DE102010040135A1

DE102010040135A1 - Kolbenführungselement, insbesondere einer hydraulischen Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE102010040135A1
Application number: DE201010040135
Authority: DE
Inventors: Andreas Schubitschew; Oliver Gaertner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2012-03-08
Also published as: CN102410208A; FR2964424A1

Abstract

Ein Kolbenführungselement (62), insbesondere einer hydraulischen Kolbenpumpe (10), das zum Führen eines in einem Pumpengehäuse (14) verfahrbaren Kolbens (16), auf dessen äußerer Mantelfläche (52) ein niederdruckseitiges Dichtelement (54) angeordnet ist, einerseits an einer inneren Mantelfläche (56) des Pumpengehäuses (14) anliegt und andererseits an der äußeren Mantelfläche (52) des Kolbens (16) verschiebbar gelagert ist, überdeckt erfindungsgemäß mit einem Abschnitt (70) das niederdruckseitige Dichtelement (54) an dessen zur inneren Mantelfläche (56) des Pumpengehäuse (14) gewandten Seite.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Kolbenführungselement, insbesondere einer hydraulischen Kolbenpumpe, zum Führen eines in einem Zylinder vierfahrbaren Kolbens, auf dessen äußerer Mantelfläche ein niederdruckseitiger Dichtring zum Abdichten eines Exzenterraums angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Baugruppeneinheit mit einer Zylinder-Kolben-Einheit, ein Verfahren zum Herstellen einer Kolbenpumpe, eine Kolbenpumpe sowie ein Fahrzeugbremssystem.
Kolbenführungselemente von hydraulischen Kolbenpumpen zum Führen und Abstützen von in einem Zylinder verschiebbar gelagerten Kolben liegen gewöhnlich axial an einem Pumpengehäuse an, und zwar zwischen einem Innenmantel des Pumpengehäuses und einem Außenmantel des Kolbens. Bei der Herstellung der Kolbenpumpe wird das Kolbenführungselement in der Regel niederdruckseitig als ein separat vorliegendes Bauteil zwischen dem Gehäuse und dem Kolben eingepresst. Dieser eingepresste Führungsring liegt ortsfest an dem Innenmantel des Pumpengehäuses an und gleitet bei Betrieb der Pumpe am Außenmantel des Kolbens.
Ein ringförmiges Dichtelement zum Abdichten zwischen einer Niederdruckseite des Kolbens und einem Exzenterraum liegen gewöhnlich ebenso axial zwischen dem Außenmantel des Kolbens und dem Innenmantel des Pumpengehäuses an. Das Dichtelement ist in der Regel zwischen dem Kolben und dem Pumpengehäuse derart positioniert, dass es mit einer Stirnseite an ein Filtersieb angrenzt, durch das Fluid in die Kolbenpumpe geleitet wird, und mit einer anderen Stirnseite benachbart zum Führungsring anliegt. Einem solchen Dichtelement kommt die Aufgabe zu, so genannte Schleppleckagen an Hydraulikfluid weitestgehend zu minimieren, die aufgrund einer Relativbewegung zwischen dem Kolben und dem Dichtelement auftreten.
Der außenliegende Dichtring wird während der Montage der Kolbenpumpe zunächst auf den Kolben gepresst und später mit einer Kolben-Zylinder-Einheit in das Pumpengehäuse eingefügt. Während des Einfügens in das Pumpengehäuse besteht die Gefahr, dass der Dichtring beschädigt wird, insbesondere aufgrund von relativ scharfen Kanten von Querbohrungen im Pumpengehäuse.
DE 101 23 038 A1 beschreibt eine Führungsring-Anordnung zur radialen Führung eines Kolbens einer Kolbenpumpe einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage. Die Führungsring-Anordnung ist im Bereich eines exzenterseitigen Endes des Kolbens angeordnet. Hierbei ist ein Führungsring aus einem insbesondere plastisch verformbaren Kunststoff in eine einen Ringsitz bildende Nut neben einem auf einer Druckseite des Führungsrings angeordneten Dichtring angeordnet. Eine der Druckseite abgewandte Stirnseite des Führungsrings und eine zugeordnete Nutwangenfläche ist konisch ausgebildet. Bei einer Druckbeaufschlagung des Dichtrings bewirkt die konische Stirnseite eine Durchmesserverengung des Führungsrings und dadurch eine selbsttätige Verkleinerung eines Führungsspiels des Führungsrings. Ein Spalt zwischen dem Kolben und dem Führungsring wird dauerhaft, auch bei Abnutzung des Führungsrings, vermieden und auf diese Weise eine Extrusion des Dichtrings in einen solchen Spalt bei Beaufschlagung mit hohem Druck verhindert.
