EP2205866A1 - Kolbenpumpe zur förderung eines fluids und zugehöriges bremssystem - Google Patents

Kolbenpumpe zur förderung eines fluids und zugehöriges bremssystem

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Publication number
EP2205866A1
EP2205866A1 EP08804391A EP08804391A EP2205866A1 EP 2205866 A1 EP2205866 A1 EP 2205866A1 EP 08804391 A EP08804391 A EP 08804391A EP 08804391 A EP08804391 A EP 08804391A EP 2205866 A1 EP2205866 A1 EP 2205866A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
inlet valve
spring
cylinder
sealing element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08804391A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Beate Schumann
Horst Beling
Marc Zimmermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2205866A1 publication Critical patent/EP2205866A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/40—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition comprising an additional fluid circuit including fluid pressurising means for modifying the pressure of the braking fluid, e.g. including wheel driven pumps for detecting a speed condition, or pumps which are controlled by means independent of the braking system
    • B60T8/4031—Pump units characterised by their construction or mounting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0452—Distribution members, e.g. valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
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    • F04B53/1007—Ball valves having means for guiding the closure member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
    • F04B53/12—Valves; Arrangement of valves arranged in or on pistons
    • F04B53/125—Reciprocating valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F04B53/143—Sealing provided on the piston

Definitions

  • Piston pump for conveying a fluid and associated brake system
  • the invention relates to a piston pump for conveying a fluid according to the preamble of independent claim 1, which is used in particular in brake systems of vehicles.
  • Such piston pumps are preferably used in vehicles with hydraulic or electrohydraulic vehicle brake systems as reclaim pumps to selectively lower or increase a brake pressure in the wheel brake cylinders, whereby the brake pressure in the wheel brake cylinders can be regulated.
  • a control can be performed, for example, in an antilock brake system (ABS), in a traction control system (ASR system), in a vehicle dynamics control system, and so on.
  • Figs. 1 to 3 show a conventional piston pump used in a vehicle brake system.
  • a conventional piston pump 1 comprises a piston assembly 2, which has a first piston element 2.1 with a sealing element 13 and a second piston element 2.2, an inlet valve 5, an outlet valve 6 and a cylinder 8.
  • the inlet valve 5 is formed as a check valve and comprises a cage member 11, in which an inlet valve spring 5.2 and an inlet valve sealing element 5.3 is arranged, wherein the inlet sealing element 5.3 is designed for example as a sealing disc, which can sealingly cooperate with a corresponding inlet valve seat 5.1, the second piston element 2.2 is arranged, wherein the second piston element 2.2 is non-positively connected to the cage member 11.
  • the outlet valve 6 is likewise designed as a spring-loaded check valve and arranged in a cover element 12.
  • the outlet valve 6 is opened when a pressure in a compression chamber 8 is greater than a spring force of an outlet valve spring 6.3 acting on an outlet valve sealing element 6.2 of the outlet valve 6, as a result of which Lassventildelement 6.2 is pressed from a arranged on an outlet 8.3 of the cylinder 8 exhaust valve seat 6.1.
  • a restoring force F2 arranged in the compression chamber 8.1 and guided by a cylinder wall 8.4 return spring 10 for example is designed as a spiral spring with ground end turns and is supported on a cylinder base 8.2 and on a cage element 11, acts against the cage element 11 of the inlet valve 5 and thus against the second piston element 2.2, around the piston assembly
  • a return spring is designed as a simple cylindrical coil spring, that is executed without ground end turns.
  • the return spring designed as a spiral spring is supported axially with an upper end winding on a cage element and with a lower end turn on a cylinder bottom, wherein the cage element has an elastic high-pressure sealing element, which towards a cylinder wall a radial bearing area for receiving and centering the upper end turn.
  • the return spring has, and wherein the cylinder, in which the return spring is arranged, at a transition between the cylinder wall and the Zylin- derêt for guiding the return spring has an adapted to the under end winding cylinder bottom radius.
  • the return spring designed as a spiral spring can be produced inexpensively.
  • the notch stress can be reduced by the cylinder bottom radius, as a result of which the cylinder bottom can be made extremely thin so that the component length can be reduced in an advantageous manner.
  • the cylinder bottom radius corresponds for example to a radius of the spring wire of the return spring.
  • the radial contact area for the upper end of the coil designed as a spiral spring return spring is designed as a radial receiving groove, whereby the return spring designed as a spiral spring can be performed centered centered without sanding Win- ends.
  • the radial receiving groove can be formed on the outer edge as a flexible sealing lip, which closes the compression chamber to the cylinder wall pressure-tight, the sealing lip in the load case can seal pressures up to 100 bar. Due to the combination of the radial receiving groove and the sealing lip, the high-pressure sealing element advantageously builds very short.
  • the elastic high-pressure sealing element is designed to receive radially acting force components and seal the compression chamber at higher pressures, eg up to 500 bar, via a radial sealing surface against the cylinder wall, wherein the radial sealing surface is formed by a pressure-induced expansion of the high-pressure sealing element, and - A -
  • the high-pressure sealing element seals axially via an axial sealing surface against a piston assembly, which is returned by the return spring via the high-pressure sealing element into an initial position.
