DE102004056660A1

DE102004056660A1 - Kolbenpumpe und Kolbenring

Info

Publication number: DE102004056660A1
Application number: DE102004056660A
Authority: DE
Inventors: Norbert Alaze; Horst Beling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-11-24
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2006-06-01
Also published as: JP2008520886A; EP1817498A1; WO2006056507A1; US20080025855A1

Abstract

Es werden eine Kolbenpumpe und ein Kolbenring vorgeschlagen. Die Kolbenpumpe umfasst ein Pumpengehäuse (11), in dem ein Pumpenkolben (12) axial beweglich geführt ist, so dass bei einer Betätigung des Pumpenkolbens (12) ein Fluid von einer Saugseite (23) der Kolbenpumpe über einen an den Pumpenkolben (12) grenzenden Pumpenraum (13) zu einer Druckseite (29) der Kolbenpumpe gefördert wird. Erfindungsgemäß ist der Pumpenkolben (12) mittels eines Kolbenrings (19) geführt, der eine radial und axial druckunterstützt gedichtete Trennstelle aufweist (Figur 2).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer Kolbenpumpe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art sowie von einem Kolbenring der im Oberbegriff des Patentanspruchs 7 näher definierten Art aus.

Eine derartige Kolbenpumpe ist aus der Praxis bekannt und beispielsweise Bestandteil einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage. Die bekannte Kolbenpumpe weist ein Pumpengehäuse auf, in dem ein Pumpenkolben axial verschieblich geführt ist. Zur Führung des Pumpenkolbens kann eine Laufbuchse vorgesehen sein, die in eine Bohrung des Pumpengehäuses eingesetzt ist. Zur Führung und zur Dichtung weist der Pumpenkolben einen mit einem Ringbund versehenen, rohrförmigen Einsatz auf, auf den auch eine Rückstellfeder wirkt, die den Pumpenkolben in Rich tung eines Exzenters vorspannt, mittels dessen der Pumpenkolben angetrieben wird. Der als kombiniertes Führungs- und Dichtelement dienende Einsatz ist im Bereich seiner Umfangsfläche Verschleiß ausgesetzt, so dass die Laufzeit der Kolbenpumpe begrenzt ist.

Des Weiteren sind aus der Praxis Kolbenringe zur Dichtung eines Führungsbereichs von Kolben bekannt, die aus PTFE (Polytetraflurethylen) gefertigt sind. Diese sind in der Regel als offene Ringe ausgeführt und in ihrem Trennbereich entweder mit einem geraden Stoß, einem schrägen Stoß, einem einfach überlappenden Stoß oder auch mit einem so genannten gasdichten Stoß ausgestattet. Kolbenringe aus PTFE sind aber teuer in der Fertigung, da sie nur spanend bearbeitbar sind. Auch ist bei diesen Kolbenringen nicht immer gewährleistet, dass sie bei den in Kolbenpumpen von hydraulischen Bremsanlagen herrschenden Drücken eine hinreichend hohe Dichtigkeit gewährleisten.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und einem Pumpenkolben, der mittels eines Kolbenrings geführt ist, welcher eine radial und axial druckunterstützt gedichtete Trennstelle aufweißt, hat den Vorteil, dass durch ein einfaches Bauteil über die Lebensdauer der Kolbenpumpe im Führungsbereich des Pumpenkolbens eine Dichtigkeit erreicht werden kann, die den im Bereich von Kraftfahrzeugbremsanlagen oder dergleichen gestellten Anforderungen genügt. Da bei einer radial und axial druckunterstützt gedichteten Trennstelle sowohl in radialer als auch in axialer Richtung Überlappungsbereiche vorliegen, ist auch bei einem Verschleiß des Kolbenrings an dessen Umfangsfläche eine langfristige Funktionsfähigkeit der Kolbenpumpe mit gleichbleibendem Wirkungsgrad gewährleistet.

