DE19925250A1 - Kolbenpumpe - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein insbesondere zur Druckmittelförderung in hydraulischen, schlupfgeregelten Bremsanlagen geeignete Kolbenpumpe (1) mit zumindest einem Kolben (2), einem Saugventil (5) und einem Druckventil (6). Zur Filterung von Verunreinigungen im Druckmittel ist erfindungsgemäß an der Kolbenpumpe (1), vorzugsweise zwischen dem Saugventil (5) und dem Druckventil (6), wenigstens ein Filterelement (13, 23) vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine insbesondere zur Druckmittelförderung in hydraulischen, schlupfgeregelten Bremsanlagen geeignete Kolbenpumpe mit zumindest einem Kol­ ben, einem Saugventil und einem Druckventil.

Derartige Kolbenpumpen werden beispielsweise in Bremssyste­ men für Kraftfahrzeuge verwendet, die mit elektronisch ge­ regelten Einrichtungen zur Verhinderung des Blockierens einzelner Räder beim Bremsen, zur Verhinderung des Durch­ drehens der angetriebenen Räder oder zur aktiven Fahr­ zeugstabilisierung versehen sind. Kolbenpumpen dieser Art sind unter anderem aus der deutschen Patentanmeldung DE 43 29 211 A1 und der internationalen Patentanmeldung WO 95/16859 bekannt.

Da mittlerweile eine Vielzahl von Kraftfahrzeugen mit elek­ tronisch geregelten Bremssystemen ausgestattet ist, werden diese Kolbenpumpen in großer Stückzahl und mittels Massen­ fertigung hergestellt. Dies erfordert eine kostengünstige Fertigung, wobei vorzugsweise vormontierbare Baugruppen mit möglichst wenig Einzelteilen erwünscht sind. Als sicher­ heitsrelevantem Bauteil kommt aber auch der Funktionssi­ cherheit von derartigen Pumpen größte Bedeutung zu. Bei­ spielsweise können durch mechanischen Abrieb Metallspäne oder auf andere Art und Weise sonstige Verunreinigungen in die Hydraulik- bzw. Bremsflüssigkeit gelangen. Wenn diese Späne oder Partikel beispielsweise zwischen den Dichtsitz eines Ventils gelangen, kann dieses zum Versagen des Ven­ tils und im schlimmsten Falle zu einer Fehlfunktion der ge­ samten Bremsanlage führen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Funk­ tionssicherheit einer derartigen Kolbenpumpe zu verbessern. Dabei soll gleichzeitig die Zahl der Einzelbauteile bzw. Baugruppen möglichst gering gehalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einer gattungsgemäßen Kolbenpumpe zusätzlich zumindest ein Filterelement ausgebildet ist. Das Filterelement ist dabei insbesondere baulich mit einem Teil oder einer Baugruppe der Kolbenpumpe vereinigt, so daß der Montageaufwand und die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe gering gehalten werden können. Das Filterelement filtert die Späne oder Verunreinigungen aus der Hydraulikflüssig­ keit und sorgt so dafür, daß diese Partikel nicht an den Dichtsitz von Ventilen gelangen und diesen verstopfen kön­ nen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist we­ nigstens ein Filterelement im Flußweg der Hydraulikflüssig­ keit zwischen dem Saugventil und dem Druckventil vorgese­ hen. Dadurch wird insbesondere das besonders anfällige Druckventil vor Verunreinigungen geschützt.

Mit Vorteil kann dabei ein Filterelement am Saugventil vor­ gesehen sein, wobei das Saugventil vorzugsweise als Rück­ schlagventil ausgebildet ist und einen Schließkörper, eine Schließfeder und einen Federtopf umfaßt. Vorzugsweise ist das Filterelement am Federtopf des Saugventils vorgesehen, also zwischen dem Dichtsitz des Saugventils und dem Dicht­ sitz des Druckventils. Dazu weist der Federtopf insbesonde­ re eine Vielzahl von Filterbohrungen auf.