  • the high-pressure sealing element is supported at higher pressures by the rigid cylinder wall and the rigid valve seat, both of which are made of a wear-resistant material. As a result, the high-pressure sealing element only needs to absorb small differential pressure forces and thus experiences only a slight elongation.
  • the piston assembly comprises a first piston element and a second piston element, wherein an inlet valve seat consists of a wear-resistant material and is arranged on the second piston element which receives axially acting force components.
  • an inlet valve seat consists of a wear-resistant material and is arranged on the second piston element which receives axially acting force components.
  • the elastic high-pressure sealing element axially seals against the second piston element via the axial sealing surface. Since the high-pressure sealing element absorbs the radially acting force components, the piston assembly coupled to the high-pressure sealing element only has to absorb the acting axial forces and undergoes no further deformation due to additional radial forces. This division of the axial and radial force components on each component advantageously leads to a reduction in the
  • the piston pump according to the invention allows an extreme Kostenreduzie- rank of Kolbenbaudrappe and easy installation.
  • the piston pump according to the invention provides improved wicking performance, higher resistance to galling and an extremely short inlet area.
  • the first piston element is designed, for example, as a cylindrical needle roller and is advantageously disposed of. se as a mass-produced standard part available. Since a transmission of the driving force of an eccentric is effected via a line contact on the first piston part designed as a solid metal needle roller, preferably as a steel needle roller, the wear can be reduced in an advantageous manner.
  • Fig. 1 shows a schematic perspective view of a conventional piston pump.
  • Fig. 2 shows a schematic sectional view of a conventional piston pump.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective illustration of the components of an emissive valve for the conventional piston pump according to FIG. 1 or 2.
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of the components of an emissive valve for a piston pump according to the invention.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional representation of a compression region of a piston pump according to the invention.
  • a piston pump according to the invention which can be used as a return pump in a vehicle brake system, essentially comprises the same components as the conventional piston pump 1 described with reference to FIGS. 1 to 3. Therefore, to avoid text repetition, only the essential differences between the piston pump according to the invention and the conventional piston pump 1 according to FIGS. 1 to 3 described in detail. Unlike the conventional Chen piston pump 1 shown in FIG. 1 to 3, the piston pump according to the invention comprises an improved return spring in combination with a high pressure sealing element.
  • the inlet valve 25 of the piston pump according to the invention comprises, analogously to the conventional piston pump 1, a cage element 31, in which a
  • the piston assembly 22 comprises a first piston element 22.1, which is embodied here by way of example as a cylindrical needle roller, and the second piston element 22.2, wherein the inlet valve seat 25.1 consists of a wear-resistant or of a hard material.
  • the cage element 31 of the piston pump according to the invention has an elastic high-pressure sealing element 31.1 designed to accommodate radially acting force components F3 and at pressures up to 100 bar via a radial sealing lip 31.2 and at higher pressures via an additional radial Seal sealing surface 31.3 against a cylinder wall 28.4 shown in FIG. 5 and axially sealed against the piston assembly 22 via an axial sealing surface 31.5, ie against the second piston element 22.2, which rests against the axial sealing surface 31.5.
  • the second piston element 22.2 receives only the axially acting force components F1 and F2, so that a longitudinal bore 24 and transverse bores 23 corresponding to the longitudinal bore 24 can be introduced in the second piston element 22.2.
  • the cage member 31 are executed with the elastic high-pressure sealing element 31.1 and the second piston member 22.2 with the inlet valve seat 25.1 as plastic injection molded parts, which advantageously allows a simple, inexpensive production of the components, with a complex shape design is possible.
  • the first piston element 22.1 in the illustrated embodiment fixed to the second
  • Piston element 22.2 coupled.
  • the first piston element 22.1 can be loosely coupled to the second piston element 22.2.
  • the inventive design of the inlet valve 25 in combination with the piston assembly 22 allows an extreme cost reduction of the piston pump and a simple assembly.
  • the piston pump according to the invention provides a Improved suction, a higher pressure resistance and an extremely short Emiass Kunststoff available.
  • the piston assembly 22 is longitudinally movably guided with the inlet valve 25 in a cylinder 28 of a compression section 40, wherein fluid is drawn radially through the transverse bores 23 in the second piston element 22.2 during a suction stroke of the piston assembly 22 and radially through the transverse bores 23 corresponding longitudinal bore 24 is guided through the open inlet valve 25 in a compression space 28.1.
  • the direction of movement of the piston group 22 reverses, so that the second piston element 22.2 with the inlet valve seat 25.1 is pressed sealingly against the inlet valve sealing element 25.3 via the first piston element 22.1 driven by an eccentric, not shown, and the inlet valve 25 is closed.
  • a restoring force F2 of a arranged in the compression space 28.1 return spring 30, which is designed as a simple coil spring without ground loop ends presses against a radial bearing area 31.4, which is arranged on the high-pressure sealing element 31.1.