Die Kolbenpumpe nach der Erfindung kann insbesondere als Pumpe bei einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden und in diesem Falle zum Steuern des Drucks in Radbremszylindern dienen. Beispielsweise findet die erfindungsgemäße Kolbenpumpe Anwendung bei einer Bremsanlage mit einer Radschlupfregelung (ABS bzw. ESP) und/oder bei einer elektrohydraulischen Bremsanlage (EHB). Die Pumpe dient dann beispielsweise zum Rückfördern von Bremsflüssigkeit 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). Auch kann die Pumpe zum Füllen eines Speichers der Bremsanlage dienen. Mittels einer Radschlupfregelung kann beispielsweise ein Blockieren der Räder des Kraftfahrzeugs bei einem Bremsvorgang (ABS) und/oder ein Durchdrehen der angetriebenen Räder des Kraftfahrzeuges (ASR) verhindert werden. Bei einer als Lenkhilfe dienenden Bremsanlage (FDR) 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. Bei Anwendung der Pumpe in Verbindung mit einer elektrohydraulischen Bremsanlage (EHB) fördert die Pumpe Bremsflüssigkeit in den Radbremszylinder bzw. in die Radbremszylinder, wenn ein elektrischer Bremspedalsensor eine Betätigung des Bremspedals erfasst.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Kolbenpumpe nach der Erfindung hat der Kolbenring im Bereich der Trennstelle ineinander greifende Ringendbereiche, die jeweils eine Lasche aufweisen, die radial innen auf einem Stützbereich des anderen Ringendbereichs aufliegt und axial von der Lasche des anderen Ringendbereichs begrenzt ist. Insbesondere bei dieser Auslegung hat jeder Ringendbereich eine Aussparung für die Lasche des anderen Ringendbereichs, wobei zwischen den beiden Laschen bzw. den beiden Endbereichen auftretende Spalte durch den insbesondere in dem Pumpenraum anstehenden Fluiddruck geschlossen werden, da dieser über einen zwischen dem Kolbenring und dem Pumpenkolben liegenden Ringspalt auf die Innenfläche des Kolbenrings und auf eine Stirnseite des Kolbenrings wirkt. Es wird also axial und auch radial nach außen in Richtung einer dem Gehäuse zugeordneten, zur Führung des Pumpenkolbens dienenden Wand bzw, in Richtung eines Spaltes zwischen dem Pumpenkolben und dieser Wand hin gedichtet.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Kolbenpumpe nach der Erfindung liegt vor, wenn der Kolbenring ein Spritzgießteil ist. In diesem Falle ist der Kolbenring also aus einem spritzbaren Material, insbesondere einem Polymer hergestellt, wobei das Polymer beispielsweise aus einem gefüllten oder un gefüllten Polyamid oder aus PEEK (Polyetheretherketon) gebildet ist. Der Kolbenring stellt dann eine kostengünstig herstellbare und verschleißfeste Dichtung und Führung dar, die auch hohen Drücken standhält, wie sie beispielsweise bei einer Druckversorgung eines ABS/ESP-Systems auftreten.

Damit besonders zuverlässig gewährleistet ist, dass sich der zur Dichtung erforderliche Druck stets auch an der Innenseite des Kolbenrings aufbaut und damit die geforderte Dichtwirkung erzielt wird, umfasst der Kolbenring bei einer bevorzugten Ausführungsform an seiner Innenseite Abstandshalter. Diese Abstandshalter definieren die Breite eines Ringspalts zwischen dem Pumpenkolben und der Innenseite des Kolbenrings.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Kolbenpumpe nach der Erfindung sind die Abstandshalter von axialen Rippen gebildet, die sich an dem Pumpenkolben abstützten. Die Rippen nehmen damit also eine in radialer Richtung wirkende Kraft des Pumpenkolbens auf, die zur Führung des Pumpenkolbens erforderlich ist. Zum radialen Toleranzausgleich in einem Aufnahmebereich für den Kolbenring können die Rippen gezielt um einen gewissen Betrag plastisch überdrückt werden, ohne dass die Reibung zwischen dem Kolbenring und der Wandung zur Führung des Pumpenkolbens in ungünstiger Weise ansteigt. Durch ein beim Aufpressen des Kolbenrings auf den Pumpenkolben auftretendes Fließen des Materials der Rippen kann also eine optimierte Einpassung des Kolbenrings in die Kolbenpumpe erfolgen. Statt Rippen können natürlich auch Vorsprünge wie Noppen oder dergleichen als Abstandshalter vorgesehen sein.

