DE10123038A1 - Führungsring-Anordnung - Google Patents
Führungsring-AnordnungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Führungsring-Anordnung für beispielsweise einen Kolben (16) einer Kolbenpumpe (12) einer hydraulischen, eine Schlupfregeleinrichtung aufweisenden Fahrzeugbremsanlage. Die Erfindung schlägt vor, einen Führungsring (30) aus einem insbesondere plastisch verformbaren Kunststoff in eine einen Ringsitz (26) bildende Nut neben einem auf einer Druckseite (36) des Führungsrings (30) angeordneten Dichtring (28) anzuordnen und eine Stirnseite (32) auf einer der Druckseite abgewandten Stirnseite des Führungsrings (30) ebenso wie eine zugeordnete Nutwangenfläche (34) konisch auszubilden. Bei einer Druckbeaufschlagung des Dichtrings (28) bewirkt die konische Stirnseite (32) eine Durchmesserverengung des Führungsrings (30) und dadurch eine selbsttätige Verkleinerung eines Führungsspiels des Führungsrings (30). Ein Spalt zwischen dem Kolben (16) und dem Führungsring (30) wird dauerhaft, auch bei Abnutzung des Führungsrings (30), vermieden und auf diese Weise eine Extrusion des Dichtrings (28) in einen solchen Spalt bei Beaufschlagung mit hohem Druck verhindert.
Description
Die Erfindung betrifft eine Führungsring-Anordnung gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Führungsringe werden verwendet zur radialen Führung beispielsweise eines
Kolbens einer Kolbenpumpe, also zur axial verschieblichen Führung des
Kolbens. Beispielsweise bei Kolbenpumpen hydraulischer Fahrzeug
bremsanlagen ist es bekannt, einen meistens aus Kunststoff bestehenden
Führungsring in eine Ringstufe in einer Pumpenbohrung in einem
Pumpengehäuse einzusetzen. Die Ringstufe der Pumpenbohrung bildet einen
Ringsitz für den Führungsring. Der Führungsring führt den Pumpenkolben
verschleiß- und reibungsarm axial verschieblich, also radial, in der Pumpen
bohrung. Problem dabei ist, dass eine sehr enge Durchmessertoleranz eines
Innendurchmessers des Führungsrings eingehalten werden muss, um einen
Spalt zwischen Kolben und Führungsring zu vermeiden, in den bei hohem Druck
ein am Führungsring anliegender Dichtring hineinextrudieren würde. Ein hoher
Druck von über 100 bar kann bei bestimmten Schaltzuständen hydraulischer,
eine Schlupfregelung aufweisender Fahrzeugbremsanlagen auch auf einer
Saugseite der Kolbenpumpe auftreten. Um die erforderliche
Durchmessertoleranz einhalten zu können ist es notwendig, den Führungsring
nach dem Einsetzen in den Ringsitz zu kalibrieren, was einen zusätzlichen
Aufwand bedeutet. Auch durch Verschleiß während der Laufzeit der
Kolbenpumpe kann es zu einem Spalt zwischen dem Kolben und dem
Führungsring mit der genannten Folge des Extrudierens des Dichtrings in den
Spalt zwischen Kolben und Führungsring kommen.
Bei der erfindungsgemäßen Führungsring-Anordnung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 ist eine einer Druckseite abgewandte Stirnseite des Führungsrings
konisch. Mit Druckseite oder auch druckseitiger Stirnseite wird im Rahmen der
Erfindung diejenige Seite bezeichnet, die mit einem zumindest zeitweise unter
Überdruck stehenden Medium beaufschlagt ist. Im Falle einer Kolbenpumpe
einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ist die Druckseite oder druckseitige
Stirnseite des Führungsrings unmittelbar oder mittelbar beispielsweise über
einen Dichtring mit von der Kolbenpumpe geförderter Bremsflüssigkeit
beaufschlagt, die bei bestimmten Schaltzuständen auch auf einer Saugseite der
Kolbenpumpe einen Druck von 100 bar oder mehr aufweisen kann. Grundsätzlich
kann die der Druckseite abgewandte Stirnseite des Führungsrings ebenfalls mit
Bremsflüssigkeit beaufschlagt sein, die allerdings auf dieser Seite des
Führungsrings unter geringerem Druck, beispielsweise Umgebungsdruck steht.
