DE19833840A1 - Kolbenpumpe - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe (10) für eine hydraulische, insbesondere schlupfgeregelte Fahrzeugbremsanlage. Als Einlaßventil (44) schlägt die Erfindung einen einstückig an einem Kolben (16) angebrachten Zapfen (46) vor, in dem radial eine Ventilbohrung (48) angebracht ist, deren äußere Mündung einen Ventilsitz (50) bildet, wobei der Ventilsitz (50) von einem teilkreisförmig aus einem Metallblech gebogenen Ventilschließkörper (56) überdeckt ist. Die Erfindung hat den Vorteil, daß das Einlaßventil (44) der Kolbenpumpe (10) einfach und preisgünstig herstellbar ist sowie wenig Bauraum beansprucht und einen kleinen Schadraum aufweist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Derartige Kolbenpumpen sind an sich bekannt. Beispielhaft wird verwiesen auf
eine in der DE 41 07 979 A1 offenbarte Kolbenpumpe, die zur Rückförderung von
Bremsfluid aus Radbremszylindern bei einer Schlupfregelung oder zum Brems
druckaufbau in einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage vorgesehen ist. Die
bekannte Kolbenpumpe weist einen Kolben auf, der mittels eines Exzenter
elements zu einer hin- und hergehenden Hubbewegung antreibbar ist. Der Kolben
der bekannten Kolbenpumpe ist in einer Laufbuchse axial verschieblich geführt,
die in eine Pumpenbohrung in einem Pumpengehäuse eingesetzt ist. Auch ist es
möglich, den Kolben unter Weglassung der Laufbuchse unmittelbar in der
Pumpenbohrung zu führen. Zur Steuerung einer Durchströmrichtung von
gefördertem Fluid durch die Kolbenpumpe weist die bekannte Kolbenpumpe ein
Ein- und ein Auslaßventil auf, die beide als federbelastete Rückschlagventile
ausgebildet sind.
Das Einlaßventil ist an einem in der Pumpenbohrung befindlichen Stirnende des
Kolbens angeordnet; das Auslaßventil befindet sich an einer Außenseite eines
Laufbuchsenbodens. Die beiden Rückschlagventile der bekannten Kolbenpumpe
weisen eine Ventilkugel als Ventilschließkörper auf, die von Ventilfederelementen,
beim Einlaßventil von einer Schraubendruckfeder und beim Auslaßventil von
Federzungen einer Blechkappe, gegen einen Ventilsitz gedrückt werden. Diese
Rückschlagventile benötigen eine Abstützung für ihre Ventilfederelemente, des
weiteren ist insbesondere bei einer Schraubendruckfeder als Ventilfederelement
an eine Axialführung des Ventilschließkörpers und der Schraubendruckfeder zu
denken, um ein seitlichen Ausweichen dieser beiden Teile bei vom Ventilsitz
abgehobenem Ventilschließkörper zu verhindern.
Bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1
weist das Rückschlagventil einen bandförmigen Ventilschließkörper auf. Der
Ventilschließkörper ist aus einem federelastischen Material, also beispielsweise
aus einem Metallblech hergestellt und bildet in einem Stück mit dem
Ventilschließkörper zugleich auch ein Ventilfederelement. Der bandförmige
Ventilschließkörper ist so fixiert, daß er einen Ventilsitz überdeckt und durch einen
Überdruck auf einer Zuströmseite des Rückschlagventils gegenüber einer
Abströmseite vom Ventilsitz abhebbar ist, so daß das Rückschlagventil in einer
vorgesehenen Durchströmrichtung von Fluid durchströmt wird. Die
erfindungsgemäße Kolbenpumpe hat den Vorteil, daß ihr Rückschlagventil einen
kleinen Bauraum hat, wodurch sich insbesondere die Länge der Kolbenpumpe
verkürzen läßt. Weiterer Vorteil ist ein kleiner Schadraum, was den Wirkungsgrad
der Kolbenpumpe verbessert. Zusätzlicher Vorteil ist, daß das Rückschlagventil
nur ein bewegliches Teil aufweist, und daß das bewegliche Teil, nämlich der
Ventilschließkörper, sich selbst führt, so daß eine separate Führung des
Ventilschließkörpers und/oder des Ventilfederelements entbehrlich ist. Auch der
Montageaufwand des Rückschlagventils ist gering, das Rückschlagventil ist
kostengünstig herstellbar.