Die Erfindung hat auch einen Kolbenring zur Führung und Dichtung eines kolbenartigen Bauteils in einem zylindrischen Aufnahmeraum zum Gegenstand. Der Kolbenring hat eine Trennstelle, in dessen Bereich ineinander greifende Ringendbereiche vorgesehen sind, die jeweils eine Lasche aufweisen, die radial innen auf einem Stützbereich des anderen Ringendbereichs aufliegt und axial von der Lasche des anderen Ringendbereichs begrenzt ist. Ein derartiger Kolbenring kann eine zuverlässige axiale und radiale, jeweils druckunterstützt erfolgende Dichtung bewirken.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel einer Kolbenpumpe nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgeführte Kolbenpumpe einer elektrohydraulischen Bremsanlage;

2 einen zur Dichtung und Führung dienenden Kolbenring der Kolbenpumpe nach 1 in einer perspektivischen Darstellung; und

3 die Dichtwirkung des in 2 dargestellten Kolbenrings.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist eine Kolbenpumpe 10 dargestellt, die in einen Hydraulikblock integriert ist, welche ein Pumpengehäuse 11 bildet. Der Hydraulikblock ist Bestandteil einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage und umfasst neben der Kolbenpumpe gegebenenfalls weitere Kolbenpumpen gleicher Bauart sowie hydraulische Bauteile wie Magnetventile oder Druckspeicher, die hydraulisch miteinander und mit der in der Zeichnung dargestellten Kolbenpumpe 10 verschaltet sein können.
Die Kolbenpumpe 10 weist einen in dem Pumpengehäuse 11 geführten Pumpenkolben 12 auf, der an einem einem Verdrängungs- bzw. Pumpenraum 13 abgewandten Ende über einen Führungsring 14 an dem Pumpengehäuse 11 geführt und mittels eines Dichtrings 15 abgedichtet ist.
Der Pumpenkolben 12 ist des Weiteren an einer dem Pumpengehäuse zugeordneten Laufhülse 16 geführt, die in eine Bohrung 17 des Pumpengehäuses 11 eingepasst und mittels eines so genannten Auslassventildeckels 18 fixiert ist, der auch als Verschlussteil für die in den Hydraulikblock integrierte Kolbenpumpe 10 dient. Die Führung des Pumpenkolbens 12 in der Laufhülse 16 erfolgt über einen Kolbenring 19, der sich an seiner dem Pumpenraum 13 abgewandten Stirnseite an einem Ringbund 20 des Kolbenpumpens 12 abstützt und dessen Aufbau und Funktion weiter unten anhand der 2 und 3 beschrieben wird.
Der Pumpenkolben 12 weist einen sacklochartigen Axialkanal 21 auf, der über Querbohrungen 22 mit einem eine Saugseite der Kolbenpumpe bildenden Einlasskanal 23 verbunden ist, so dass bei einem Ansaugprozess Fluid aus dem Einlasskanal 23 in den Verdrängungsraum 13 gefördert werden kann. Um einen Rückstrom von Fluid aus dem Förderraum 13 in den Axialkanal 21 zu verhindern ist der Pumpenkolben 12 an seiner dem Verdrängungsraum 13 zugewandten Stirnseite mit einem Rückschlagventil 24 versehen, das einen Aufsatz 25 umfasst, dessen Fußbereich den Aufnahmeraum für den Kolbenring 19 an der dem Ringbund 20 gegenüberliegenden Seite begrenzt und auf den eine Rückstellfeder 26 zur Vorspannung des Pumpenkolbens 12 in der dem Verdrängungsraum 13 abgewandten Richtung wirkt. Die Rückstellfeder 26 drückt den Pumpenkolben 12 über den Aufsatz 25 in axialer Richtung gegen einen elektromotorisch rotierend antreibbaren Exzenter 27, der zum Antrieb des Kolbens 12 dient, so dass dieser eine hin- und hergehende Bewegung erfährt.
In dem Auslassventildeckel 18 ist ein als Rückschlagventil ausgebildetes Auslassventil 28 angeordnet, das einen Fluidstrom zwischen dem Verdrängungsraum 13 und einem eine Druckseite der Kolbenpumpe 10 bildenden Auslasskanal 29 steuert, wobei der Auslassventildeckel 18 hierzu an der der Laufhülse 26 zugewandten Stirnseite mit einem zu dem Auslasskanal 29 führenden, rinnenartigen Verbindungskanal 30 versehen ist.
Der Kolbenring 19, der in 2 in Alleinstellung dargestellt ist, ist ein aus gefülltem Polyamid gefertigtes Spritzgießteil, das als offener Ring ausgebildet ist, der zwei ineinander greifende Endbereiche 32 und 33 aufweist, die jeweils eine Lasche 34 bzw. 35 zum Eingriff in eine Ausnehmung 36 bzw. 37 des anderen Endbereichs 33 bzw. 32 aufweisen. Die Laschen 34 und 35 greifen jeweils so in die korrespondierende Aufnahme 36 bzw. 37 ein, dass sie auf einem Stützbereich 38 bzw. 39 des anderen Endbereichs 33 bzw. 32 aufliegen und axial von der Lasche 35 bzw. 34 des anderen Endbereichs 33 bzw. 32 begrenzt sind.
An seiner Innenseite weist der Kolbenring 19 des Weiteren axial ausgerichtete Rippen 40 auf, die über die innere Umfangsfläche des Kolbenrings 19 gleichmäßig verteilt sind und als Abstandshalter dienen, die die Breite eines Ringspalts 41 zwischen dem Pumpenkolben 12 und dem Kolbenring 19 festlegen, so dass zur Erreichung der Dichtwirkung eine in 3 durch Pfeile symbolisierte Fluidkraft X auf die Innenseite des Kolbenrings 19 wirkt. Des Weiteren wirkt zur Erreichung der Dichtwirkung die Fluidkraft X auch auf die dem Ringbund 20 abgewandte Stirnseite des Kolbenrings 19. Spalte zwischen Endbereichen 32 und 33 des Kolbenrings 19, insbesondere Spalte zwischen den Laschen 34 und 35 und dem jeweils zugeordneten Stützbereich 36 bzw. 39 des anderen Endbereichs 33 bzw. 32 sowie ein zwischen der Lasche 34 und der Lasche 35 vorliegender Spalt können so zuverlässig gedichtet werden.