  • the restoring force F2 is axially via the high-pressure sealing element 31.1 and the axial sealing surface 31.5 on the second piston element 22.2, whereby the piston assembly 22 is moved again in the direction of top dead center.
  • the radial receiving area 31.4 is designed for receiving and centering an upper end turn 30.1 of the restoring spring, for example, as a radial Aufhahmeut in which runs as a spiral spring return spring 30 is supported with the upper end turn 30.1.
  • the combination of the radial Aufhahmenut 31.4 and the sealing lip 31.2 builds the
  • High pressure sealing element 31.1 advantageously very short.
  • the return spring 30 Via a lower end turn 30.2, the return spring 30 is supported on a cylinder bottom 28.2.
  • the cylinder 28 at the transition between the cylinder wall 28.4 and the cylinder bottom 28.2 for guiding the return spring 30 has a cylinder bottom radius 28.4 adapted to the end winding 30.2.
  • the cylinder bottom radius 28.4 corresponds to preferred
  • the return spring 30 designed as a spiral spring can be produced cost-effectively.
  • the notch stress can be reduced by the cylinder bottom radius 28.5, whereby the cylinder bottom 28.2 is made extremely thin and the component length can be advantageously reduced.
  • the radial annular groove 31.4 is formed on the outer edge as a flexible sealing lip 31.2, which closes off the compression space 28.1 in a pressure-tight manner against the cylinder wall 28.4. Since the elastic high-pressure sealing element 31.1 between the metallic return spring 30 and that of a wear-resistant and therefore harder
  • second piston element 22.2 is arranged, the radial sealing surface 31.3 expanded due to pressure, so that the high pressure sealing element 31.1 sealingly abuts with its full radial outer diameter of the cylinder wall 28.4.
  • the high-pressure sealing element 31.1 seals radially against the cylinder wall 28.4 via the radial sealing surface 31.3 and against the second piston element 22.2 through the axial sealing surface 31.5.
  • the inlet valve sealing element 25.3 seals axially against the inlet valve seat 25.1 in the first piston element 22.2.
  • the component sizes of the high-pressure sealing element and the cylinder are advantageously reduced. Due to the design without ground end turns, the return spring designed as a spiral spring can be produced inexpensively. Overall, the invention allows a cost-effective and space-optimized piston pump with easy-to-manufacture components, which are designed as plastic injection molded parts, the high-pressure sealing element with support by surrounding components up to 500 bar high pressure, the sealing function in the low pressure range below 100 bar through the sealing lip on the high pressure seal is performed.

Landscapes

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Abstract

Kolbenpumpe mit einer Kolbenbaugruppe (22), die mindestens eine Querbohrung (23) und eine mit der mindestens einen Querbohrung (23) korrespondierende Längsbohrung (24) aufweist, einem Zylinder (28), in welchem die Kolbenbaugruppe (22) längsbeweglich geführt ist, und einem Einlassventil (25), das ein Käfigelement (31), in dem eine Einlassventilfeder (25.2) und ein Einlassventildichtelement (25.3) angeordnet ist, und einen korrespondierenden Einlassventïlsitz (25.1) umfasst, der an der Kolbenbaugruppe (22.2) angeordnet ist, wobei das Einlassventildichtelement (25.3) durch eine Federkraft der Einlassventilfeder (25.2) dichtend in den korrespondierenden Einlassventilsitz (25.1) drückbar ist, um die Längsbohrung (24) zu verschließen, wobei über die in der Kolbenbaugruppe (22) angeordnete mindestens eine Querbohrung (23) Fluid ansaugbar ist, das durch die Längsbohrung (24) über das Einlassventil (25) in einen Kompressionsraum (28.1) leitbar ist, in dem eine Rückstellfeder (30) für die Kolbenbaugruppe (22) angeordnet ist, und ein zugehöriges Bremssystem. Die Rückstellfeder (30) ist als einfache zylindrische Spiralfeder ausgeführt, die sich axial mit einer oberen Endwindung (30.1) am Käfigelement (31) und mit einer unteren Endwindung (30.2) an einem Zylinderboden (28.2) abstützt, wobei das Käfigelement (31) ein elastisches Hochdruckdichtelement (31.1) aufweist, das zu einer Zylinderwand (28.4) hin einen radialen Auflagebereich (31.4) zur Aufnahme und Zentrierung der oberen Endwindung (10.1) der Rückstellfeder (30) aufweist, und wobei der Zylinder (28) am Übergang zwischen der Zylinderwand (28.4) und dem Zylinderboden (28.2) zur Führung der Rückstellfeder (30)' einen an die unter Endwindung (30.2) angepassten Zylinderbodenradius (28.4) aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
Kolbenpumpe zur Förderung eines Fluids und zugehöriges Bremssystem
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kolbenpumpe zur Förderung eines Fluids nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 , welche insbesondere in Bremssystemen von Fahrzeugen verwendet wird.