Der bandförmige, aus federelastischem Material bestehende Ventilschließkörper
des Rückschlagventils der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe kann unter
Vorspannung am Ventilsitz anliegen. Ebenfalls kann der Ventilschließkörper
lediglich lose auf dem Ventilsitz aufliegen, so daß bereits ein geringer Überdruck
zum Öffnen des Rückschlagventils genügt. Auch ist es denkbar, den band
förmigen Ventilschließkörper so auszubilden und anzuordnen, daß er in
unverformten Grundzustand Abstand vom Ventilsitz aufweist, das Rück
schlagventil in einer Grundstellung also geöffnet ist und durch einen Überdruck
auf der Abströmseite gegenüber der Zuströmseite geschlossen wird.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
im Hauptanspruch angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 2 weist die Kolbenpumpe
ein prismatisches Ventilsitzteil auf, an dem der Ventilsitz ausgebildet ist. Das
Ventilsitzteil kann einstückig mit einem anderen Teil der Kolbenpumpe sein und
beispielsweise die Form eines runden oder mehrkantigen Zapfens haben. Der
Ventilsitz ist an einer Seiten- oder Umfangsfläche des Ventilsitzteils angeordnet,
die vollständig oder teilweise vom bandförmigen Ventilschließkörper umgriffen
wird. Der bandförmige Ventilschließkörper ist bei dieser Ausgestaltung der
Erfindung einer Umrißlinie des Ventilsitzteils folgend rund oder mehrkantig
rohrartig gebogen und dadurch raumsparend ausgebildet, es ergibt sich ein
kompaktes und wenig Bauraum beanspruchendes Rückschlagventil. Auch die
Anbringung des bandförmigen Ventilschließkörpers am Ventilsitzteil ist bei dieser
Ausgestaltung der Erfindung einfach, da der Ventilschließkörper lediglich auf das
Ventilsitzteil aufgesetzt werden muß, wo er nach Art einer Schnappverbindung
oder eines Rings hält, ohne daß eine separate Befestigung notwendig ist.
In bevorzugter Ausgestaltung ist das Ventilsitzteil am Kolben der Kolbenpumpe
angeordnet und insbesondere einstückig mit dem Kolben (Anspruch 4). Diese
Ausgestaltung der Erfindung hat den Vorteil, daß außer dem Kolben lediglich ein
Teil, nämlich der bandförmige Ventilschließkörper zur Herstellung des
Rückschlagventils erforderlich ist, was den Montageaufwand auf ein Minimum
reduziert und die Herstellungskosten verringert.
Gemäß Anspruch 5 ist es vorgesehen, daß der Ventilsitz als erhabene,
umlaufende Ventilsitzleiste ausgebildet ist, an der der Ventilschließkörper bei
geschlossenem Rückschlagventil dichtend anliegt. Die Ventilsitzleiste kann
beispielsweise einen dreieckigen Querschnitt, d. h. eine Dichtkante aufweisen, an
der der Ventilschließkörper bei geschlossenem Rückschlagventil dichtend anliegt.
Diese Ausbildung des Ventilsitzes ergibt eine gute Dichtwirkung.
Zur Erhöhung des Durchströmquerschnittes ist es gemäß Anspruch 6 vorgesehen,
daß das Rückschlagventil mehrere Ventilsitze aufweist, die gemeinsam vom
Ventilschließkörper überdeckt sind. Es ergibt sich ein insgesamt größerer
Durchströmquerschnitt des Rückschlagventils.
