DE102004026584A1 - Piston pump with reduced wear - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe zur Förderung von Hydraulikfluid, umfassend wenigstens ein Pumpenelement (3, 4) mit einem in einem Zylinderelement (2a, 2b) hin- und hergehenden Kolben (3a, 3b), eine Antriebswelle (12), welche ein Exzenterelement (5) antreibt, um den Kolben (3a, 4a) zu betätigen, wobei zwischen dem Kolben (3a, 4a) und dem Exzenterelement (5) ein Gleitring (9) angeordnet ist.The invention relates to a piston pump for conveying hydraulic fluid, comprising at least one pump element (3, 4) with a piston (3a, 3b) reciprocating in a cylinder element (2a, 2b), a drive shaft (12) having an eccentric element (Fig. 5) drives to actuate the piston (3a, 4a), wherein between the piston (3a, 4a) and the eccentric element (5) a sliding ring (9) is arranged.
Description
Stand der TechnikState of technology
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe zur Förderung von Hydraulikfluid, welche insbesondere in Bremsanlagen von Fahrzeugen verwendet wird.The The present invention relates to a piston pump for delivery of hydraulic fluid, which in particular in brake systems of vehicles is used.
Kolbenpumpen zur Förderung von Hydraulikfluid sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. In Bremsanlagen für Fahrzeuge werden dabei häufig Radialkolbenpumpen verwendet, bei denen zwei Pumpenelemente eingebaut sind, die einander um 180° gegenüberliegend angeordnet sind. Derartige Radialkolbenpumpen umfassen üblicherweise einen zylindrischen Kolben mit einem am Kolben oder am Zylinder angeordneten Dichtelement in Form eines Dichtrings. Die Pumpen werden häufig mittels eines Exzenterelements angetrieben, wobei die einander gegenüberliegenden Pumpenelemente abwechselnd den Systemdruck aufbauen. Hierbei befindet sich während des Druckaufbaus an dem ersten Pumpenelement das zweite Pumpenelement in der Ansaugphase. Die Kolben werden dabei mittels einer Rückstellfeder gegen das Exzenterelement gedrückt. Zu dieser Rückstellfederkraft addiert sich im Betrieb bei bestimmten Regelzuständen der Bremsanlage häufig eine zusätzliche Kraft, welche über den Kolben auf den Exzenter wirkt. Aufgrund der Gleitvorgänge zwischen den Kolben und dem Exzenterelement tritt während des Betriebes ein starker Verschleiß an der Kolbenstirnseite auf, welche sich mit dem Exzenterelement in Kontakt befindet. Über die Lebensdauer der Kolbenpumpe kann die dabei entstehende Verschleißgeometrie so ungünstig werden, dass Querkräfte auf den Kolben und damit auch auf die Führungsringe des Kolbens bzw. die Dichtringe des Kolbens ausgeübt werden können. Dies ist ein Grund für einen vorzeitigen Ausfall der Kolbenpumpe. Um den Verschleiß zu minimieren, wurde zwar schon vorgeschlagen, ein Exzenterlager mit einem auf Wälzkörpern gelagerten Außenring vorzusehen, um zwischen dem Kolben und dem Außenring eine Rollreibung sicherzustellen, jedoch ist die Kraft des Pumpenelements, welche den Systemdruck aufbaut, immer größer als die Kraft des Pumpenelements, welches sich in der Saugphase befindet. Dies führt dazu, dass sich der Außenring des Exzenterlagers an der Stirnseite des Druck erzeugenden Kolbens abrollt, während der Kolben des sich in der Saugphase befindlichen Kolbenelements auf dem Außenring des Exzenterlagers gleiten muss, was zu dem erwähnten Verschleiß führt. Somit kann auch die Verwendung eines Exzenterlagers keine zufrieden stellende Verhinderung des Verschleißes sicherstellen.piston pumps to promote of hydraulic fluid are different from the prior art Embodiments known. In brake systems for vehicles are often radial piston pumps used in which two pump elements are installed, each other 180 ° opposite each other are arranged. Such radial piston pumps usually include a cylindrical piston arranged with one on the piston or on the cylinder Sealing element in the form of a sealing ring. The pumps are often using driven by an eccentric element, wherein the opposing Pump elements alternately build the system pressure. Hereby is while the pressure buildup on the first pump element, the second pump element in the intake phase. The pistons are doing by means of a return spring pressed against the eccentric element. To this return spring force During operation, during certain control states of the brake system, one often adds additional Force, which over the piston acts on the eccentric. Due to the sliding between the piston and the eccentric occurs during operation a strong Wear on the piston end face, which with the eccentric in Contact is located. about the life of the piston pump can be the resulting wear geometry so unfavorable be that lateral forces on the piston and thus also on the guide rings of the piston or exerted the sealing rings of the piston can be. This is one reason for one premature failure of the piston pump. To minimize wear, was already suggested, an eccentric with a on Rolling elements stored outer ring provided to ensure a rolling friction between the piston and the outer ring, however, the force of the pump element is the system pressure builds up, always bigger than the force of the pump element, which is in the suction phase. this leads to to that the outer ring the eccentric bearing on the front side of the pressure-generating piston unwinds while the piston of the piston element located in the suction phase on the outer ring of the eccentric bearing, which leads to the mentioned wear. Consequently Also, the use of an eccentric can not be satisfactory Prevention of wear to ensure.