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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eines Fahrzeugbremssystems, mit einem Förderelement zum Fördern von Fluid mittels Druckaufbau und einer Zuführung zum Zuführen von Fluid zum Förderelement sowie einer Abführung zum Abführen des Fluids vom Förderelement.
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In Fahrzeugbremssystemen, wie beispielsweise einem Antiblockiersystem (ABS), werden Pumpen zur Förderung von Druckmitteln benötigt. Bei den Druckmitteln handelt es sich meist um Fluide, wie beispielsweise Bremsflüssigkeit. Typische Pumpen für derartige Fahrzeugbremssysteme umfassen ein zylinderförmiges Gehäuse, welches als Lauffläche für einen darin befindlichen Kolben dient. Der Kolben dient zur Verdichtung des Druckmittels. Zudem befinden sich am Gehäuse Ein- und Auslassventile für das Druckmittel. Dichtelemente an bzw. in der Pumpe werden benötigt um Leckagen zu vermeiden bzw. zu verringern.
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Die Ein- und Auslassventile dienen der Steuerung des Druckmittelflusses während der mit dem Kolben erzielten Verdichtungsphase. Das Einlassventil verhindert, dass während der Verdichtungsphase das Druckmittel nicht in den Ansaugbereich zurückströmt. Das Auslassventil verhindert eine Rückströmung des Druckmittels von der Druck- bzw. Verdichtungsseite in den Pumpeninnenraum. Die Ein- und Auslassventile sind typischerweise als federbelastete Kugelventile ausgebildet.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist eine Pumpe, insbesondere eines Fahrzeugbremssystems, mit einem Förderelement zum Fördern von Fluid mittels Druckaufbau und einer Zuführung zum Zuführen von Fluid zum Förderelement sowie einer Abführung zum Abführen des Fluids vom Förderelement, geschaffen. Die Zuführung und/oder die Abführung ist dabei mit einem Umformteil gestaltet.
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Umformteile werden rein durch plastische Formgebung und nicht etwas durch zerspanende Formgebung hergestellt. Sie sind sehr kostengünstig herstellbar, da die dafür nötigen Umformprozesse der plastischen Formgebung, wie z. B. Pressen in eine Form oder Stanzen, zeitlich kurz gehalten werden können. Außerdem fällt dabei keine bzw. wenig Werkzeugabnutzung an. Auch eine Gratbildung und eine Gefährdung durch anhaftende Späne können weitgehend vermieden werden. Die Gefahr, die von im System anhaftenden Spänen ausgeht, ist gerade bei Fahrzeugbremsanlagen von Bedeutung.
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Das erfindungsgemäße Umformteil, für die Zuführung und/oder die Abführung des Fluids in der Pumpe, ist vorzugsweise im Wesentlichen becherförmig gestaltet. Bei der Becherform handelt es sich um eine besonders gut mittels Umformen herstellbare Form. Sie ist sehr gut geeignet, um im Inneren des Bechers ein Bauteil einzufassen und zusammen mit diesem Strömungswege zu definieren. Vorteilhaft erfolgt daher die Zuströmung vom Becherrand axial hinein in die Becherform. Die Abströmung erfolgt bevorzugt durch den Becherboden zentral aus der Becherform heraus.
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Vorteilhaft ist ferner das Umformteil mit einem Zuströmabschnitt, einem Abströmabschnitt und einem diese gegeneinander abdichtenden Dichtabschnitt gestaltet. Das Umformteil ist dazu vorzugsweise mit Vertiefungen und/oder Erhöhungen gestaltet, so dass sich allein durch das Umformteil oder durch Zusammenwirken von diesem mit anderen Bauteilen an bzw. in Abschnitten dieser Bauteile Leitungen bzw. Kanäle ergeben. Leitungen und Kanäle können so ohne Fräs- oder Bohrverfahren hergestellt werden.
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Ferner ist vorzugsweise bei der Pumpe ein Pumpenzylinder vorgesehen, der von dem Umformteil umgriffen ist. Derart gestaltet, können die Leitungen und Kanäle so besonders einfach, insbesondere in Längsrichtung des Pumpzylinders, zwischen diesem und dem ihn umgebenden Umformteil angeordnet sein.