Solche Kolbenpumpen werden in Fahrzeugen mit hydraulischen oder elektrohydrauli- schen Fahrzeugbremssystemen vorzugsweise als Rückforderpumpen verwendet, um einen Bremsdruck in den Radbremszylindern wahlweise abzusenken oder zu erhöhen, wodurch der Bremsdruck in den Radbremszylindern regelbar ist. Eine solche Regelung kann beispielsweise in einem Antiblockiersystem (ABS), in einem Antriebsschlupfregelungssystem (ASR-System), in einem Fahrdynamikregelsystem usw. durchgeführt werden. Fig. 1 bis 3 zeigen eine herkömmliche Kolbenpumpe, die in einem Fahrzeugbremssystem eingesetzt wird. Wie aus Fig. 1 bis 3 ersichtlich ist, umfasst eine herkömmliche Kolbenpumpe 1 eine Kolbenbaugruppe 2, die ein erstes Kolbenelement 2.1 mit einem Dichtelement 13 und ein zweites Kolbenelement 2.2 aufweist, ein Einlassventil 5, ein Auslassventil 6 und einen Zylinder 8. Das Einlassventil 5 ist als Rückschlagventil ausgebildet und umfasst ein Käfigelement 11, in dem eine Einlassventilfeder 5.2 und ein Einlassventildicht- element 5.3 angeordnet ist, wobei das Einlassdichtelement 5.3 beispielsweise als Dichtscheibe ausgeführt ist, die mit einem korrespondierenden Einlassventilsitz 5.1 dichtend zusammen wirken kann, der am zweiten Kolbenelement 2.2 angeordnet ist, wobei das zweite Kolbenelement 2.2 kraftschlüssig mit dem Käfigelement 11 verbunden ist. Das Auslassventil 6 ist ebenfalls als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet und in einem Deckelelement 12 angeordnet. Das Auslassventil 6 wird geöffnet, wenn ein Druck in einem Kompressionsraum 8 größer als eine auf ein Auslassventildichtelement 6.2 des Auslassventils 6 wirkende Federkraft einer Auslassventilfeder 6.3 ist, wodurch das Aus- lassventildichtelement 6.2 aus einem an einer Auslassöffhung 8.3 des Zylinders 8 angeordneten Auslassventilsitz 6.1 gedrückt wird.
Während eines Saughubs der Kolbenbaugruppe 2 wird Fluid über eine Filterhülse 9 und im ersten Kolbenelement 2.1 angeordnete Querbohrungen 3 radial angesaugt und über die mit den Querbohrungen 3 korrespondierende Längsbohrung 4 im zweiten Kolbenelement 2.2 und das geöffnete Einlassventil 5 in den Kompressionsraum 8.1 geführt, der im Zylinder 8 zwischen dem Einlassventil 5 und dem Auslassventil 6 angeordnet ist. Nach Erreichen eines oberen Totpunktes kehrt sich die Bewegungsrichtung der Kolbengruppe 2 um, so dass das zweite Kolbenelement 2.2 mit dem Einlassventilsitz 5.1 über das durch einen in einem Exzenterraum 15 angeordneten Exzenter 14 angetriebene erste Kolbenelement 2.1 dichtend auf das Einlassventildichtelement 5.3 gedrückt wird und das Einlassventil 5 geschlossen wird. Nun erfolgt im Kompressionsraum 8.1 so lange ein Druckaufbau, bis der Druck im Kompressionsraum 8.1 größer als die Federkraft des Auslass- ventils 6 ist, wodurch das unter Druck stehende Fluid über die Auslassöffnung 8.3 und das geöffnete Auslassventil 6 aus dem Druckraum 8.1 in eine nicht dargestellte Auslassleitung geleitet wird.
Nach Erreichen des unteren Totpunktes kehrt sich die Bewegungsrichtung der Kolben- gnαppe 2 wieder um, so dass das Auslassventil 6 wieder schließt und der Ansaughub wieder beginnt, wobei eine Rückstellkraft F2 einer im Kompressionsraum 8.1 angeordneten und von einer Zylinderwand 8.4 geführten Rückstellfeder 10, die beispielsweise als Spiralfeder mit angeschliffenen Endwindungen ausgeführt ist und sich an einem Zylinderbo- den 8.2 und an einem Käfigelement 11 abstützt, gegen das Käfigelement 11 des Einlass- ventils 5 und somit gegen das zweite Kolbenelement 2.2 wirkt, um die Kolbenbaugruppe
2 wieder in Richtung oberer Totpunkt zu bewegen. Daher wirken auf das zweite Kolbenelement 2.2, das den Einlassventilsitz 5.1 trägt, während des Betriebs axiale Kräfte Fl und F2, welche zum einen vom Exzenter 14 bewirkt und über das erste Kolbenelement 2.1 eingeleitet werden, und zum anderen von der Rückstellfeder 10 bewirkt und über das Käfigelement 11 eingeleitet werden, und radiale Kräfte F3, die durch den herrschenden
Systemdruck erzeugt werden.
Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe nach den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Rückstellfeder als einfache zylindrische Spiralfeder ausgeführt ist, d.h. ohne angeschliffene Endwindungen ausgeführt ist. Die als Spiralfeder ausgeführte Rückstellfeder stützt sich axial mit einer oberen Endwin- düng an einem Käfigelement und mit einer unteren Endwindung an einem Zylinderboden ab, wobei das Käfigelement ein elastisches Hochdruckdichtelement aufweist, das zu einer Zylinderwand hin einen radialen Auflagebereich zur Aufnahme und Zentrierung der oberen Endwindung der Rückstellfeder aufweist, und wobei der Zylinder, in dem die Rückstellfeder angeordnet ist, an einem Übergang zwischen der Zylinderwand und dem Zylin- derboden zur Führung der Rückstellfeder einen an die unter Endwindung angepassten Zylinderbodenradius aufweist. Durch die Ausführung ohne angeschliffene Endwindungen kann die als Spiralfeder ausgeführte Rückstellfeder kostengünstig hergestellt werden. Zudem kann durch den Zylinderbodenradius die Kerbspannung reduziert werden, wodurch der Zylinderboden extrem dünn hergestellt werden kann, so dass die Bauteillänge in vor- teilhafter Weise reduziert werden kann. Der Zylinderbodenradius entspricht beispielsweise einem Radius des Federdrahtes der Rückstellfeder. Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe kann beispielsweise als Rückförderpumpe in einem Bremssystem für ein Fahrzeug eingesetzt werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Kolbenpumpe möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass der radiale Auflagebereich für das obere Windungsende der als Spiralfeder ausgeführten Rückstellfeder als radiale Aufnahmenut ausgeführt ist, wodurch die als Spiralfeder ausgeführte Rückstellfeder auch ohne angeschliffene Win- dungsenden zentriert geführt werden kann. Des Weiteren kann die radiale Aufnahmenut am äußeren Rand als flexible Dichtlippe ausgeformt werden, die den Kompressionsraum zur Zylinderwand druckdicht abschließt, wobei die Dichtlippe im Lastfall Drücke bis 100 bar abdichten kann. Durch die Kombination der radialen Aufnahmenut und der Dichtlippe baut das Hochdruckdichtelement in vorteilhafter Weise sehr kurz. Zudem ist das elastische Hochdruckdichtelement ausgeführt ist, um radial wirkende Kraftkomponenten aufzunehmen und den Kompressionsraum bei höheren Drücken, z.B. bis 500 bar, über eine radiale Dichtfläche gegen die Zylinderwand abzudichten, wobei die radiale Dichtfläche durch eine druckbedingte Aufweitung des Hochdruckdichtelement ausgeformt wird, und - A -
wobei die Dichtfunktion dann durch den gesamten radialen Außendurchmesser des Hochdruckdichtelements gewährleistet wird. Des Weiteren dichtet das Hochdruckdichtelement über eine axiale Dichtfläche gegen eine Kolbenbaugruppe axial ab, die von der Rückstellfeder über das Hochdruckdichtelement in eine Ausgangslage zurückgeführt wird. Hierbei wird das Hochdruckdichtelement bei höheren Drücken durch die steife Zy- linderwand und den steifen Ventilsitz unterstützt, die beide aus einem verschleißfesten Material hergestellt sind. Demzufolge muss das Hochdruckdichtelement nur geringe Differenzdruckkräfte aufnehmen und erfährt so nur eine geringe Dehnung.
In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe umfasst die Kolbenbaugruppe ein erstes Kolbenelement und ein zweites Kolbenelement, wobei ein Einlassventilsitz aus einem verschleißfesten Material besteht und am zweiten Kolbenelement angeordnet ist, das axial wirkende Kraftkomponenten aufnimmt. Im zweiten Kolbenelement ist mindestens eine mit einer Längsbohrung korrespondierende Querbohrung eingebracht, wobei das elastische Hochdruckdichtelement über die axiale Dichtfläche gegen das zweite Kolbenelement axial abdichtet. Da das Hochdruckdichtelement die radial wirkenden Kraftkomponenten aufnimmt, muss die mit dem Hockdruckdichtelement gekoppelte Kolbenbaugruppe nur noch die wirkenden Axialkräfte aufnehmen und erfährt keine weitere Verformung durch zusätzliche Radialkräfte. Diese Aufteilung der axialen und radialen Kraft- komponenten auf je ein Bauteil führt in vorteilhafter Weise zu einer Reduzierung der
Bauteilbelastungen in Bezug auf Dehnung und Spannung und ermöglicht die Ausführung der Bauteile mit einer geringeren Bauteilfestigkeit. Durch die Spannungsminimierung können die mindestens eine als Querbohrung ausgeführt Ansaugbohrung und die korrespondierend Längsbohrung im zweiten Kolbenelement eingebracht werden, wobei das Kä- figelement mit dem elastischen Hochdruckdichtelement und das zweite Kolbenelement mit dem Einlassventilsitz als Kunststoffspritzteile ausgeführt werden können. Die Ausführung als Kunststoffspritzteile ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache, kostengünstige Herstellung der Bauelemente, wobei eine komplexe Formgestaltung möglich ist. Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Kolbenpumpe eine extreme Kostenreduzie- rang der Kolbenbaugrappe und eine einfache Montage. Zudem stellt die erfindungsgemäße Kolbenpumpe ein verbessertes Saugverhalten, eine höhere Drackbeständigkeit und einen extrem kurzen Einlassbereich zur Verfügung.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist das erste Kolbenele- ment beispielsweise als zylindrische Nadelrolle ausgeführt und steht in vorteilhafter Wei- se als in Massenfertigung hergestelltes Normteil zur Verfügung. Da eine Übertragung der Antriebskraft eines Exzenters über eine Linienberührung auf dem als massive Metallnadelrolle, vorzugsweise als Stahlnadelrolle ausgeführten ersten Kolbenteils erfolgt, kann der Verschleiß in vorteilhafter Weise reduziert werden.
Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sowie die zu deren besserem Verständnis oben erläuterten, herkömmlichen Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer herkömmlichen Kolbenpumpe.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer herkömmlichen Kolbenpumpe.
Fig. 3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung der Komponenten eines Emiassventils für die herkömmliche Kolbenpumpe gemäß Fig. 1 oder 2.
Fig. 4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung der Komponenten eines Emiassventils für eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe.
Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Kompressionsbereichs einer erfin- dungsgemäßen Kolbenpumpe.
Ausführungsformen der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe, die als Rückförderpumpe in einem Fahrzeug- bremssystem eingesetzt werden kann, umfasst im Wesentlichen die gleichen Komponenten wie die unter Bezugnahem auf Fig. 1 bis 3 beschriebene herkömmliche Kolbenpumpe 1. Daher werden hier zur Vermeidung von Textwiederholungen nur die wesentlichen Unterschiede zwischen der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe und der herkömmlichen Kolbenpumpe 1 gemäß Fig. 1 bis 3 detailliert beschrieben. Im Unterschied zur herkömmli- chen Kolbenpumpe 1 gemäß Fig. 1 bis 3, umfasst die erfindungsgemäße Kolbenpumpe eine verbesserte Rückstellfeder in Kombination mit einem Hochdruckdichtelement.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, umfasst das Einlassventil 25 der erfindungsgemäßen KoI- benpumpe analog zur herkömmlichen Kolbenpumpe 1 ein Käfigelement 31 , in dem eine
Einlassventilfeder 25.2 und ein Einlassventildichtelement 25.3, das beispielsweise als Dichtkugel ausgeführt ist, angeordnet ist, und einen korrespondierenden Einlassventilsitz 25.1, der an einem zweiten Kolbenelement 22.2 einer Kolbenbaugruppe 22 angeordnet ist, wobei das Einlassventildichtelement 25.3 durch eine Federkraft der Einlassventilfeder 25.2 dichtend in den korrespondierenden Einlassventilsitz 25.1 gedrückt werden kann.
Die Kolbenbaugruppe 22 umfasst ein erstes Kolbenelement 22.1 , das hier beispielhaft als zylindrische Nadelrolle ausgeführt ist, und das zweite Kolbenelement 22.2, wobei der Einlassventilsitz 25.1 aus einem verschleißfesten bzw. aus einem harten Material besteht. Im Unterschied zur herkömmlichen Kolbenpumpe 1 weist das Käfigelement 31 der erfin- dungsgemäßen Kolbenpumpe ein elastisches Hochdruckdichtelement 31.1 auf, das ausgeführt ist, um radial wirkende Kraftkomponenten F3 aufzunehmen und bei Drücken bis 100 bar über eine radiale Dichtlippe 31.2 und bei höheren Drücken über eine zusätzliche radiale Dichtfläche 31.3 gegen eine in Fig. 5 dargestellte Zylinderwand 28.4 abzudichten und über eine axiale Dichtfläche 31.5 gegen die Kolbenbaugruppe 22 axial abzudichten, d.h. gegen das zweite Kolbenelement 22.2, das an der axialen Dichtfläche 31.5 anliegt.