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Reibung zwischen einem Kolben und einem Exzenterelement minimiert ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass zwischen dem Kolben und dem Exzenterelement ein zusätzlicher Gleitring angeordnet ist. Der Gleitring ist drehfest bezüglich des Exzenterelements angeordnet und wird durch die Kolben in Axialrichtung der Kolben während des Kolbenhubes bewegt. Der zusätzliche Gleitring verhindert einen Verschleiß an der Kolbenstirnseite sowie am Exzenter, so dass aufgrund des Verschleißes keine zusätzlichen Querkräfte auf den Kolben ausgeübt werden. Dadurch kann die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe signifikant vergrößert werden. Im Vergleich mit herkömmlichen Kolbenpumpen ist die Lebensdauer um ca. ein Fünffaches vergrößert.The piston pump according to the invention with the features of claim 1, in contrast, the Advantage on that the friction between a piston and an eccentric element is minimized. This is inventively achieved in that between arranged an additional slip ring the piston and the eccentric element is. The sliding ring is arranged rotationally fixed relative to the eccentric element and is caused by the piston in the axial direction of the piston during the Piston stroke moves. The additional Sliding ring prevents wear on the piston end face as well on the eccentric, so that due to the wear no additional transverse forces exerted on the piston become. As a result, the life of the piston pump according to the invention be significantly increased. Compared with conventional Piston pumps, the life is increased by about five times.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The under claims show preferred developments of the invention.
Vorzugsweise ist das Exzenterelement mit einem Exzenterlager mit einem auf Wälzkörpern gelagerten Außenring versehen. Dadurch wird eine Rollreibung zwischen dem Außenring des Exzenterlagers und der inneren Umfangsfläche des Gleitrings sichergestellt. Dadurch wird auch eine Abnutzung des Gleitrings minimiert.Preferably is the eccentric with an eccentric bearing with a mounted on rolling elements outer ring Mistake. This will cause a rolling friction between the outer ring the eccentric bearing and the inner peripheral surface of the sliding ring ensured. As a result, wear of the sliding ring is minimized.
Der Gleitring weist eine gewisse Flexibilität auf und weist ferner vorzugsweise eine Eigenelastizität auf, um immer eine Tendenz zur Rückstellung in seine Ausgangsposition aufzuweisen.Of the Sliding ring has a certain flexibility and further preferably an inherent elasticity to always have a tendency to default to have in its starting position.
Um den Kolben sicher am Gleitring anzuordnen, weist der Gleitring vorzugsweise eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Teils des Kolbens auf. Besonders bevorzugt ist der Kolben in der Ausnehmung fixiert, z.B. mittels einer Presspassung oder mittels Kleben o.Ä. Somit können auch Zugkräfte am Kolben aufgenommen werden.Around To arrange the piston securely on the sliding ring, the sliding ring preferably has a recess for receiving a part of the piston. Especially Preferably, the piston is fixed in the recess, e.g. by means of a press fit or by gluing or the like Thus, tensile forces can be absorbed on the piston become.
Weiter bevorzugt weist der Gleitring einen vorstehenden Bereich in Radial- und Umfangsrichtung auf, um einen Anschlag für den Kolben in eine Axialrichtung bereitzustellen. Der Kolben liegt an diesem vorstehenden Bereich unmittelbar an. Besonders bevorzugt weist der Gleitring zwei vorstehende Bereiche in Radial- und Umfangsrichtung an beiden in Axialrichtung gerichteten Seiten des Kolbens auf, um einen Anschlag für den Kolben in beide Axialrichtungen bereitzustellen.Further Preferably, the sliding ring has a projecting area in radial and circumferential direction to a stop for the piston in an axial direction provide. The piston is located at this projecting area immediately. Particularly preferably, the sliding ring has two protruding areas in the radial and circumferential directions on both axially directed Sides of the piston to make a stop for the piston in both axial directions provide.