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Das Umformteil umgreift den Pumpenzylinder besonders vorteilhaft über einen Abschnitt seiner Längserstreckung. Der Zulauf befindet sich an einem Abschnitt seiner Längserstreckung. Die Fluidführung erstreckt sich entlang des Pumpenzylinders zu einem anderen Abschnitt, an dem das Fluid in das Innere des Pumpenzylinders geleitet wird.
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Bevorzugt sind bei der Pumpe ein Pumpenzylinder, ein Einlassventil und ein Auslassventil vorgesehen, und das Einlassventil sowie das Auslassventil sind an einem Stirnende des Pumpenzylinders angeordnet. Das Ein- und Auslassventil werden so auf einen Bereich konzentriert. Dieser Bereich ist zwei Funktionen zusammengefasst, ohne dass sich der Einlass und der Auslass des Fluids gegenseitig negativ beeinflussen. Auch die Leitungsführung wird auf diesen Bereich konzentriert. Somit sind kurze Leitungswege verwirklicht und es entstehen nur geringe Strömungsverluste. Ferner ergibt sich daraus eine besonders kompakte Bauweise.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Einlassventil als Scharnierventil gestaltet. Das Einlassventil kann dabei mit einer Klappe, einer schwenkbaren Platte bzw. Lasche, oder einer Manschette als Schließelement gestaltet sein. Scharniere dienen zum Führen des Schließelements während dessen Schwenk- bzw. Klappbewegung. Dies stellt eine sehr kompakte und kostengünstige Gestaltung des Einlassventils dar. Besonders vorteilhaft ist eine derartiges Einlassventil an einer Stirnseite eines Pumpenzylinders anzuordnen. Ferner ist das Einlassventil bevorzugt als Ringelement gestaltet, das mehrere an dem Ring beabstandet angeordnete Öffnungen wahlweise abdeckt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Einlassventil als Sitzventil mit einem Ventilsitz und einem Ventilkörper bzw. Schließkörper gestaltet. Eine Öffnung im Ventilsitz ist mittels des Ventilkörpers verschließbar, welcher sich dazu an den Ventilsitz anlegt und dort abdichtet. Vorzugsweise ist der Ventilkörper federnd gegen den Ventilsitz vorgespannt. Der Ventilkörper ist bevorzugt mit einer Kugel gestaltet, insbesondere mit federnder Vorspannung mittels einer Schraubenfeder.
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Die erfindungsgemäße Pumpe ist ferner, besonders vorteilhaft, mit einem Förderelement zum Fördern von Fluid mittels Druckaufbau und einem Zylinder zum Aufnehmen des Förderelements ausgestattet, wobei der Zylinder mit einem Umformteil gestaltet ist. Es werden damit die oben bereits genannten Vorteile der Umformung im Gegensatz zu einer zerspanenden Herstellung erzielt.
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Bei der Pumpe ist das Umformteil bevorzugt becherförmig gestuft gestaltet. Die gestufte Becherform schafft Innenräume mit unterschiedlich großen Querschnittsflächen, die vorteilhaft für unterschiedliche Funktionsbereiche genutzt werden können. Vorzugsweise ist dabei ein erster Bereich mit großer Querschnittsfläche gestaltet, in dem eine Abdichtung zu einem benachbarten Exzenterantrieb angeordnet ist. Insbesondere ist in diesem ersten Bereich auch ein Fördermittel, besonders bevorzugt in Gestalt einer Membran, angeordnet. Vorteilhaft ist ferner ein zweiter Bereich mit kleinerer Querschnittsfläche vorgesehen, in dem ein das Fördermittel federnd abstützendes Federelement angeordnet, positioniert und gehaltert ist.
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Der Boden der Becherform kann vorteilhaft als Fläche zum Ausformen von Öffnungen für ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil verwendet werden. Die Öffnungen können durch einen einfachen Stanzvorgang mit hoher Maßgenauigkeit hergestellt werden. Auch Dichtflächen, insbesondere eine Sitzfläche für einen Schließkörper eines Auslassventils, können vorteilhaft auf diese Weise ausgebildet werden.
