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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe für ein Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Auslassventil, das an einem Pumpenzylinderabschnitt angeordnet ist, der in einer Pumpengehäusebohrung eines Pumpengehäuses ortsfest angeordnet ist, die von einem Pumpengehäusedeckel verschlossen ist.
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Aus
DE 199 28 913 A1 ist eine Kolbenpumpe bekannt, bei der in einem Pumpengehäuse ein einzelnes Pumpenelement bzw. eine Pumpeneinheit von einem Pumpenkolben gebildet ist, der in einem Pumpenzylinder verschiebbar gelagert ist. Der Pumpenkolben saugt Bremsfluid durch eine Zulauföffnung in den Pumpenzylinder hinein und fördert es durch ein Auslassventil aus dem Pumpenzylinder heraus. Das Auslassventil ist am Boden des Pumpenzylinders angeordnet. In diesem Bereich befindet sich ferner ein Pumpengehäusedeckel, der einen Teil des Pumpenelements bildet und mit dem die Bohrung, in der das Pumpenelement im Pumpengehäuse angeordnet ist, verschlossen ist. Der Pumpengehäusedeckel ist am Pumpengehäuse verstemmt, wobei der Pumpengehäusedeckel am Pumpenzylinder anliegt, gegen den Pumpenzylinder drängt und diesen damit in der Bohrung insbesondere in axialer Richtung ortsfest angeordnet hält.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist eine Kolbenpumpe für ein Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Auslassventil geschaffen, das an einem Pumpenzylinderabschnitt angeordnet ist, der in einer Pumpengehäusebohrung eines Pumpengehäuses ortsfest angeordnet ist, die von einem Pumpengehäusedeckel verschlossen ist, und bei der der Pumpengehäusedeckel separat von dem Pumpenzylinderabschnitt an dem Pumpengehäuse ortsfest angebracht ist. Die erfindungsgemäße Lösung macht es möglich, dass als Pumpengehäusedeckel ein besonders kostengünstig herzustellendes Bauteil verwendet werden kann. Darüber hinaus können für das Anbringen des Pumpengehäusedeckels Fertigungstechniken genutzt werden, die kostengünstig sind und zugleich das Pumpengehäuse mit geringeren Kräften belasten, als dies bei den bisher üblichen Verstemmtechniken für den Pumpengehäusedeckel erforderlich ist. Bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe kann daher das Pumpengehäuse dünnwandiger und damit sowohl material- als auch bauraumsparender gestaltet werden. Die Lösung gemäß der Erfindung ermöglicht es ferner, dass im Abströmbereich des Auslassventils ein vergleichsweise großer Bauraum zur Verfügung steht. Dieser Bautraum kann als Dämpfungsvolumen für die Dämpfung des aus dem Zylinder während des Pumpvorgangs austretenden Fluidstroms genutzt werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist vorzugsweise der Pumpenzylinderabschnitt in der Pumpenzylinderbohrung eingepresst. Der Einpressvorgang kann spanlos und damit ohne die Gefahr eines Einführens von Spänen in das zugehörige Bremssystem mittels eines Verstemmwerkzeugs ausgeführt werden.
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Zum Herstellen der Einpress- bzw. Verstemmverbindung ist vorteilhaft der Pumpenzylinderabschnitt mit mindestens einer Schneidnut gestaltet. Mit der Schneidnut kann insbesondere eine so genannte Self Clinch Verbindung hergestellt werden, bei der sich die Schneidnut des Pumpenzylinders in das Material des Pumpengehäuses formschlüssig einschneidet.
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Der Pumpenzylinderabschnitt ist ferner bevorzugt mit einer Hülse zum Abstützen einer Auslassventilfeder versehen. Mit der Hülse kann in kleinem Bauraum die Auslassventilfeder aufgenommen, geführt und abgestützt werden.
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Die Hülse ist bevorzugt auf den Pumpenzylinderabschnitt aufgepresst. Diese Art Hülse kann als Tiefziehteil kostengünstig hergestellt und mittels eines Aufpressoder Verstemmvorgangs prozesssicher und zugleich kostengünstig am Bodenabschnitt des erfindungsgemäßen Pumpenzylinderabschnitts ortsfest angebracht werden.
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Der Pumpenzylinderabschnitt ist ferner vorteilhaft mit einer Führungsfläche für einen Auslassventilkörper gestaltet. Mit der Führungsfläche kann die Bewegung des Auslassventilkörpers, der vorzugsweise eine Kugel ist, so vorteilhaft geleitet werden, dass das Auslassventil ein klar definiertes Öffnungs- und Schließverhalten aufweist. Die Führungsfläche ist vorzugsweise mittels einer oder mehreren axialen Rippen am Pumpenzylinderabschnitt neben dem Auslassventilkörper gestaltet.
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Das Pumpengehäuse ist vorzugsweise mit einer Anschlagfläche für ein Presswerkzeug zum Einpressen des Pumpenzylinderabschnitts in die Pumpenzylinderbohrung versehen. Die Anschlagfläche ermöglicht es, die Prozessführung beim Herstellen der Einpressverbindung für den Pumpenzylinderabschnitt zu vereinfachen.