Der Gleitring ist vorzugsweise aus einem metallischen Material, einem Kunststoffmaterial oder einer Mischung aus einem metallischen und einem Kunststoffmaterial hergestellt. Besonders bevorzugt wird zur Herstellung des Gleitrings das sogenannte Metal-Injection-Moulding-Verfahren (MIM-Verfahren) verwendet. Dabei wird eine Mischung aus Metallpulver und Kunststoffpulver verspritzt, um den Gleitring zu bilden und anschließend erfolgt eine Weiterbehandlung des verspritzten Vorprodukts, um den Kunststoff aus dem Gleitring auszutreiben. Als Endprodukt ist somit der Gleitring aus dem Metallpulver ähnlich einem Sintergegenstand hergestellt.The slip ring is preferably made of a metallic material, a plastic material or a mixture of a metallic and a plastic material. Particularly preferred for the production of the slip ring, the so-called metal injection molding method (MIM method) is used. In this case, a mixture of metal powder and plastic powder is sprayed to form the seal ring and then there is a further treatment of the sprayed precursor to expel the plastic from the seal ring. As a final product of the sliding ring is thus made of the metal powder similar to a sintered article.
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Kolbenpumpe zwei Pumpenelemente, welche von einem Exzenterelement antreibbar sind. Die beiden Pumpenelemente sind dabei vorzugsweise um 180° einander gegenüberliegend angeordnet. Dadurch kann ein Aufbau realisiert werden, in welchem sich das eine Pumpenelement in der Ansaugphase befindet, während sich das andere Pumpenelement in der Druckphase befindet. Hierbei befinden sich die beiden Pumpenelemente nie gleichzeitig in der Ansaug- bzw. Druckphase.Preferably includes the piston pump according to the invention two pump elements, which can be driven by an eccentric element are. The two pump elements are preferably 180 ° to each other opposite arranged. As a result, a structure can be realized in which the one pump element is in the suction phase while the other pump element is in the pressure phase. Located here the two pump elements never at the same time in the intake or Pressure phase.
Vorzugsweise ist der Gleitring derart ausgelegt, dass sich zwischen dem Exzenterelement und dem Innenumfang des Gleitrings ein Zwischenraum im Bereich des Pumpenelements befindet, wenn sich das Pumpenelement in der Ansaugphase befindet. Mit anderen Worten ist zwischen dem Exzenterelement und der Innenfläche des Gleitrings an der Position ein Zwischenraum vorgesehen, an welcher sich ein Kolben eines Pumpenelements am Außenumfang des Gleitrings befindet, wobei sich dieses Pumpenelement in der Ansaugphase befindet. Durch diese Maßnahme kann eine Reibung zwischen dem Gleitring und dem Exzenterelement während der Ansaugphase verhindert werden. Somit wird die Gesamtreibung der Kolbenpumpe weiter reduziert.Preferably the sliding ring is designed such that between the eccentric element and the inner circumference of the sliding ring, a gap in the region of Pump element is located when the pump element in the suction phase located. In other words, between the eccentric element and the inner surface the sliding ring at the position provided a gap, on which a piston of a pump element is located on the outer circumference of the sliding ring, wherein this pump element is in the intake phase. By This measure can be a friction between the sliding ring and the eccentric element while the suction phase can be prevented. Thus, the total friction the piston pump further reduced.
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe wird besonders bevorzugt in Bremsanlagen von Fahrzeugen verwendet. Weiter bevorzugt sind die Bremsanlagen dabei auch mit elektronischen Steuer- und Regeleinrichtungen, wie z.B. ESP, ASR, EHB usw., ausgestattet.The piston pump according to the invention is particularly preferably used in brake systems of vehicles. More preferably, the brake systems are also electronic Control devices, such as ESP, ASR, EHB etc. equipped.
Zeichnungdrawing
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:following will be an embodiment with reference to the accompanying drawings the invention described in detail. In the drawing is:
Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die
Wie
insbesondere aus den
Wie
insbesondere aus
Wie
aus den
Der
Gleitring
Wie
insbesondere aus
Nachfolgend
wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe
Wenn
sich das Exzenterelement
Erfindungsgemäß kann somit
durch den zusätzlichen
Gleitring
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