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In der Pumpe ist besonders vorteilhaft ein Fördermittel in Gestalt einer Membran vorgesehen. Die Verwendung einer Membran zur Förderung von Fluid ermöglicht eine kompakte Bauweise der Pumpe. Im Weiteren kann sich keine Leckage ergeben, wie sie sonst an Gleitdichtungen von Kolbenpumpen auftritt. Vorzugsweise ist die Membran mit Stahl oder einem oder mehreren Elastomeren gestaltet. Die Membran ist bevorzugt mittels eines Halterings in der Becherform des Umformteils befestigt. Der Haltering wird vorzugsweise eingeklebt oder eingepresst.
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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 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Pumpe,
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2 einen Längsschnitt der Pumpe gemäß 1,
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3 einen perspektivischen Längsschnitt eines ersten Umformteils der Pumpe gemäß 1 und
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4 einen perspektivischen Längsschnitt eines zweiten Umformteils der Pumpe gemäß 1.
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In 1 ist eine Pumpe 10, insbesondere für ein Fahrzeugbremssystem, dargestellt, die als erstes Umformteil einen becherförmigen Pumpenzylinder 12 umfasst. In dem Pumpenzylinder 12 befindet sich ein Förderelement 14 in Gestalt einer kreisrunden Membran, die in ihrem Zentrum mit einem Stößel 16 gekoppelt ist und an ihrem radial äußeren Rand mit dem Pumpenzylinder 12 gekoppelt ist. Ferner umfasst die Pumpe 10 ein weiteres becherförmiges Umformteil 18.
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Der Pumpenzylinder 12 ist gestuft mit einem kreiszylindrischen Abschnitt 19 mit großem Radius und einem kreiszylindrischen Abschnitt 20 mit vergleichsweise kleinem Radius gestaltet. Das Umformteil 18 ist ebenfalls gestuft mit einem kreiszylindrischen Abschnitt 21 mit großem Radius und einem kreiszylindrischen Abschnitt 22 mit vergleichsweise kleinem Radius gestaltet.
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Der Abschnitt 21 hat im Wesentlichen eine zum Abschnitt 20 korrespondierende zylindrische Form und ist auf den Abschnitt 20 gesteckt oder gepresst. Der Abschnitt 20 weist ferner drei über den Umfang des Abschnitts 20 gleichmäßig verteilte Einbuchtungen 23 auf, welche jeweils in Axialrichtung des Abschnitts 20 bzw. der Pumpe 10 je einen Kanal bzw. Spalt 24 zwischen dem Pumpenzylinder 12 und dem Umformteil 18 erzeugen. Durch diese Spalte 24 kann Bremsflüssigkeit als Fluid in das Innere des Pumpenzylinders 12 gelangen.
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Ausgelöst wird der Pumpvorgang bzw. Fördervorgang der Pumpe 10 durch eine externe Anregung des Stößels 16 und dem damit verbundenen Förderelement 14, welches im Abschnitt 19 angeordnet ist. Die Anregung erfolgt vorzugsweise mittels eines Nockens oder eines Exzenters, der derart auf den Stößel 16 einwirkt, dass dieser sich in axialer Richtung des Pumpenzylinders 12 hin und her bewegt.
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In 2 sind weitere Details der Pumpe 10 veranschaulicht. Zu sehen ist eine Rückstellfeder 26, ein Förderraum 28 ein Dichtungselement 30, eine Einlassöffnung 32, ein Dichtungselement 34, eine Dichtungsfeder 36, eine Auslassöffnung 38, eine Förderöffnung 40 sowie eine Leitung 42.
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Die Einlassöffnung 32 und das Dichtungselement 30 bilden zusammen ein Einlassventil 44. Die Auslassöffnung 38 und das zweite Dichtungselement 34 bilden zusammen ein Auslassventil 46.
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Ferner ist an dem Umformteil 18 ein Vorsprung 48 ausgebildet, welcher auf dem Pumpenzylinder 12, stirnseitig auf dessen Förderbereich 20, aufliegt, und damit eine Dichtstelle 50 bildet.