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe ist insbesondere als Pumpe in einer Brems
anlage eines Fahrzeugs vorgesehen und wird beim Steuern des Drucks in Rad
bremszylindern verwendet. Je nach Art der Bremsanlage werden für derartige
Bremsanlagen die Kurzbezeichnungen ABS bzw. ASR bzw. FDR bzw. EHB ver
wendet. In der Bremsanlage dient die Pumpe beispielsweise zum Rückfördern
von Bremsflüssigkeit aus einem Radbremszylinder oder aus mehreren Radbrems
zylindern in einen Hauptbremszylinder (ABS) und/oder zum Fördern von Brems
flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in einen Radbremszylinder oder in mehrere
Radbremszylinder (ASR bzw. FDR bzw. EHB). Die Pumpe wird beispielsweise bei
einer Bremsanlage mit einer Radschlupfregelung (ABS bzw. ASR) und/oder bei
einer als Lenkhilfe dienenden Bremsanlage (FDR) und/oder bei einer
elektrohydraulischen Bremsanlage (EHB) benötigt. Mit der Radschlupfregelung
(ABS bzw. ASR) kann beispielsweise ein Blockieren der Räder des Fahrzeugs
während eines Bremsvorgangs bei starkem Druck auf das Bremspedal (ABS)
und/oder ein Durchdrehen der angetriebenen Räder des Fahrzeugs bei starkem
Druck auf das Gaspedal (ASR) verhindert werden. Bei einer als Lenkhilfe (FDR)
dienenden Bremsanlage wird unabhängig von einer Betätigung des Bremspedals
bzw. Gaspedals ein Bremsdruck in einem oder in mehreren Radbremszylindern
aufgebaut, um beispielsweise ein Ausbrechen des Fahrzeugs aus der vom Fahrer
gewünschten Spur zu verhindern. Die Pumpe kann auch bei einer elektro
hydraulischen Bremsanlage (EHB) verwendet werden, bei der die Pumpe die
Bremsflüssigkeit in den Radbremszylinder bzw. in die Radbremszylinder fördert,
wenn ein elektrischer Bremspedalsensor eine Betätigung des Bremspedals erfaßt
oder bei der die Pumpe zum Füllen eines Speichers der Bremsanlage dient.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten,
bevorzugt ausgewählten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Achsschnitt einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe und
Fig. 2 einen Querschnitt entlang Linie II-II in Fig. 1 in größerer Dar
stellung.
Die in der Zeichnung dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete, erfindungs
gemäße Kolbenpumpe ist in einem Hydraulikblock 12 einer im übrigen nicht
dargestellten, schlupfgeregelten, hydraulischen Fahrzeugbremsanlage unter
gebracht. In den Hydraulikblock 12, von dem der klaren Darstellung wegen
lediglich ein die Kolbenpumpe 10 umgebendes Bruchstück dargestellt ist, sind
außer der Kolbenpumpe 10 weitere, in der Zeichnung nicht dargestellte, hydrau
lische Bauelemente wie Magnetventile, Hydrospeicher und Dämpferkammern
eingesetzt und hydraulisch miteinander und mit der Kolbenpumpe 10 verschaltet.
Der Hydraulikblock 12 ist über eine Hauptbremsleitung an einen nicht
dargestellten Hauptbremszylinder angeschlossen; an den Hydraulikblock 12 sind
über Radbremsleitungen nicht dargestellte Radbremszylinder angeschlossen.
Der Hydraulikblock 12 bildet ein Pumpengehäuse 12 der erfindungsgemäßen
Kolbenpumpe 10 und wird nachfolgend als solches bezeichnet. Im Pumpen
gehäuse 12 ist eine durchgehende Pumpenbohrung 14 angebracht, in der ein
Kolben 16 axial verschieblich aufgenommen ist. Der Kolben 16 ist zweistückig aus
einem Anlaufstück 18 und einem Ventilstück 20 zusammengesetzt. Das
Anlaufstück 18 ist aus Stahl durch Kaltschlagen hergestellt, es steht aus der
Pumpenbohrung 14 vor und weist eine gehärtete Stirnfläche auf, die eine
Anlauffläche 22 bildet. An seinem anderen Stirnende ist eine zylindrische
Ausnehmung 24 koaxial im Anlaufstück 18 angebracht. Im Bereich der
Ausnehmung 24 sind Fenster 26 in einer Umfangswandung des Anlaufstücks 18
ausgespart.
Das Anlaufstück 18 ist mit seiner Ausnehmung 24 nach Art einer Passung auf
einen Zapfen 28 des Ventilstücks 20 aufgesetzt, wobei eine Preßpassung
zwischen der Ausnehmung 24 und dem Zapfen 28 besteht, so daß das
Anlaufstück 18 durch Klemmkraft reibschlüssig mit den Ventilstück 20 verbunden
ist.
Das Ventilstück 20 ist als Spritzgießteil aus faserverstärktem Kunststoff
hergestellt. Es weist ein koaxiales Sackloch 30 auf, das offen in die zylindrische
Ausnehmung 24 des Anlaufstücks 18 mündet und an einem freien Stirnende des
Ventilstücks 20 geschlossen endet.