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Die Anschlagfläche für das Presswerkzeug ist dabei vorteilhaft zugleich als Anlagefläche für den Pumpengehäusedeckel vorgesehen. Die Anschlagfläche stellt damit eine Doppelfunktion bereit, aufgrund der die Prozesskosten zum Herstellen des Pumpengehäuses besonders gering gehalten werden können.
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Der Pumpengehäusedeckel ist bevorzugt mittels einer Torsionalschweißung bzw. Torsional-Ultraschallschweißverbindung angebracht. Während beim herkömmlichen Verfahren zum Verstemmen eines Bodenbereichs eines Pumpenzylinders an einem Pumpengehäuse eines Hydraulikaggregats hohe Umformkräfte benötigt werden, wird beim Torsional-Ultraschallschweißen eine stoffschlüssige Verbindung mit nur geringem Krafteintrag auf das Pumpengehäuse mittels einer Sonotrode hergestellt. Das Pumpengehäuse kann entsprechend materialsparend und mit dünneren Wandstärken ausgebildet sein. Alternativ ist der Pumpengehäusedeckel vorzugsweise mittels einer Self-Clinch-Verbindung oder einer Einpressverbindung am Pumpengehäuse angebracht. Ferner kann der Pumpengehäusedeckel vorteilhaft mittels eines Schraubvorgangs, insbesondere mit selbstfurchendem Schraubengewinde, befestigt sein.
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Alternativ kann zum Anbringen des erfindungsgemäß separaten Pumpengehäusedeckels eine elektromagnetische Pulstechnologie (EMPT) verwendet werden, bei der eine Spule berührungslos über die Verbindungsstelle geführt wird. Durch die Spule wird kurzzeitig ein Strom sehr hoher Stromstärke geleitet, der von einem Pulsgenerator bereitgestellt wird. Dadurch wird in metallischen Werkstücken kurzzeitig ein Wirbelstrom induziert, der zu sehr hohen elektromagnetischen Kräften führt. Die Kräfte beschleunigen Teile bzw. Abschnitte von beteiligten Bauteilen derart stark, dass sich diese Teile bzw. Abschnitte verformen. Dabei prallen die Teile bzw. Abschnitte nach sehr kurzer Distanz gegen ein benachbartes, stationäres Bauteil. Bei diesem Aufprall werden im Aufschlagbereich die dort ansonsten bestehenden Oxidschichten gelöst und durch die sich zwischen den Bauteilen befindende Luft ausgeblasen. Die so erzeugten reinen Oberflächen sind hoch reaktiv und stehen unter extremem Kontaktdruck. Dies bewirkt die dortige Bildung einer heliumdichten metallischen stoffschlüssigen Bindung durch Elektronenaustausch.
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Der Pumpenkolben ist auch bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe in der Regel in dem Pumpenzylinderabschnitt geführt. Die erfindungsgemäße Gestaltung ermöglicht es aber auch, in vorteilhafter Weise den Pumpenkolben in dem Pumpengehäuse selbst direkt zu führen. Damit sinkt der Zerspanungsaufwand am Pumpengehäuse und an diesem stehen dickere Wandstärken zur Verfügung. Damit kann dieser Bauraum zur Anordnung von Komponenten im Pumpengehäuse in bauraumsparender Weise genutzt werden.
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Schließlich ist die Erfindung auch auf eine Verwendung einer derartigen erfindungsgemäßen Kolbenpumpe an einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage gerichtet. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise eignet sich besonders vorteilhaft für automatisierte Fertigungsprozesse. Sie bietet darüber hinaus erhebliche Vorteile, die sich wie bereits erwähnt sehr positiv auf den benötigten Bauraum und den Materialbedarf auswirken.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt einer Kolbenpumpe gemäß dem Stand der Technik,
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2 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Kolbenpumpe gemäß der Erfindung beim Schritt des Montierens des Pumpenzylinderabschnitts,
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3 den Längsschnitt gemäß 3 beim Schritt des Montierens des Pumpengehäusedeckels,
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4 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Kolbenpumpe gemäß der Erfindung beim Schritt des Montierens des Pumpenzylinderabschnitts und
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5 den Längsschnitt gemäß 4 beim Schritt des Montierens des Pumpengehäusedeckels.
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In 1 ist eine Kolbenpumpe 10 für eine nicht weiter dargestellte hydraulische Fahrzeugbremsanlage veranschaulicht, die zum Erzeugen eines Fluiddrucks von Bremsfluid innerhalb der Fahrzeugbremsanlage dient. Die Kolbenpumpe 10 weist einen als Drehteil hergestellten, becherförmigen Pumpenzylinder 12 auf, in dem gegen eine Rückstellfeder 14 ein Pumpenkolben 16 verschiebbar gelagert ist.
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Der Pumpenkolben 16 fördert das Bremsfluid durch eine im Bodenbereich des Pumpenzylinders 12 ausgebildete, kreisrunde Ventilöffnung 17 eines Auslassventils 18 in eine nachfolgende Abströmung 20. Das Auslassventil 18 weist einen von einer Rückstellfeder 21 federnd vorgespannten Schließkörper 22 auf. Um Bremsfluid in den Pumpenzylinder 12 einzusaugen, ist an dessen Umfang ein Ringfilter 24 angeordnet, auf den in Strömungsrichtung ein am Pumpenkolben 16 angeordnetes Einlassventil 26 folgt.
