Kolbenbewegung zur oberen
Totpunktlage die Volumenaufnahme in der Niederdruckkammer
33. Sobald sich der Stufenkolben 12 unter der Wirkung der
Pumpenfeder 13 von der oberen Totpunktlage zu der unteren
Totpunktlage zurückbewegt, wird während des in der
Hochdruckkammer 26 stattfindenden Saughubes die in der
Niederdruckkammer 33 befindliche Hydraulikflüssigkeit
vorkomprimiert und nach Überwindung der wirksamen
Federöffnungskraft des Saugventils 22 in die
Hochdruckkammer 26 verdrängt. Mit Beginn des
Kompressionshubes durch die sich in der Hochdruckkammer 26
einstellenden Drücke bis zu 220 bar ist die Dichtung 1
einer Dichtpressung durch die Hydraulikflüssigkeit
unterworfen, da der Druck in der Hochdruckkammer 26
wesentlich größer ist als in der Niederdruckkammer 33. Die
Druckdifferenz beaufschlagt die Dichtung 1 gegen das
Verschiebeelement 2 und das Halteelement 3. Dadurch bewegt
sich die Dichtung 1 relativ zum Stufenkolben 12 entgegen
der Federkraft des Federpakets 4. Erst wenn der
Verschiebeweg S1 überwunden ist und die Anschlagflächen 6
und 7 aneinanderstoßen, nimmt der Stufenkolben 12 die
Dichtung 1 wieder mit.
Der zylinderförmige Kolbenschaft 14 ist in der
Niederdruckkammer mit einer auf der Schulter 37 des
Pumpenkörpers 10 angeordneten Ringdichtung 38 gegenüber dem
nicht näher dargestellten Exzenterraum abgedichtet. Ein
vorzugsweise als Feder 39 ausgebildetes elastisches Mittel
hält die Dichtung 38 in axialer Richtung auf der Schulter
37, wobei die Feder 39 die Dichtung 38 vorspannt. Die Feder
39 stützt sich gegen das Halteelement 3 so ab, daß eine
Federkraft bei jeder Hubbewegung in Richtung der Schulter
18 wirkt. Zwischen der Feder 39 und der Dichtung 38 ist im
Bereich des Pumpeneinlasses 40 ein Filter 41 angeordnet.
Damit kann in dem Ansaugbereich die angesaugte
Hydraulikflüssigkeit abgefiltert werden. Bevorzugt ist das
Filter 41 mit zwei Stützringen 42, 43 versehen, die zwischen
Feder und Filter bzw. zwischen Dichtung und Filter
angeordnet sind. Durch die Ausbildung des Filters 41 mit
den Stützringen 42, 43 als Baueinheit wird die Teilevielfalt
verringert und die Montage wesentlich erleichtert.
Die erfindungsgemäße Pumpe ist insbesondere für OHB-
Syseme ohne hydraulischen Speicher (Hochdruckspeicher)
geeignet, bei denen Pumpen mit einer sehr hohen
Förderleistung erforderlich sind. Die hohe Förderleistung
wird benötigt, um zunächst in den Rad-Bremskreisen die
Lüftspiele an den Radbremszylindern zu überbrücken und
dann den erforderlichen Bremsdruck schnell aufzubauen.
Selbstverständlich sind Mehrfachpumpen für zweikreisige
Anlagen oder zur Geräuschreduzierung möglich.
Die Grundprinzipien und Wirkungsweise der
erfindungsgemäßen Pumpe werden nun anhand der folgenden
Abbildungen (Fig. 1 bis Fig. 5) erläutert.
Es zeigen:
Fig. 3 eine Darstellung der Druckmittel-Volumenaufnahme
an einem Radbremskreis (Volumen-Druck-Diagramm),
Fig. 4 eine Darstellung der Federspannarbeit einer
Kolbenpumpe (Kraft-Weg-Diagramm),
Fig. 5 eine andere Darstellung der Federspannarbeit
einer Kolbenpumpe (Kraft-Weg-Diagramm).
Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, die die Volumenaufnahme
(Auftragung des Volumens (V) gegen den Druck (P)) einer
Radbremse in idealisierter Darstellung zeigt, kann die
Charakteristik des Radbremskreises in vereinfachter Weise
in 2 Grundbereiche (Bereiche I und II) eingeteilt werden.
Bis zu einem bestimmten Punkt p0 ist der Gradient des
Volumens (V) zum Druck (p) (V/p-Gradient) relativ hoch.
Nach dem Knickpunkt bei p0 flacht der Gradient der
Volumenkurve V deutlich ab. Um auf die geforderten
kleinen Füllzeiten und großen Druckaufbaugradienten des
Bremssattels zu kommen, wie sie bei den herkömmlichen
Vakuumverstärkern bekannt sind, sind bei konstant
fördernden Pumpen sehr hohe elektrische Leistungen
erforderlich. Diese Leistungen geben die heutigen
Bordnetze der Fahrzeugelektronik nicht her.