Üblicherweise kommt die der Druckseite abgewandte Stirnseite des
Führungsrings nicht mit einem mit der Kolbenpumpe zu fördernden Medium,
beispielsweise Bremsflüssigkeit, das zumindest zeitweise unter Überdruck stehen
kann, in Berührung. Sondern die der Druckseite abgewandte Stirnseite ist
beispielsweise mit unter Umgebungsdruck stehender Luft beaufschlagt. Mit
Überdruck wird ein höherer, insbesondere erheblich höherer Druck als der
Umgebungsdruck bezeichnet.
Der Ringsitz der erfindungsgemäßen Führungsring-Anordnung weist eine
komplementäre, hohlkonische Gegenfläche auf, gegen die der Führungsring
gedrückt wird, wenn er auf seiner Druckseite mit Druck beispielsweise durch das
mit der Kolbenpumpe zu fördernde Medium beaufschlagt wird. Im
Zusammenwirken mit der konischen Stirnseite des Führungsrings bewirkt die
hohlkonische Gegenfläche des Ringsitzes eine Durchmesserverengung des
Führungsrings, ein Innendurchmesser des Führungsrings passt sich selbsttätig
an einen Durchmesser des Kolbens an, eine radiale Führung mit hoher
Genauigkeit und kleiner Toleranz wird erreicht. Ein Kalibrieren des
Führungsrings nach dem Einsetzen in den Ringsitz erübrigt sich.
Die erfindungsgemäße Führungsring-Anordnung weist eine selbsttätige
Führungsspiel-Einstellung auf. Vergrößert sich das Führungsspiel der
Führungsring-Anordnung durch Verschleiß, erfolgt eine selbsttätige
Verkleinerung des Führungsspiels bei einer Druckbeaufschlagung des
Führungsrings auf dessen Druckseite, so dass eine Spaltbildung zwischen
Kolben und Führungsring durch Verschleiß vermieden wird.
Die erfindungsgemäße Führungsring-Anordnung ist nicht auf die radiale Führung
des Kolbens einer Kolbenpumpe beschränkt, sie eignet sich allgemein zur
radialen Führung axial verschieblicher, prismatischer oder drehender Bauteile
wie Wellen in einer Bohrung. Die Erfindung umfasst deswegen allgemein die
radiale Führung axial verschieblicher und/oder drehbarer Bauteile. Unter
prismatisch ist ein Bauteil mit zumindest abschnittsweise im Bereich der Führung
über seine Länge gleichbleibendem (rundem oder eckigem) Querschnitt zu
verstehen. Die der Druckseite abgewandte Stirnseite des Führungsrings muss
nicht zwingend konisch sein, sie kann beispielsweise auch ballig oder hohlrund
geformt sein. Wesentlich ist, dass die der Druckseite abgewandte Stirnseite so
geformt ist, dass sie im Zusammenwirken mit der Gegenfläche des Ringsitzes
eine Durchmesserverengung des Führungsrings bei Druckbeaufschlagung auf
der Druckseite bewirkt. Es sollen daher auch solche, beispielsweise ballige oder
hohlrunde Stirnseiten des Führungsrings und komplementäre Gegenflächen des
Ringsitzes als konisch bzw. hohlkonisch im Sinne der Erfindung verstanden
werden.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Gemäß Anspruch 2 ist auf der Druckseite des Führungsrings ein Dichtring
angeordnet, die Druckbeaufschlagung des Führungsrings erfolgt also mittelbar
über den Dichtring, der Führungsring selbst ist nicht unmittelbar mit dem
zumindest zeitweise unter Überdruck stehenden Medium beaufschlagt. Diese
Ausgestaltung der Erfindung hat den Vorteil, dass für den Dichtring und für den
Führungsring unterschiedliche, für die Dicht- bzw. Führungsfunktion geeignete
Werkstoffe Verwendung finden können, wodurch eine dauerhaft gute Abdichtung
und Führung erreichbar sind. Bei der Verwendung eines zusätzlichen Dichtrings
weist die erfindungsgemäße Führungsring-Anordnung den Vorteil auf, dass sie
durch die Vermeidung eines Spalts zwischen dem Kolben oder der Welle und
dem Führungsring eine Extrusion des Dichtrings in einen solchen Spalt bei
Beaufschlagung des Dichtrings mit hohem Druck vermeidet. Gerade ein hoher
Druck bewirkt die beschriebene Durchmesserverengung des Führungsrings und
vermeidet dadurch auch bei Verschleiß des Führungsrings einen Spalt zwischen
Führungsring und Kolben bzw. Welle.