Aus DE 10 2006 036 442 A1 ist eine Dicht- und Führungsanordnung zur Abdichtung an einem Kolben einer Pumpe bekannt. Die Dicht- und Führungsanordnung umfasst einen Führungsring, einen Stützring und ein Dichtelement, wobei der Stützring zwischen dem Dichtelement und dem Führungsring angeordnet ist. Diese Dicht- und Führungsanordnung soll eine gute Dichtigkeit bei einer hohen Lebensdauer der Dichtung bereitstellen, da bei Betrieb der Pumpe das Dichtelement gegen einen nicht in der Ebene liegenden Bereich drückt, so dass ein radial nach innen gerichtete Kraft auf den Stützring ausgeübt wird. Somit wird verhindert, dass das Dichtelement in einen Bereich zwischen dem Stützring und dem Kolben gedrückt wird, was zu einer Beschädigung des Dichtelements und zu einer Leckage führen kann.
Des Weiteren beschreibt DE 102 40 052 A1 eine Dicht- und Führungsvorrichtung, insbesondere für ein zylindrisches Pumpelement. Diese Vorrichtung umfasst ein Dichtelement aus einem elastischen Material und ein Führungselement aus einem im Wesentlichen unelastischen Material, wobei das Dichtelement kraftschlüssig und/oder formschlüssig fest mit dem Führungselement verbunden ist, so dass das Dichtelement und das Führungselement als gemeinsame Baugruppe ausgebildet sind.
Es besteht ein Bedürfnis, eine Beschädigung des Dichtrings während des Zusammenfügens der hydraulischen Kolbenpumpe zu vermeiden sowie einen vereinfachten Herstellungsprozess zu gewährleisten.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist ein Kolbenführungselement geschaffen, insbesondere einer hydraulischen Kolbenpumpe, das zum Führen eines in einem Pumpengehäuse verfahrbaren Kolbens, auf dessen äußerer Mantelfläche ein niederdruckseitiges Dichtelement angeordnet ist, einerseits an einer inneren Mantelfläche des Pumpengehäuses anliegt und andererseits an der äußeren Mantelfläche des Kolbens verschiebbar gelagert ist und das mit einem Abschnitt das niederdruckseitige Dichtelement an dessen zur inneren Mantelfläche des Pumpengehäuse gewandten Seite überdeckt.
Genauer spezifiziert liegt das Kolbenführungselement mit seiner äußeren Mantelfläche an der inneren Mantelfläche des Pumpengehäuses an und mit seiner inneren Mantelfläche an der äußeren Mantelfläche des Kolbens. Das Kolbenführungselement überdeckt dabei mit einem Abschnitt seiner inneren Mantelfläche das niederdruckseitige Dichtelement gegenüber der inneren Mantelfläche des Pumpengehäuses.
Die hydraulische Kolbenpumpe umfasst ein Pumpengehäuse sowie eine einen Zylinder und einen Kolben umfassende Zylinder-Kolben-Einheit, die in einer Bohrung im Pumpengehäuses aufgenommen ist. Der Kolben ist im Zylinder, der die Bohrung zumindest teilweise auskleidet, ein- und ausfahrbar gelagert.
Die Bohrung, das heißt der Innenraum des Pumpengehäuses ist von einer inneren Mantelfläche begrenzt. Zwischen der inneren Mantelfläche des Pumpengehäuses und einer äußeren Mantelfläche des Kolbens ist ein erfindungsgemäßes Kolbenführungselement angeordnet, das den Kolben während des Ein- und Ausfahrens in den bzw. aus dem Zylinder – während einer so genannten Pumpbewegung – abstützt und führt bzw. lagert.
Das Kolbenführungselement weist eine innere und eine äußere Mantelfläche auf, wobei die äußere Mantelfläche an der inneren Mantelfläche des Pumpengehäuses anliegt und die innere Mantelfläche auf der äußeren Mantelfläche des Kolbens verfahrbar lagert.
Beim Ausfahren des Kolbens aus dem Zylinder bzw. aus dem Pumpengehäuse wird in einem Druckbereich innerhalb des Zylinders ein Unterdruck aufgebaut und der Kolben saugt über ein Einlassventil Fluid in den Druckbereich. Unter einem Fluid ist vorliegend ein Gas oder auch eine Hydraulikflüssigkeit zu verstehen, wie etwa eine Hydraulikflüssigkeit auf Mineralöl- oder Glykolbasis.
Beim Einfahren in den Zylinder drängt der Kolben das Fluid über ein Auslassventil vom Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit. Der Druckbereich ist vorzugsweise mittels eines Dichtelements im Wesentlichen fluiddicht gegenüber einem so genannten Niederdruckbereich abgedichtet.
Zwischen diesem Niederdruckbereich und einem Exzenterraum, in dem ein den Kolben antreibender Exzenter aufgenommen ist, ist ein niederdruckseitiges Dichtelement angeordnet, der den Exzenterraum im Wesentlichen fluiddicht abdichtet. Das niederdruckseitige Dichtelement liegt mit einer Dichtfläche auf der äußeren Mantelfläche des Kolbens an und ist vorzugsweise als ein Dichtring, insbesondere als ein O-Ring, gebildet.