Bei der erfindungsgemäßen Pumpe ist wesentlich, daß etwa
bis zu dem Druck p0 eine hohe volumetrische
Förderleistung zur Verfügung gestellt wird und nach dem
Druck p0 auf eine geringere Förderleistung umgeschaltet
wird.
Solange der Druck p1 kleiner ist als der gewählte Druck p0
wird das Volumen Q1 entsprechend der Fläche A1 und dem Hub
S ausgestoßen:
Q1 = A1.S.n.ηv
Ist der Druck p1 größer als p0, wird das gefesselte
Federpaket 4 durch die hydraulische Reaktionskraft FH1
entgegen der Federkraft FF bzw. der Stützkraft FA bis zu
einem maximal möglichen Weg S1 zusammengeschoben in x-
Richtung (siehe Fig. 1 und 2). Vorzugsweise entspricht
demnach der Hub bis zum Anschlag (maximal möglicher Weg
S1) ca. dem Pumpenhub.
Wenn S1 gleich 0 ist, fördert die Pumpe nur noch das
Volumen Q2:
Q2 = {(A1.S - (A1 - A2).S1.}.n.ηvmit S1 = S gilt: Q2,res = A2.S.n.ηv
Durch die vorgeschlagene Fördermengenumschaltung (bei p =
p0) ist es möglich, die Leistung und damit die Baugröße
der Elektromotoren deutlich zu reduzieren. Denn die
Spitzenleistung des Motors muß nicht wie bei bekannten
Systemen auf das maximale Fördervolumen Q1 im Bereich p <
p0 und gleichzeitig auf den maximalen Systemdruck pmax von
ca. 220 bar ausgelegt werden.
Die Feder nimmt immer eine bestimmte Leistung auf. Die
mittlere Leistung P∅ beträgt für p < p0:
P∅ 1 = A1.S.n.ηv.ηm.P
Auch das Federpaket 4 nimmt bei Drücken P < p0 immer eine
Federspannarbeit/-leistung auf:
Wenn die Federarbeit zurückgewonnen wird, dann gilt:
P2 = A2.S.n.ηv.ηm.P
Die mittlere Federspannleistung P∅ F ist gegeben durch:
P∅ F = WF.n
Wird die Federspannarbeit nicht zurückgewonnen (100%
Verlust), dann gilt für p < p0 (siehe Fig. 4,
schraffierte Fläche unterhalb der Geraden =
Federspannarbeit WF(1)):
P2* = A2.S.n.ηv.ηm.P + WF.n
= {A2.S.ηv.ηm.P + WF}.n
Die Arbeit/Leistung ist nur teilweise rückgewinnbar; sie
stellt einen Verlust dar.
Um diesen Verlust zu minimieren, wird gemäß der
Erfindung ein Tellerfederpaket vorgeschlagen, bei dem
nach Erreichen des Drucks p0 mit einer negativen
Federkonstanten gearbeitet wird. Siehe hierzu die Fig. 5
(schraffierte Fläche unterhalb der Geraden =
Federspannarbeit WF(2)). Durch das eingesetzte
Tellerfederpaket mit negativer Federsteifigkeit wird die
Federspannarbeit/-leistung stark reduziert (WF(2) << WF(1))
und der Gesamtwirkungsgrad der Pumpe verbessert.
Durch gezielt ausgewählte Kennlinien der Federpakete,
lassen sich auch nahezu stufenlose Anpassungen der
Umschaltpunkte der Pumpe von p01 bis P0n realisieren.
Ein ganz wesentlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß
keine zusätzlichen Dichtelemente, keine zusätzlichen
Kolben, keine zusätzlichen Federpakete und kein
zusätzlich größerer Bauraum erforderlich werden.
Die Pumpeneinsätze sind leicht als Mehrfachpumpen
auszubilden und eignen sich sowohl für OHB-Systeme ohne
Hochruckspeicher als auch ESP-Anwendungen. Sie können
ohne große Designänderungen in die bestehenden Systeme
integriert werden.
Weitere Ausgestaltungen sind in der konstruktiven
Ausführung der Pumpe denkbar. Die Fesselung des
Federpakets, die Ausführung des Kolbens 14 sowie des
Saugventils kann in vielfältiger Weise variiert werden.
Die Erfindung ist im Grundsatz auch nicht auf eine Pumpe
mit einem Stufenkolben beschränkt, vielmehr kann die
Erfindung ausdrücklich auch an Kolbenpumpen ohne einen
gestuften Kolben zur Anwendung kommen.