Vorzugsweise besteht der Führungsring aus einem plastisch verformbaren
Material (Anspruch 3). Dies hat den Vorteil, dass eine Durchmesserverengung
des Führungsrings durch Druckbeaufschlagung auf der Druckseite des
Führungsrings zumindest teilweise bleibend ist. Hat sich der Führungsring durch
Druckbeaufschlagung auf den Durchmesser des Kolbens oder der Welle verengt,
weitet er sich bei nachlassendem Druck nicht oder nur gering wieder auf.
Ein bevorzugtes Material für den Führungsring ist PTFE (Polytetrafluorethylen),
dem zur Verbesserung der Gleiteigenschaften Grafit beigemischt sein kann.
PTFE ist ein unter Druck fließfähiges Material mit den gewünschten plastischen
Eigenschaften, das eine Durchmesserverengung beibehält. Zudem weist PTFE
eine geringe Reibung und geringen Verschleiß auf und eignet sich deswegen als
Material für den Führungsring.
Gemäß Anspruch 5 ist der Führungsring im Bereich eines exzenterseitigen
Endes eines Kolbens einer Kolbenpumpe, also im Bereich ihrer Saugseite
vorgesehen. Auf der Exzenterseite herrscht üblicherweise Umgebungsdruck,
wogegen auf der Saugseite der Kolbenpumpe zeitweise ein hoher Druck von
über 100 bar herrschen kann. Insbesondere ist die erfindungsgemäße
Führungsring-Anordnung für eine Kolbenpumpe einer hydraulischen
Fahrzeugbremsanlage vorgesehen (Anspruch 6).
Die erfindungsgemäße Führungsring-Anordnung ist insbesondere für eine
Saugseite einer Kolbenpumpe in einer Bremsanlage eines Fahrzeugs
vorgesehen, die beim Steuern des Drucks in Radbremszylindern verwendet wird.
Je nach Art der Bremsanlage werden für derartige Bremsanlagen die
Kurzbezeichnungen ABS bzw. ASR bzw. FDR bzw. EHB verwendet. In der
Bremsanlage dient die Pumpe beispielsweise zum Rückfördern von Brems
flüssigkeit aus einem Radbremszylinder oder aus mehreren Radbremszylindern
in einen Hauptbremszylinder (ABS) und/oder zum Fördern von Bremsflüssigkeit
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 bevorzugt ausgewählten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine
erfindungsgemäße Führungsring-Anordnung eines Kolbens einer Kolbenpumpe.
Die Zeichnung ist als vereinfachte und schematisierte Darstellung zu verstehen.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Führungsring-Anordnung 10 in einer
Kolbenpumpe 12 einer hydraulischen, eine Schlupfregeleinrichtung
aufweisenden Fahrzeugbremsanlage. Da derartige Kolbenpumpen 12 in Aufbau
und Funktion dem Fachmann an sich geläufig und dies nicht der eigentliche
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ist in Fig. 1 lediglich der die
Führungsring-Anordnung 10 aufweisende Bereich der Kolbenpumpe 12
dargestellt und soll nachfolgend nur dieser Bereich erläutert werden. Die
Kolbenpumpe 12 ist in einem Hydraulikblock der Fahrzeugbremsanlage
untergebracht, wobei der Hydraulikblock ein Pumpengehäuse 14 bildet. In dem
Hydraulikblock 14 sind in an sich bekannter Weise weitere hydraulische
Bauelemente wie insbesondere Magnetventile zur Brems- und Schlupfregelung
untergebracht und hydraulisch miteinander und mit der Kolbenpumpe 12
verschaltet.