Der Kolben 16 ist mit zwei Dichtringen 32 in der Pumpenbohrung 14 abgedichtet,
die in Nuten im Ventilstück 20 und im Anlaufstück 18 eingelegt sind. Des weiteren
ist ein Führungsring 34 aus Kunststoff in die Nut im Anlaufstück 18 eingelegt, der
den Kolben 16 in axialer Richtung verschieblich in der Pumpenbohrung 14 führt.
Da das Ventilstück 20 aus Kunststoff besteht, ist hier kein Führungsring
vorgesehen.
In Höhe der Fenster 26 ist ein rohrförmiges Filter 36 aus kleinlöchrigem Lochblech
auf das Anlaufstück 18 aufgesetzt, welches in die Kolbenpumpe 10 einströmende
Bremsflüssigkeit filtert.
Zum Antrieb des Kolbens 16 zu einer in axialer Richtung hin- und hergehenden
Hubbewegung ist ein elektromotorisch rotierend antreibbarer Exzenter 38 auf der
Seite des Anlaufstücks 18 des Kolbens 16 vorgesehen. Eine als Schrauben
druckfeder ausgebildete Kolbenrückstellfeder 40, die auf der Seite des Ventil
stücks 20 des Kolbens 16 in die Pumpenbohrung 14 eingesetzt ist und am
Ventilstück 20 eingreift, drückt den Kolben 16 in Richtung des Exzenters 38 und
hält dadurch den Kolben 16 mit seiner Anlauffläche 22 in Anlage an einem
Umfang des Exzenters 38. Die Kolbenrückstellfeder 40 stützt sich an einem
zylindrischen Verschlußstopfen 42 ab, der auf der Seite des Ventilstücks 20 in die
Pumpenbohrung 14 eingesetzt ist.
Als Einlaßventil 44 weist die Kolbenpumpe 10 ein erfindungsgemäß ausgebildetes
Rückschlagventil auf, das am Kolben 16 angeordnet ist. Das Ventilstück 20 weist
einen zylindrischen Zapfen auf, der auf einer dem Anlaufstück 18 abgewandten
Stirnseite des Ventilstücks 20 angeordnet und mit dem Ventilstück 20 einstückig
ist. Der Zapfen ist koaxial zum Kolben 16 angeordnet, er bildet ein Ventilsitzteil 46.
Das Sackloch 30 im Ventilstück 20 reicht bis in das Ventilsitzteil 46 hinein. Im
Ventilsitzteil 46 sind drei radiale Ventilbohrungen 48 nebeneinander angebracht,
die vom Sackloch 30 bis zum Außenumfang des als Zapfen ausgebildeten
Ventilsitzteils 46 durchgehen (Fig. 2). Äußere Mündungen der Ventilbohrungen
48 bilden Ventilsitze 50 des Einlaßventils 44 der Kolbenpumpe 10. Die äußeren
Mündungen der Ventilbohrungen 48 sind von einer zum Umfang des zylindrischen
Ventilsitzteils 46 erhabenen Ventilsitzleiste 52 umgeben, die einen dreieckigen
Querschnitt aufweist, wodurch eine Dichtkante ausgebildet ist, welche eine gute
Abdichtung des Einlaßventils 44 in geschlossenem Zustand bewirkt.
Das als Zapfen ausgebildete Ventilsitzteil 46 weist eine flache, umlaufende Nut 54
in Höhe der Ventilbohrungen 48 auf, in die ein bandförmiger Ventilschließköper 56
eingelegt ist. Der Ventilschließkörper 56 besteht aus einem ringförmig in Richtung
seiner Dicke gebogenen Blechstreifen, der etwa einen 3/4-Kreis am Umfang des
Ventilsitzteils 46 einnimmt. Der Ventilschließkörper 56 überdeckt mit seinem einen
Ende die Ventilsitze 50, er liegt abdichtend auf den Ventilsitzen 50 auf. Ein
Überdruck im Sackloch 30 im Ventilstück 20 gegenüber einer Außenseite des
Ventilstücks 20 hebt den Ventilschließköper 56 von den Ventilsitzen 50 ab, so daß
das Einlaßventil 44 offen ist und von Bremsflüssigkeit von innen nach außen
durchströmt wird.