Bei neueren Kolbenpumpen sind die Kolben in einer Pumpenpa­ trone angeordnet, die als vormontierbare Baugruppe gleich­ zeitig das Druckventil und das Saugventil umfaßt. Dabei kann es insbesondere am Ort einer Bohrung zum Druckventil zu mechanischem Abrieb kommen. In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind die Kolben deshalb vorzugsweise zusätzlich in einer Laufbuchse geführt.

Dabei weist die Laufbuchse insbesondere in der Nähe des Druckventils einen Abschnitt mit reduziertem Außendurchmes­ ser auf. Durch diesen Abschnitt wird zwischen der Laufbuch­ se und der Pumpenpatrone ein Ringspalt gebildet, der erfin­ dungsgemäß als Filterelement mit niedrigem Durchflußwider­ stand ausgebildet ist.

Desweiteren kann ein erfindungsgemäß mit filternden Ausspa­ rungen versehener Abschnitt des Federtopfes zwischen der Laufbuchse und der Pumpenpatrone gehalten sein.

Die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ausgestaltungen derselben werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die bei­ gefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen bezeich­ nen dieselben oder ähnliche Bezugszeichen die gleichen oder entsprechende Elemente. Es sei bemerkt, daß in der fol­ genden Figurenbeschreibung insbesondere auf die Unterschie­ de der verschiedenen Ausführungsbeispiele eingegangen wird. Hinsichtlich der Gemeinsamkeiten wird daher im allgemeinen auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verwiesen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht auf einen Teil einer erfindungsgemä­ ßen Kolbenpumpe in vergrößerter Darstellung und im Längsschnitt;

Fig. 2 eine Längsschnittansicht eines zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Federtopf der Kolben­ pumpe von Fig. 2 in Blickrichtung des Pfeiles A;

Fig. 4 eine drittes, weiterbildendes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe im Längs­ schnitt;

Fig. 5 ebenfalls im Längsschnitt ein viertes Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein fünftes Beispiel einer erfindungsgemäßen Kol­ benpumpe, das eine Kombination des zweiten und dritten Ausführungsbeispiels darstellt; und

Fig. 7 ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Kolbenpumpe im Längsschnitt.

In Fig. 1 ist in einer Schnittansicht der erfindungsrele­ vante Ausschnitt eines Teils einer erfindungsgemäßen Kol­ benpumpe 1 dargestellt, die insbesondere zur Verwendung in einer elektronisch geregelten Bremsanlage, wie ABS (Anti- Blockier-System), ASR (Antriebs-Schlupf-Regelung) oder ESP (Elektronisches Stabilitäts-Programm), geeignet ist. Die Kolbenpumpe 1 weist in an sich bekannter Weise eine von ei­ nem nicht dargestellten Elektromotor angetriebene Antriebs­ welle (nicht dargestellt) auf. Ein an der Antriebswelle an­ geordneter Exzenter (nicht dargestellt) liegt an einem oder mehreren Pumpenkolben 2 an. Die Pumpenkolben 2 können beispielsweise über einen nicht dargestellten Kuppelring miteinander verbunden und zwangsgeführt oder mittels einer in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellten Rückstellfeder ge­ gen den Exzenter vorgespannt sein. Im Falle eines Kuppel­ ringes weisen die Kolben 2, wie in den Fig. 1, 2 und 4 bis 6 dargestellt, vorzugsweise eine Nut 3 auf, in die der Kup­ pelring eingreift. Durch den Exzenter wird die Drehbewegung der Antriebswelle in eine Hubbewegung der Pumpenkolben 2 umgesetzt.