In dem das Pumpengehäuse 14 bildenden Hydraulikblock ist eine
Pumpenbohrung 15 angebracht, in der ein Kolben 16 der Kolbenpumpe 12 axial
verschieblich aufgenommen ist. An einem Stirnende des Kolbens 16 ist ein
elektromotorisch rotierend antreibbarer Exzenter 18 angeordnet, an dessen
Umfang der Kolben 16 mit seiner Stirnseite anliegt. Durch rotierenden Antrieb
des Exzenters 18 wird der Kolben 16 zu einer axial hin- und hergehenden
Hubbewegung angetrieben, die in von Kolbenpumpen an sich bekannter Weise
eine Förderung von Fluid bewirkt. Ein Fluideinlaß erfolgt durch den Kolben 16
hindurch, der zu diesem Zweck mit einer axialen Sackbohrung 20 und mit die
Sackbohrung 20 kreuzenden Querbohrungen 22 versehen ist. Im Bereich der
Querbohrungen 22 weist die Pumpenbohrung 15 zur Bildung eines Ringspalts
zwischen dem Kolben 16 und dem Pumpengehäuse 14 eine Durchmesser
erweiterung auf. Etwa in Höhe der Querbohrungen 22 des Kolbens 16 mündet
eine Einlaßbohrung 24 in die Pumpenbohrung 15. Die Einlaßbohrung 24 ist
radial zur Pumpenbohrung 15 im Pumpengehäuse 14 angebracht.
Zwischen dem Exzenter 18 und den Querbohrungen 22 im Kolben 16 bzw.
zwischen dem Exzenter 18 und der Einlaßbohrung 24 im Pumpengehäuse 14
weist die Pumpenbohrung 15 eine Nut 26 auf, in die ein Quadring 28 als
Dichtungsring 28 und ein Führungsring 30 eingesetzt sind. Der Führungsring 30
ist exzenterseitig zum Dichtring 28 und der Dichtring 28 pumpeneinlaßseitig zum
Führungsring 30 angeordnet. Die Nut 26 bildet einen Ringsitz für den Dichtring
28 und den Führungsring 30 und wird nachfolgend als solcher bezeichnet. Der
Dichtring 28 besteht aus Gummi, der Führungsring 30 aus einem plastisch
verformbaren, unter Druck fließfähigen Kunststoff, insbesondere aus PTFE
(Polytetrafluorethylen).
Eine dem Exzenter 18 zugewandte Stirnseite 32 des Führungsrings 30 ist
konisch, eine dieser Stirnseite 32 zugewandte Nutwangenfläche 34 des
Ringsitzes 26 ist komplementär zur Stirnseite 32 des Führungsrings 30, sie ist
hohlkonisch. Die hohlkonische Nutwangenfläche 34 bildet eine Gegenfläche 34
für die konische Stirnseite 32 des Führungsrings 30 und wird nachfolgend als
solche bezeichnet.
Im Pumpeneinlaß, also in der Einlassbohrung 24 und der Pumpenbohrung 15
kann abhängig von einem Schaltzustand der Schlupfregeleinrichtung der
hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ein Druck von über 100 bar herrschen. Die
Pumpenbohrung 15 wird deswegen auch als Druckraum 17 bezeichnet. Eine dem
Druckraum 17 zugewandte Seite des Dichtrings 28, die mit dem Fluid aus dem
Druckraum 17, das zeitweise unter einem Druck von über 100 bar stehen kann,
beaufschlagt ist, wird als Druckseite oder druckseitige Stirnseite des Dichtrings
bezeichnet. Eine dem Dichtring 28 zugewandte Stirnseite 36 des Führungsrings
30 wird als Druckseite oder druckseitige Stirnseite des Führungsrings
bezeichnet, da die dem Dichtring 28 zugewandte Stirnseite 36 des Führungsrings
mittelbar über den Dichtring 28 mit dem im Druckraum 17 herrschenden Druck
beaufschlagt wird.