Das zweite Kolbenelement 22.2 nimmt im Unterschied zur herkömmlichen Kolbenpumpe 1 nur noch die axial wirkenden Kraftkomponenten Fl und F2 auf, so dass im zweiten Kolbenelement 22.2 eine Längsbohrung 24 und mit der Längsbohrung 24 korrespondie- rende Querbohrungen 23 eingebracht werden können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Käfigelement 31 mit dem elastischen Hochdruckdichtelement 31.1 und das zweite Kolbenelement 22.2 mit dem Einlassventilsitz 25.1 als Kunststoffspritzteile ausgeführt, wodurch in vorteilhafter Weise eine einfache, kostengünstige Herstellung der Bauelemente ermöglicht wird, wobei eine komplexe Formgestaltung möglich ist. Zudem ist das erste Kolbenelement 22.1 im dargestellten Ausführungsbeispiel fest mit dem zweiten
Kolbenelement 22.2 gekoppelt. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das erste Kolbenelement 22.1 lose mit dem zweiten Kolbenelement 22.2 gekoppelt werden. Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Ausführung des Einlassventils 25 in Kombination mit der Kolbenbaugruppe 22 eine extreme Kostenreduzierung der Kolbenpumpe und eine einfache Montage. Zudem stellt die erfindungsgemäße Kolbenpumpe ein ver- bessertes Saugverhalten, eine höhere Druckbeständigkeit und einen extrem kurzen Emiassbereich zur Verfügung.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist die Kolbenbaugruppe 22 mit dem Einlassventil 25 längsbeweglich in einem Zylinder 28 eines Kompressionsbereichs 40 geführt, wobei während eines Saughubs der Kolbenbaugruppe 22 Fluid durch die Querbohrungen 23 im zweiten Kolbenelement 22.2 radial angesaugt und über die mit den Querbohrungen 23 korrespondierende Längsbohrung 24 durch das geöffnete Einlassventil 25 in einen Kompressionsraum 28.1 geführt wird. Nach Erreichen eines oberen Totpunktes kehrt sich die Bewegungsrichtung der Kolbengruppe 22 um, so dass das zweite Kolbenelement 22.2 mit dem Einlassventilsitz 25.1 über das durch einen nicht dargestellten Exzenter angetriebene erste Kolbenelement 22.1 dichtend auf das Einlassventildichtelement 25.3 gedrückt wird und das Einlassventils 25 geschlossen wird. Nun erfolgt im Kompressionsraum 28.1 so lange ein Druckaufbau, bis der Druck im Kompressionsraum 28.1 größer als die Feder- kraft eines nicht dargestellten Auslassventils ist, wodurch das unter Druck stehende Fluid über eine Auslassöffhung 28.3 und das geöffnete Auslassventil aus dem Druckraum 28.1 in eine nicht dargestellte Auslassleitung geleitet wird.
Nach Erreichen des unteren Totpunktes kehrt sich die Bewegungsrichtung der Kolben- gruppe 22 wieder um, so dass das Auslassventil wieder schließt und der Ansaughub wieder beginnt, wobei eine Rückstellkraft F2 einer im Kompressionsraum 28.1 angeordneten Rückstellfeder 30, die als einfache Spiralfeder ohne angeschliffene Windungsenden ausgeführt ist, gegen einen radialen Auflagebereich 31.4 drückt, der am Hochdruckdichtelement 31.1 angeordnet ist. Die Rückstellkraft F2 wird über das Hochdruckdichtelement 31.1 und die axiale Dichtfläche 31.5 axial auf das zweite Kolbenelement 22.2, wodurch die Kolbenbaugruppe 22 wieder in Richtung oberer Totpunkt bewegt wird. Der radiale Aufnahmebereich 31.4 ist zur Aufnahme und Zentrierung einer oberen Endwindung 30.1 der Rückstellfeder beispielsweise als radiale Aufhahmenut ausgeführt, in der sich die als Spiralfeder ausgeführte Rückstellfeder 30 mit der oberen Endwindung 30.1 abstützt. Durch die Kombination der radialen Aufhahmenut 31.4 und der Dichtlippe 31.2 baut das
Hochdruckdichtelement 31.1 in vorteilhafter Weise sehr kurz. Über eine untere Endwindung 30.2 stützt sich die Rückstellfeder 30 auf einem Zylinderboden 28.2 ab. Hierbei weist der Zylinder 28 am Übergang zwischen der Zylinderwand 28.4 und dem Zylinderboden 28.2 zur Führung der Rückstellfeder 30 einen an die unter Endwindung 30.2 ange- passten Zylinderbodenradius 28.4 auf. Der Zylinderbodenradius 28.4 entspricht Vorzugs- weise einem Radius des Federdrahtes der Rückstellfeder 30. Durch die Ausführung ohne angeschliffene Endwindungen kann die als Spiralfeder ausgeführte Rückstellfeder 30 kostengünstig hergestellt werden. Zudem kann durch den Zylinderbodenradius 28.5 die Kerbspannung reduziert werden, wodurch der Zylinderboden 28.2 extrem dünn ausge- führt und die Bauteillänge in vorteilhafter Weise reduziert werden kann.
Wie weiter aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist die radiale Ringnut 31.4 am äußeren Rand als flexible Dichtlippe 31.2 ausgeformt, die den Kompressionsraum 28.1 zur Zylinderwand 28.4 druckdicht abschließt. Da das elastische Hochdruckdichtelement 31.1 zwischen der me- tallischen Rückstellfeder 30 und dem aus einem verschleißbeständigen und somit härteren
Material hergestellten zweiten Kolbenelement 22.2 angeordnet ist, wird die radiale Dichtfläche 31.3 druckbedingt aufgeweitet, so dass das Hochdruckdichtelement 31.1 mit seinem vollständigen radialen Außendurchmesser dichtend an der Zylinderwand 28.4 anliegt. Während der Kompression des in den Kompressionsraum 28.1 eingesaugten Fluids dichtet das Hochdruckdichtelement 31.1 über die radiale Dichtfläche 31.3 radial gegen die Zylinderwand 28.4 und durch die axiale Dichtfläche 31.5 gegen das zweite Kolbenelement 22.2 ab. Zusätzlich dichtet das Einlassventildichtelement 25.3 axial gegen den Einlassventilsitz 25.1 im ersten Kolbenelement 22.2 ab.