Die Kolbenpumpe 1 umfaßt in Fig. 1 eine Pumpenpatrone 4, an der baulich vereinigt ein Saugventil 5 und ein Druckventil 6 ausgebildet sind, wobei der Kolben 2 in einer Bohrung 7 der Pumpenpatrone 4 läuft. Bei einem Saughub der Kolbenpum­ pe 1 wird über einen Saugkanal 8 und das Saugventil 5 Druckmittel in einen Arbeitsraum 9 der Kolbenpumpe 1 ange­ saugt. Zur Dämpfung von Druckpulsationen kann dabei ein Membrandämpfer 10 im Saugkanal 8 angeordnet sein. Im an­ schließenden Druckhub der Kolbenpumpe 1 wird bei geschlos­ senen Saugventil 5 das Druckmittel über das Druckventil 6 aus dem Arbeitsraum 9 in den Druckkanal 11 gefördert und gelangt von dort beispielsweise zu nicht dargestellten Rad­ bremsen eines Kraftfahrzeuges.

Erfindungsgemäß ist an der Kolbenpumpe 1 ein Filterelement 12 ausgebildet, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Flußrichtung des Druckmittels vor dem Saugventil 5 vorgese­ hen ist und beispielsweise als Kunststoffclip ausgeführt sein kann, der baulich an der Pumpenpatrone 4 integriert ist. Damit der Saug- bzw. Durchflußwiderstand beispielswei­ se einer elektronisch geregelten Bremsanlage gering gehal­ ten werden kann, weist das Filterelement 12 vorzugsweise eine relativ große Maschenweite von beispielsweise 0,2 bis 0,3 mm auf.

In Fig. 2 ist im Längsschnitt ein weiteres und bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Zur Beschreibung der einzelnen Bauteile und der Wirkungs­ weise der Pumpe 1 wird auf die Ausführungen zu Fig. 1 ver­ wiesen. Da das Saugventil 5 im Gegensatz zum Druckventil 6 aufgrund eines größeren Strömungsquerschnittes eher unemp­ findlich gegen Verschmutzung bzw. Verstopfung durch Späne oder andere Verunreinigungen ist, ist ein Filterelement 13 vorzugsweise zwischen dem Saugventil 5 und dem Druckventil 6 vorgesehen. Durch diese bevorzugte Anordnung des Filter­ elementes 13 wird das Druckventil 6 im Vergleich zu dem Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 1 besser vor Verschmutzung ge­ schützt, die im schlimmsten Fall zu einem Ausfall der Druckventils 6 und damit der gesamten Bremsanlage führen kann. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß beim Ansaugen des Druckmittels kein zusätzlicher Saug­ widerstand vor dem Saugventil 5 entsteht.

Das Filterelement 13 ist insbesondere direkt am Saugventil 5 ausgebildet, wobei das Saugventil 5 vorzugsweise an der Pumpenpatrone 4 mit dieser baulich vereinigt gehalten ist. Das Saugventil 5 ist vorzugsweise als Rückschlagventil mit einem Schließkörper 14, einer Schließfeder 15 und einem Fe­ dertopf 16 ausgebildet. Erfindungsgemäß ist der Federtopf 16 mit einer Vielzahl von Filterbohrungen 17 versehen und dient somit gleichzeitig als Filterelement 13. Hierdurch ergibt sich der besondere Vorteil dieser Ausführungsform, nämlich daß für das Filterelement 13 keine zusätzlichen Bauteile erforderlich sind und die Funktionen "Abstützen der Schließfeder 15" und "Filtern" in dem Federtopf 16 baulich vereinigt sind. Die Bohrungen 16 können beispiels­ weise aus dem Federtopf 16 ausgestanzt sein, wobei der Fe­ dertopf 16 üblicherweise als Blechformteil ausgebildet ist.