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Zu sehen ist in 2 ferner zwischen dem Abschnitt 20 des Pumpenzylinders 12 und dem Abschnitt 21 des Umformteils 18 einer der drei Spalte 24, welcher eine der Leitungen 42 bildet. Durch diese Leitungen 42 kann Bremsflüssigkeit von außen zu den Einlassventilen 44 gelangen. Passend zu den drei Spalten 24 sind an der Stirnfläche des becherförmigen Pumpenzylinders 12 die drei Einlassöffnungen 32 angeordnet. Die Bremsflüssigkeit gelangt so von außen zunächst vor das Dichtungselement 30. Das Dichtungselement 30 ist als Ringscheibe gestaltet, welche alle drei Einlassöffnungen 32 überdecken und auf diese Weise verschließen kann. Das Dichtungselement 30 ist mittels der Rückstellfeder 26 gegen die Stirnseite des Pumpenzylinders 12 gedrängt und auf diese Weise dort zusätzlich gehalten.
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Ferner ist in 2 das als Membran gestaltete Förderelement 14, welches mit dem Stößel 16 gekoppelt ist, besonders gut im Schnitt zu erkennen. Mittels der Rückstellfeder 26, die wie bereits beschrieben das Dichtungselement 30 vorspannt, ist auch der Stößel 16 in entgegen gesetzter Richtung vorgespannt. Mit anderen Worten ist die Rückstellfeder 26 an einem Ende mit dem Stößel 16 und am anderen Ende mit dem Dichtungselement 30 gekoppelt. Derart wirkt die Federkraft auf Stößel 16 und Dichtungselement 30.
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Beim Ansaugen von Bremsflüssigkeit in die Pumpe 10 wird mittels des Förderelements 14 am Dichtungselement 30 ein Sog erzeugt, so dass sich das Dichtungselement 30 die Einlassöffnungen 32 frei gibt, damit die Bremsflüssigkeit in den Förderraum 28 eintreten kann.
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Nachfolgend wird der Stößel 16 mit dem daran befestigten Förderelement 14 axial in Richtung Auslassöffnung 38 der Pumpe 10 gedrückt. Dabei baut sich im Förderraum 28 Druck auf. Diese Druckkraft verschließt das Einlassventil 44, indem sie das erste Dichtungselement 30 an die Stirnseite des Pumpenzylinders 12 mit den dortigen Einlassöffnungen 32 presst. Ferner drückt die Druckkraft das Fluid im Förderraum 28 durch die Auslassöffnung 38 in Richtung des Dichtungselements 34. Dieses Dichtungselement 34 wird vom zugehörigen Ventilsitz an der Auslassöffnung 38 abgehoben und die Bremsflüssigkeit kann vorbei am Dichtungselement 34 aus der Förderöffnung 40 austreten. Das Dichtungselement 34 ist dabei mittels der Dichtungsfeder 36 gegen die Auslassöffnung 38 vorgespannt.
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Die Einlassöffnungen 32 und die Auslassöffnung 38 sind außerhalb des Pumpenzylinders 12 durch die Dichtstelle 50 voneinander getrennt. Somit kann die Bremsflüssigkeit, nachdem sie die Auslassöffnung 38 passiert hat, nicht zurück in die Leitungen 42 und/oder den Förderraum 28 gelangen.
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In 3 sind die gewölbten Einbuchtungen 23 gesondert dargestellt, welche in Verbindung mit dem darüber angeordneten Umformteil 18 die Leitungen 42 bilden. Darüber hinaus sind die Einlassöffnungen 32 und die Auslassöffnung 38 gezeigt, welche stirnseitig am Förderraum 28 angeordnet sind.
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In 4 ist der Vorsprung 48 zum Abdichten des Einlassbereichs der Pumpe 10 gegenüber deren Auslassbereich gut zu erkennen. Der Vorsprung 48 ist als Ansatz bzw. Stutzen im Wesentlichen kreisrund ausgebildet. Dieser Vorsprung 48 liegt auf einer kreisrunden Fläche auf, welche sich zwischen den Einlassöffnungen 32 und der Auslassöffnung 38 stirnseitig am Pumpenzylinder 12 befindet. Dadurch wird die bereits erwähnte Dichtstelle 50, und damit die Abdichtung der Fluidzuführung und der Fluidabführung gebildet.