1
Dichtring
2
Verschiebeelement
3
Halteelement
4
Federpaket
5
Stützelement
6
Anschlagfläche Stützelement
7
Anschlagfläche Verschiebeelement
10
Pumpenkörper
11
Pumpenraum
12
Stufenkolben
13
Pumpenfeder
14
Kolbenschaft
16
erster Zylinderabschnitt
17
zweiter Zylinderabschnitt
18
Schulter (Mitnahmefläche Kolben)
19
Dichtringbereich außen
20
Dichtringbereich innen
21
Zylinderwand
22
Saugventil
23
Druckventil
24
Ventilfeder Saugventil
26
Hochdruckkammer (Kompressionsraum)
27
Fuß Saugventiltopf
28
Saugventiltopf
29
Boden Saugventiltopf
30
Ventilsitzkörper
31
Auflage
32
Pumpenausgang
33
Niederdruckkammer
37
Schulter des Pumpenkörpers
38
Dichtung
39
Feder
40
Pumpeneinlaß
41
Filter
42
,
43
Stützringe
Verwendete Größen
A Querschnittsfläche Pumpenraum
A1
Verwendete Größen
A Querschnittsfläche Pumpenraum
A1
Querschnittsfläche Zylinderabschnitt
16
A2
Querschnittsfläche Zylinderabschnitt
17
D Innendurchmesser Pumpenraum
d1
d1
Durchmesser Zylinderabschnitt
16
d2
Durchmesser Zylinderabschnitt
17
FH1
Hydraulische Reaktionskraft am Dichtring
FH2
FH2
Hydraulische Reaktionskraft am Kolben
FA
FA
Stützkraft am Verschiebeelement
FF
FF
Federkraft
H Einstellmaß für Federpaket
n Pumpendrehzahl
p∅
H Einstellmaß für Federpaket
n Pumpendrehzahl
p∅
Mittlere Leistung
p0
p0
Druck am Umschaltpunkt der Pumpe
p1
p1
Druck im Pumpenraum
p2
p2
Druck nach Auslaßventil
Q Volumenstrom
S Kolbenhub
S1
Q Volumenstrom
S Kolbenhub
S1
Verschiebeweg
V Volumen
WF
V Volumen
WF
Federspannarbeit
Xm1
Xm1
Einfederung bezogen auf Kolbenanschlag
ηv
ηv
Volumetrischer Wirkungsgrad
ηm
ηm
Mechanischer Wirkungsgrad
Claims (11)
1. Kolbenpumpe zum Fördern von Hydraulikflüssigkeit,
insbesondere für Fahrzeugbremsanlagen, mit einem in
einem Pumpenraum axial verschiebbaren Stufenkolben,
der mit einem Kolbenabschnitt den Pumpenraum in eine
Niederdruckkammer und in eine Hochdruckkammer mit
variablem Kammervolumen unterteilt, wobei der
Stufenkolben einen Abschnitt mit einer der
Hochdruckkammer zugewandten Schulter umfaßt, und mit
einer in der Hochdruckkammer angeordneten
Pumpenfeder, welche Kolbenpumpe eine die
Hochdruckkammer gegen die Niederdruckkammer
dichtende Dichtung, z. B. ein Dichtring, enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtung (1) Mittel
(3, 4) zugeordnet sind, die eine Relativbewegung der
Dichtung (1) zum Stufenkolben (12) ermöglichen.
2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (1) über
ein an der Schulter (18) des Kolbenschafts (14)
gehaltenes oder gelagertes elastisches Element (3)
relativ zur Bewegung des Kolbens (12) axial
verschiebbar ist.
3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das der Dichtung (1)
zugeordnete Mittel (3, 4) zwischen der Dichtung (1)
und der Schulter (18) des Kolbenschafts (14)
angeordnet ist.
4. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das der Dichtung (1)
zugeordnete Mittel (3, 4) eine vorgegebene axiale
Verschiebung des Kolbens (12) ermöglicht, bevor der
Kolben (12) die Dichtung (1) direkt oder indirekt
durch die Schulter (18) des Kolbenschafts (14)
mitnimmt.
5. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel (3, 4) ein
elastisches Element (4) vorgesehen ist, das sich
gegen ein Halteelement (3) abstützt, das sich gegen
die Schulter (18) des Kolbenschafts (14) abstützt.
6. Kolbenpumpe nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (3)
topfförmig ausgebildet ist und vorzugsweise ein
entlang einer Kolbenbohrung (21) sich erstreckendes
Stützelement (5) aufweist.
7. Kolbenpumpe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein
Teilbereich des Stützelements (5) eine
Anschlagfläche (6) bildet.
8. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (1) sich an
einem Verschiebeelement (2) abstützt, der sich an
dem elastischen Element (4) abstützt.
9. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element
(4) ein aus einer oder mehreren Federn bestehendes
Federpaket ist.
10. Kolbenpumpe nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Federpaket (4) über
eine plastische Verformung des Halteelements (3) auf
eine vorgegebene Kraft eingestellt wird, zwecks
Erzeugung eines definierten Umschaltdrucks der
Pumpe.
11. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element
(4) eine negative Federkonstante aufweist.
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