Fig. 3, die eine Ansicht in Blickrichtung des Pfeiles A auf den Federtopf 16 aus Fig. 2 darstellt, veranschaulicht nochmals die Vielzahl der Filterbohrungen 17 im als Filter­ element 13 ausgebildeten Federtopf 16. Die Vorteile der Ausbildung des Filterelementes 13 am Federtopf 16 liegen insbesondere darin, daß keine zusätzliche Montage eines Filters notwendig ist und die Verschmutzung bei der Montage dieses zusätzlichen Filters sowie dessen Kosten wegfallen. Des weiteren wird die Variantenanzahl der Kolbenpumpe 1 verringert und in der Pumpe 1 zusätzlicher Bauraum frei, was zu einer Verringerung der Baugröße der Kolbenpumpe 1 führen kann.

In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Kolbenpumpe 1 im Längsschnitt dargestellt. Der Feder­ topf 16 weist Öffnungen 18 auf, die jedoch nicht als Fil­ terbohrungen ausgebildet sind, sondern relativ groß ausge­ führt sind und lediglich zum Durchfluß des Druckmittels dienen. Mit besonderem Vorteil ist der Kolben 2 in diesem Ausführungsbeispiel in einer Laufbuchse 19 geführt. Wie be­ reits einleitend erwähnt, sind bei neueren Kolbenpumpen 1 die Kolben 2 in einer Pumpenpatrone 4 angeordnet, die als vormontierbare Baugruppe gleichzeitig das Druckventil 6 und das Saugventil 5 umfaßt. Dabei kann es insbesondere im Be­ trieb der Pumpe 1 am Ort einer zum Druckventil führenden Bohrung 20 zu mechanischem Abrieb kommen. Um dies zu ver­ hindern, ist die Laufbuchse 19 vorgesehen.

Ein zusätzlicher Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß die Pumpenpatrone 4 üblicherweise nur schwer zu bearbeiten ist und beispielsweise gehärtete Patronen 4 Probleme bezüg­ lich der Dichtsitze des Saug- und Druckventils 5, 6 und der Befestigung des Druckventils 6 an der Pumpenpatrone 4 mit sich bringen. Die Lauffläche der Buchse 19 kann auf einfa­ che Art und Weise gehärtet und anschließend die Laufbuchse 19 in die Patrone 4 eingepreßt werden. Durch die gehärtete Lauffläche wird die Entstehung von Abrieb wirksam vermin­ dert. Außerdem kann die Patrone 4 kostengünstig, beispiels­ weise aus Automatenstahl, gefertigt sein. Zusätzlich kann die Führungslänge für den Kolben 2 vergrößert bzw. bei gleicher Führungslänge der Bauraum für die Kolbenpumpe 1 verringert werden.

Erfindungsgemäß weist die Laufbuchse 19 im zusammengebauten Zustand in der Nähe des Druckventils 6 vorzugsweise einen Abschnitt 21 mit verringertem Außendurchmesser auf. Die Durchmesserreduzierung beträgt vorzugsweise etwa 0,2 mm und kann demnach schmaler ausgebildet sein als die Maschenweite des in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Filterele­ mentes 12. Durch die Durchmesserreduzierung entsteht ein feiner Ringspalt 22 zwischen der Laufbuchse 19 und der Pum­ penpatrone 4. Dieser Ringspalt dient als Filterelement 23 für Späne und Verunreinigungen. Vorzugsweise weisen der Ringspalt 22 bzw. das Filterelement 23 in Längsrichtung der Laufbuchse 19 eine ausreichend große Länge auf, damit an dieser Stelle ein niedriger Durchflußwiderstand gegeben ist. Gleichzeitig ergibt sich durch die geringere Spalt- bzw. Maschenweite eine zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verbesserte Filterwirkung.

In den Fig. 5 und 6 sind weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt dargestellt. In Fig. 5 ist der Federtopf 16 mit Abschnitten 24 versehen, mittels derer der Topf 16 zwischen der Pumpenpatrone 4 und der Laufbuchse 19 gehalten ist. Die Abschnitte 24 weisen erfin­ dungsgemäß insbesondere radial nach außen gerichtete Aus­ sparungen 25 auf, die zusätzlich oder alternativ zum Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 4 als Filterelement 26 dienen. Das in Zusammenhang mit Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt eine Kombination der Beispiele nach Fig. 2 und Fig. 4 dar, so daß hiermit auf die entsprechenden Beschreibungs­ teile bezug genommen wird.