Diese Druckbeaufschlagung des Führungsrings 30 über den Dichtring 28 drückt
den Führungsring 30 axial in Richtung des Exzenters 18 und damit die der
Druckseite und dem Druckraum 17 abgewandte, konische Stirnseite 32 des
Führungsrings 30 gegen die hohlkonische Gegenfläche 34 des Ringsitzes 26.
Über die hohlkonische Gegenfläche 34 des Ringsitzes 26 und die konische
Stirnseite 32 des Führungsrings 30 wird der Führungsring 30 über seinen
gesamten Umfang radial nach innen im Sinne einer Durchmesserverengung
beaufschlagt. Dies bewirkt, dass sich bei einer Druckbeaufschlagung des
Dichtrings 28 und über diesen eine Druckbeaufschlagung des Führungsrings 30
durch Fluid im Einlaß der Kolbenpumpe 12 der Führungsring 30 selbsttätig exakt
an den Durchmesser des Kolbens 16 anpasst. Dadurch wird ein Spalt zwischen
dem Führungsring 30 und dem Kolben 16 vermieden, in den der Dichtring 28 bei
Druckbeaufschlagung hinein extrudieren könnte.
Da der Führungsring 30 aus einem plastisch verformbaren Material besteht,
bleibt eine durch Druckbeaufschlagung bewirkte Durchmesserverengung
bestehen, auch wenn die Druckbeaufschlagung nur vorrübergehend erfolgt.
Weitet sich ein Innendurchmesser des Führungsrings 30 infolge Verschleiß auf,
erfolgt die erläuterte Durchmesseranpassung des Führungsrings 30 an den
Kolben 16 bei einer erneuten Druckbeaufschlagung erneut, so dass ein Spalt
zwischen dem Führungsring 30 und dem Kolben 16 auch bei Verschleiß
vermieden wird.
Claims (6)
1. Führungsring-Anordnung zur radialen Führung eines Kolbens oder einer Welle
in einer Bohrung, mit einem Führungsring, der in einem Ringsitz in der Bohrung
einliegt und der den Kolben oder die Welle radial in der Bohrung führt, wobei
eine druckseitige Stirnseite 36 des Führungsrings 30 mit einem zumindest
zeitweise unter Überdruck stehendem Medium beaufschlagt ist, dadurch
gekennzeichnet, dass eine der Druckseite (36) abgewandte Stirnseite (32) des
Führungsrings (30) konisch ist, und dass der Ringsitz (26) eine hohlkonische
Gegenfläche (34) aufweist, gegen die der Führungsring (30) bei einer
Druckbeaufschlagung auf seiner Druckseite (36) gedrückt wird.
2. Führungsring-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
auf der Druckseite (36) des Führungsrings (30) ein Dichtring (28) angeordnet ist,
der bei einer Druckbeaufschlagung auf seiner dem Führungsring (30)
abgewandten Druckseite den Führungsring (30) mit dessen konischen Stirnseite
(32) gegen die hohlkonische Gegenfläche (34) des Ringsitzes (26) drückt.
3. Führungsring-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Führungsring (30) aus einem plastisch verformbaren Material besteht.
4. Führungsring-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Führungsring (30) aus PTFE (Polytetrafluorethylen) besteht.
5. Führungsring-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Führungsring (30) im Bereich eines exzenterseitigen Endes eines Kolbens
(16) einer Kolbenpumpe (12) angeordnet ist.
6. Führungsring-Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der Führungsring (30) zur Führung eines Kolbens (16) in einer Kolbenpumpe (12)
einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2001123038 DE10123038A1 (de) | 2001-05-11 | 2001-05-11 | Führungsring-Anordnung |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DE2001123038 Ceased DE10123038A1 (de) | 2001-05-11 | 2001-05-11 | Führungsring-Anordnung |
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Legal Events
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