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Der Pumpenkolben 16 ist an seiner Niederdruckseite mittels eines Dichtrings 28 gegen ein den Pumpenzylinder 12 umgebendes Pumpengehäuse 30 hin abgedichtet. Der Pumpenzylinder 12 befindet sich dabei in einer gestuften Öffnung bzw. Bohrung 32, die in dem Pumpengehäuse 30 mittels Zerspanung ausgeformt ist. Am nach außen gewandten Endbereich der Bohrung 32 befindet sich ein Pumpengehäusedeckel 34, der am Bodenbereich des Pumpenzylinders 12 druckkraftübertragend anliegt. Der Pumpengehäusedeckel 34 hält auf diese Weise den Pumpenzylinder 12 in der Bohrung 32 zurück. Der Pumpengehäusedeckel 34 ist seinerseits mittels einer Verstemmverformung bzw. Verstemmung 36 an der Oberfläche des Pumpengehäuses 30 ortsfest gehalten.
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In den 2 und 3 ist eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe 10 dargestellt, bei der der Pumpenzylinder 12 in Form eines im Vergleich zu 1 axial verkürzten Pumpenzylinderabschnitts 38 gestaltet ist. Der derartige Pumpenzylinderabschnitt 38 weist an seinem Bodenbereich, also im Beriech des zugehörigen Auslassventils 18 eine hutförmige bzw. becherförmige Hülse 40 auf, mit der die Rückstellfeder 21 des Auslassventils 18 abgestützt und geführt ist. Die Hülse 40 ist dazu an einem zum Pumpenzylinderabschnitt 38 gehörenden hohlzylindrischen Stutzen 42 an dessen Bodenbereich aufgepresst und ortsfest gehalten.
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In dem Stutzen 42 ist eine kegelstumpfförmige Führungsfläche 44 für den Schließkörper 22 des Auslassventils 18 ausgeformt.
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Der nach außen gewandte Endbereich des Pumpenzylinderabschnitts 38 ist an seinem Umfang mit zwei axial aufeinander folgenden umlaufenden Schneidnuten 46 gestaltet. Die Schneidnuten 46 sind dazu vorgesehen, dass sie sich in das Material des umliegenden Pumpengehäuses 30 einschneiden, wenn der Pumpenzylinderabschnitt 38 mittels eines stempelförmigen Presswerkzeugs 48 in die Bohrung 32 eingeführt und darin verpresst wird. Auf diese Weise wird mit den Schneidnuten 46 der Pumpenzylinderabschnitt 38 in der Bohrung mittels einer so genannten Self-Clinch-Verbindung ortsfest gehalten. Das Presswerkzeug 48 stößt beim Einpressen gegen eine an der Außenseite des Pumpengehäuse 30 ausgebildete Anschlagfläche 50, so dass der Hub des Presswerkzeugs 48 begrenzt und der Pumpenzylinderabschnitt 38 in einfacher Weise in dem Pumpengehäuse 30 prozesssicher platziert und dauerhaft ortsfest zurückgehalten ist.
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Axial außen vom Pumpenzylinderabschnitt 38 verbleibt dabei ein freier Dämpfungsraum 52, der für das Abströmen des gepumpten Fluids zur Verfügung steht und beim Pumpbetrieb der derart gestalteten Kolbenpumpe 10 in vorteilhafter Weise als dämpfendes Fluidvolumen genutzt werden kann.
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Der Dämpfungsraum 52 ist nach außen mittels eines Pumpengehäusedeckels 54 verschlossen, der separat bzw. beabstandet vom Pumpenzylinderabschnitt 38 angeordnet ist. Der derartige Pumpengehäusedeckel 54 stützt entsprechend den Pumpenzylinderabschnitt 38 nicht ab und hält ihn auch nicht in der Bohrung 32 zurück Der Pumpenzylinderabschnitt 38 ist allein von der genannten Self-Clinch-Verbindung gehalten. Der Pumpengehäusedeckel 54 liegt an der Anschlagfläche 50 für das Presswerkzeug 48 an und ist dort mittels Torsionalschweißung befestigt. Die Torsionalschweißung wird mittels einer in 3 dargestellten Sonotrode 56 hergestellt.
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In den 4 und 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Kolbenpumpe 10 veranschaulicht, bei dem der Pumpenzylinderabschnitt 38 weiter axial verkürzt gestaltet ist. Der Pumpenzylinderabschnitt 38 ist dabei in dem den Pumpenkolben 16 radial außen umgebenden Bereich überhaupt nicht vorgesehen. Stattdessen ist in diesem Bereich eine zylindrische Führungsfläche 58 mit dem Pumpengehäuse 30 ausgebildet. An dieser Führungsfläche 58 ist der Pumpenkolben 16 unmittelbar gegenüber dem Pumpengehäuse 30 geführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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