Claims

Kolbenpumpe, mit einem Pumpengehäuse (11) in dem ein Pumpenkolben (12) axial beweglich geführt ist, so dass bei einer Betätigung des Pumpenkolbens (12) ein Fluid von einer Saugseite (23) der Kolbenpumpe über einen an den Pumpenkolben (12) grenzenden Pumpenraum (13) zu einer Druckseite (29) der Kolbenpumpe gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (12) mittels eines Kolbenrings (19) geführt ist, der eine radial und axial druckunterstützt gedichtete Trennstelle aufweist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenring (19) im Bereich der Trennstelle ineinander greifende Ringendbereiche (32, 33) hat, die jeweils eine Lasche (34, 35) aufweisen, die radial innen auf einem Stützbereich (38, 39) des anderen Ringendbereichs (32, 33) aufliegt und axial von der Lasche (34, 35) des anderen Ringendbereichs (32, 33) begrenzt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenring (19) ein Spritzgießteil ist.
Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenring (19) an seiner Innenseite Abstandshalter (40) hat.
Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (40) von axialen Rippen gebildet sind, die sich an dem Pumpenkolben (12) abstützen.
Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kolbenring (19) in axialer Richtung an einem Ringbund (20) des Pumpenkolbens (12) abstützt.
Kolbenring zur Führung und Dichtung eines kolbenartigen Bauteils (12) in einem zylindrischen Aufnahmeraum, mit einer Trennstelle, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Trennstelle ineinander greifende Ringendbereiche (32, 33) vorgesehen sind, die jeweils eine Lasche (34, 35) aufweisen, die radial innen auf einem Stützbereich (38, 39) des anderen Ringendbereichs (32, 33) aufliegt und axial von der Lasche (34, 35) des anderen Ringendbereichs (32, 33) begrenzt ist.
Kolbenring nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Spritzgießteil ist.
Kolbenring Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass er an seiner Innenseite Abstandshalter (40) hat.
Kolbenring nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter (40) von axialen Rippen gebildet sind, die sich an dem Pumpenkolben (12) abstützen.