Der Ventilschließkörper 56 bildet zugleich ein Ventilfederelement, er drückt
aufgrund seiner Federelastizität von selbst auf die Ventilsitze 50, so daß das
Einlaßventil 44 in seiner Grundstellung geschlossen ist. Auch hält der Ventil
schließkörper 56 von selbst auf dem zylindrischen Ventilsitzteil 46, da er dieses
auf etwa einem 3/4-Kreis umgreift. Zur Verdrehsicherung ist ein die Ventil
bohrungen 48 nicht überdeckendes Ende des bandförmigen Ventilschließkörpers
56 zu einer Nase 58 um 90° nach innen gebogen und greift in eine Ausnehmung
im Ventilsitzteil 46 ein.
Ein Pumpeneinlaß der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe 10 erfolgt durch eine
Einlaßbohrung 60 die radial zur Pumpenbohrung 14 im Pumpengehäuse 12
angebracht ist und etwa in Höhe der Fenster 26 des Anlaufstücks 18 des Kolbens
16 in die Pumpenbohrung 14 mündet. Aus der Einlaßbohrung 16 in die
Pumpenbohrung 14 einströmende Bremsflüssigkeit fließt durch das Filtersieb 36
und die Fenster 26 hindurch in die Ausnehmung 24 des Anlaufstücks 18 und von
dort weiter in das Sackloch 30 im Ventilstück 20. Die Ausnehmung 24 und das
Sackloch 30 bilden einen an beiden Stirnenden geschlossenen Mittelkanal im
Kolben 16. Vom Sackloch 30 strömt die Bremsflüssigkeit weiter in die
Ventilbohrungen 48 des Einlaßventils 44.
Ein Pumpenauslaß erfolgt durch eine als Sackloch ausgebildete Mittelbohrung 62
im Verschlußstopfen 42, von der eine Radialbohrung 64 zu einem Ringkanal 66
führt, der den Verschlußstopfen 42 umgebend zwischen diesem und einer
Wandung der Pumpenbohrung 14 eingeschlossen ist. Vom Ringkanal 66 geht
eine Auslaßbohrung 68 ab, die radial zur Pumpenbohrung 14 im Pumpengehäuse
12 angebracht ist. In der Radialbohrung 64 des Verschlußstopfens 42 ist ein an
sich bekanntes, federbelastetes Rückschlagventil als Auslaßventil 70 unter
gebracht, das in der Zeichnung als Symbol dargestellt ist.
Der Verschlußstopfen 42 ist durch eine umlaufende Verstemmung 72 des
Pumpengehäuses 12 die Pumpenbohrung 14 druckdicht verschließend in dem
dem Exzenter 38 abgewandten Ende der Pumpenbohrung 14 befestigt.
Claims (7)
1. Kolbenpumpe für eine Fahrzeugbremsanlage, mit einem eine Pumpenbohrung
aufweisenden Pumpengehäuse, mit einem Kolben, der axialverschieblich in der
Pumpenbohrung aufgenommen und der zu einer in axialer Richtung hin- und
hergehenden Hubbewegung antreibbar ist, und mit einem eine
Durchströmrichtung durch die Kolbenpumpe steuernden Rückschlagventil,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (44) einen bandförmigen
Ventilschließkörper (56) aufweist, der einen Ventilsitz (50) überdeckt und der aus
einem federelastischem Material besteht und zugleich ein Ventilfederelement
bildet.
2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kolbenpumpe (10) ein zumindest näherungsweise prismatisches Ventilsitzteil (46)
aufweist, an welchem der Ventilsitz (50) an einer Seitenfläche ausgebildet ist, und
daß der Ventilschließkörper (56) das Ventilsitzteil (46) zumindest teilweise
umgreift.
3. Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ventilsitzteil (46) einen runden Querschnitt aufweist, daß der Ventilsitz (50) an
einem Umfang des Ventilsitzteils (46) angeordnet ist, und daß der
Ventilschließkörper (56) ring- oder teilringförmig ausgebildet ist und das
Ventilsitzteil (46) zumindest auf einem Teil des Umfangs umgreift.
4. Kolbenpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ventilsitzteil (46) am Kolben (16) der Kolbenpumpe (10) angeordnet ist.
5. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz
(50) eine erhabene, umlaufende Ventilsitzleiste (52) aufweist, auf der der
Ventilschließkörper (56) bei geschlossenem Rückschlagventil (44) dichtend
anliegt.
6. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Rückschlagventil (44) mehrere Ventilsitze (50) aufweist, die von dem
bandförmigen Ventilschließkörper (56) überdeckt sind.
7. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ventilschließkörper (56) ein Blechstreifen ist.
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