In der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe werden die Bauteilgrößen des Hochdruckdichtelements und des Zylinders in vorteilhafter Weise reduziert. Durch die Ausführung ohne angeschliffene Endwindungen kann die als Spiralfeder ausgeführte Rückstellfeder kostengünstig hergestellt werden. Insgesamt ermöglicht die Erfindung eine kostengünstige und bauraumoptimierte Kolbenpumpe mit einfach herzustellenden Bauteilen, die bei- spielsweise als Kunststoffspritzteile ausgeführt sind, wobei das Hochdruckdichtelement mit Unterstützung durch umliegende Bauteile bis 500 bar hochdruckfest ist, wobei die Dichtfunktion im Niederdruckbereich unter 100 bar durch die Dichtlippe am Hochdruckdichtelement ausgeführt wird.
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Claims

Ansprüche
1. Kolbenpumpe mit einer Kolbenbaugruppe (22), die mindestens eine Querbohrung (23) und eine mit der mindestens einen Querbohrung (23) korrespondierende Längsbohrung (24) aufweist, einem Zylinder (28), in welchem die Kolbenbaugruppe (22) längsbeweglich geführt ist, und einem Einlassventil (25), das ein Käfigelement (31), in dem eine Emiassventilfeder (25.2) und ein Einlassventildichtelement (25.3) angeordnet ist, und einen korrespondierenden Einlassventilsitz (25.1) umfasst, der an der Kolbenbaugruppe (22.2) angeordnet ist, wobei das Einlassventildichtelement (25.3) durch eine Federkraft der Ein- lassventilfeder (25.2) dichtend in den korrespondierenden Einlassventilsitz (25.1) drückbar ist, um die Längsbohrung (24) zu verschließen, wobei über die in der Kolbenbaugruppe (22) angeordnete mindestens eine Querbohrung (23) Fluid ansaugbar ist, das durch die Längsbohrung (24) über das Einlassventil (25) in einen Kompressionsraum (28.1) leitbar ist, in dem eine Rückstellfeder (30) für die Kolbenbaugruppe (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (30) als einfache zylindrische Spiralfeder ausgeführt ist, die sich axial mit einer oberen Endwindung (30.1) am Käfigelement (31) und mit einer unteren Endwindung (30.2) an einem Zylinderboden (28.2) abstützt, wobei das Käfigelement (31) ein elastisches Hochdruckdichtelement (31.1) aufweist, das zu einer Zylinderwand (28.4) hin einen radialen Auflagebereich (31.4) zur Aufnahme und Zentrierung der oberen Endwindung (10.1) der Rückstellfeder (30) aufweist, und wobei der Zylinder
(28) am Übergang zwischen der Zylinderwand (28.4) und dem Zylinderboden (28.2) zur Führung der Rückstellfeder (30) einen an die unter Endwindung (30.2) angepassten Zylin- derbodenradius (28.4) aufweist.
2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderbodenradius
(28.4) einem Radius des Federdrahtes der Rückstellfeder (30) entspricht.
3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Auflagebereich (31.4) als radiale Aufhahmenut (31.4) ausgeführt ist.
4. Kolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Aufhahmenut (31.4) am äußeren Rand als flexible Dichtlippe (31.2) ausgeformt ist, die den Kompressionsraum (28.1) zur Zylinderwand (28.4) druckdicht abschließt.
5. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Hochdruckdichtelement (31.1) ausgeführt ist, um radial wirkende Kraftkomponenten aufzunehmen und den Kompressionsraum (28.1) über eine radiale Dichtfläche (31.3) gegen die Zylinderwand (28.4) abzudichten, wobei die radiale Dichtfläche (31.3) durch eine druckbedingte Aufweitung des Hochdruckdichtelements (31.1) ausformbar ist.
6. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckdichtelement (31.1) über eine axiale Dichtfläche (31.5) gegen die Kolbenbaugruppe (22) axial abdichtet.
7. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbaugruppe (22) ein erstes Kolbenelement (22.1) und ein zweites Kolbenelement (22.2) umfasst, wobei der Einlassventilsitz (25.1) aus einem verschleißfesten Material besteht und am zweiten Kolbenelement (22.1) angeordnet ist, das axial wirkende Kraftkomponen- ten aufnimmt, wobei im zweiten Kolbenelement (22.1) die mit der Längsbohrung (24) korrespondierende mindestens eine Querbohrung (23) eingebracht ist, und wobei das elastische Hochdruckdichtelement (31.1) über die axiale Dichtfläche (31.5) gegen das zweite Kolbenelement (22.1) axial abdichtet.
8. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Käfigelement (31) mit dem elastischen Hochdruckdichtelement (31.1) und das zweite Kolbenelement (22.2) als Kunststoffspritzteile ausgeführt sind.
9. Kolbenpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kolben- element (22.1) als zylindrische Nadelrolle ausgeführt ist.
10. Bremssystem für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch eine Rückförderpumpe, die als Kolbenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt ist.
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