In Fig. 7 ist eine zu Fig. 2 ähnliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt dargestellt. Die Kolben­ pumpe 1 weist hier keine Pumpenpatrone und keine Laufbuchse auf, so daß der Kolben 2 direkt im nicht bezeichneten Pum­ pengehäuse geführt ist. Bezüglich der Wirkungsweise der Pumpe 1 wird vollinhaltlich auf die Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen. Das Druckventil 5 ist an einem Ende des Kolbens 2 als Rückschlagventil ausgebildet und umfaßt analog zu Fig. 2 einen Schließkörper 14, eine Schließfeder 15 und ei­ nen Federtopf 16. Der Federtopf 16 ist mit Filterbohrungen 17 versehen und dient somit gleichzeitig als erfindungsge­ mäßes Filterelement 13.

Es wird hiermit ausdrücklich darauf hingewiesen, daß gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl ein einzelnes Filterele­ ment als auch in beliebiger, sinnvoller Kombination der einzelnen Ausführungsbeispiele mehrere Filterelemente an der Kolbenpumpe 1 vorgesehen sein können, wie nur bei­ spielsweise in Fig. 6 gezeigt ist.

Bezugszeichenliste

1

Kolbenpumpe

2

Kolben

3

Nut

4

Pumpenpatrone

5

Saugventil

6

Druckventil

7

Bohrung

8

Saugkanal

9

Arbeitsraum

10

Membrandämpfer

11

Druckkanal

12

Filterelement

13

Filterelement

14

Schließkörper

15

Schließfeder

16

Federtopf

17

Filterbohrungen

18

Durchflußöffnungen

19

Laufbuchse

20

Bohrung

21

Abschnitt mit reduziertem Außendurchmesser

22

Ringspalt

23

Filterelement

24

Abschnitt des Federtopfes

25

Aussparungen

26

Filterelement

Claims (10)

1. Kolbenpumpe (1), insbesondere zur Druckmittelförde­ rung in hydraulischen, schlupfgeregelten Bremsanla­ gen, mit zumindest einem Kolben (2), einem Saugventil (5) und einem Druckventil (6), dadurch gekennzeich­ net, daß an der Kolbenpumpe (1) zumindest ein Filter­ element (12, 13, 23, 26) vorgesehen ist.

2. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens ein Filterelement (13, 23, 26) zwi­ schen dem Saugventil (5) und dem Druckventil (6) vor­ gesehen ist.

3. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Filterelement (13) am Saugven­ til (5) ausgebildet ist.

4. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das Saugventil (5) als Rückschlagventil aus­ gebildet ist und einen Schließkörper (14), eine Schließfeder (15) und einen Federtopf (16) umfaßt, wobei das Filterelement (13) am Federtopf (16) des Saugventils (5) vorgesehen ist.

5. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Federtopf (16) mit einer Vielzahl von Filterbohrungen (17) versehen ist.

6. Kolbenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) in einer Laufbuchse (19) geführt ist.

7. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Laufbuchse (19) in der Nähe des Druck­ ventils (6) einen Abschnitt (21) mit reduziertem Au­ ßendurchmesser aufweist.

8. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß am Abschnitt (21) mit reduziertem Außen­ durchmesser zwischen der Laufbuchse (19) und einer Pumpenpatrone (4) ein Ringspalt (22) vorgesehen ist.

9. Kolbenpumpe (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ringspalt (22) als Filterelement (23) mit niedrigem Durchflußwiderstand ausgebildet ist.

10. Kolbenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß ein mit filternden Ausspa­ rungen (25, 26) versehener Abschnitt (24) des Feder­ topfes (16) zwischen der Laufbuchse (19)und der Pum­ penpatrone (4) gehalten ist.