Erfindungsgemäß deckt das Kolbenführungselement mit einem Abschnittseiner inneren Mantelfläche das niederdruckseitige Dichtelement gegenüber der inneren Mantelfläche des Pumpengehäuses ab. Das Kolbenführungselement schließt also das auf der äußeren Mantelfläche des Kolbens verschiebbar gelagerte niederdruckseitige Dichtelement über einen bestimmten Abschnitt seiner inneren Mantelfläche ein und gleitet beim Betrieb der Kolbenpumpe mit einem weiteren Abschnitt seiner inneren Mantelfläche auf der äußeren Mantelfläche des Kolbens hin und her.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das niederdruckseitige Dichtelement insbesondere während der Montage der Kolbenpumpe mittels des Kolbenführungselements vor Beschädigungen geschützt ist. Das Dichtelement wird insbesondere durch scharfe Kanten von Querbohrungen im Pumpengehäuse während des Verpressvorgangs nicht mehr beschädigt.
Das erfindungsgemäße Kolbenführungselement ist vorzugsweise sehr verschleißfest, insbesondere hochfest ausgebildet, indem bevorzugt ein hochfestes Material Einsatz findet. Somit wird ein optimaler Verschleißschutz zur Verfügung gestellt; es ist also eine verschleißfeste Kolbenführung im Zylinder gewährleistet. Vorteilhafterweise ist somit ein Kolbenführungselement zur Verfügung gestellt, das insbesondere bei hydraulischen Kolbenpumpen eingesetzt werden kann, die eine lange Laufleistung bzw. Standzeit der Kolbenführung erfordern.
Das Kolbenführungselement weist vorteilhaft an seiner inneren Mantelfläche eine absatzförmige Aussparung auf, in der das niederdruckseitige Dichtelement aufgenommen ist.
Die absatzförmige Aussparung ist vorzugsweise treppenförmig gestaltet und derart an das niederdruckseitige Dichtelement angepasst, dass bei einer zusammengefügten Zylinder-Kolben-Einheit das Kolbenführungselement das Dichtelement auf die äußere Mantelfläche des Kolbens presst. Infolge des auf das Dichtelement ausgeübten Drucks wird eine Leckage an Fluid zwischen dem Niederdruckbereich und dem Exzenterraum im Wesentlichen verhindert. Weiterhin kann die Aussparung derart gebildet sein, dass das Kolbenführungselement das Dichtelement auf einer dem Exzenterraum zugewandten Seite abstützt und an der gegenüberliegenden Seite an eine Stirnfläche des Zylinders oder an eine Stirnfläche einer Filtervorrichtung drückt.
Das Kolbenführungselement ist ferner bevorzugt an einem Zylinder der hydraulischen Kolbenpumpe ortsfest gehalten.
Das Kolbenführungselement ist dabei mit einem dem Druckbereich zugewandten Ende ortsfest am Zylinder gehalten und schließt den auf der äußeren Mantelfläche des Kolbens angeordneten niederdruckseitigen Dichtring ein. Mit seinem anderen Ende liegt das Kolbenführungselement auf der äußeren Mantelfläche des Kolbens verschiebbar auf. Der Kolben wird abgestützt und geführt und somit in der gewünschten Positionierung gehalten.
Unter einem ortsfesten Halten bzw. einer ortsfesten Halterung ist eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Zylinder und dem Kolbenführungselement zu verstehen. Das Kolbenführungselement und der Zylinder bleiben auf diese Weise insbesondere während einer Montage der Kolbenpumpe und während deren Betrieb miteinander verbunden. Das Kolbenführungselement ist dabei vorzugsweise auf den Zylinder aufgepresst, kann jedoch auch verklebt oder in sonstiger Weise ortsfest mit dem Zylinder verbunden sein.
Vorteilhafterweise bildet die Zylinder-Kolben-Einheit mit dem Kolbenführungselement eine Einheit, das heißt eine komplette Baugruppe, die als solche dem Pumpengehäuse zugeführt und mit bzw. in dem Pumpengehäuse verpresst werden kann. Zum Verpressen mit dem Pumpengehäuse weist das Kolbenführungselement bevorzugt an seiner dem Exzenterraum zugewandten Stirnseite eine Stufe bzw. einen Absatz auf.
Dieses Pumpenelement samt Kolbenführungselement kann also als eine einzelne Baugruppe gehandhabt werden. Eine zusätzliche Zuführ- und Pressstation für das Kolbenführungselement bei der Montage der Kolbenpumpe kann entfallen, was zu einer Kostenreduzierung im Herstellungsprozess führt.
Das Kolbenführungselement ist dabei bevorzugt an einem Endabschnitt einer Verlängerung des Zylinders ortsfest gehalten. Ein derartiger Zylinder umfasst einen Verlängerungsabschnitt, das heißt, es liegt ein verlängerter Pumpenzylinder vor. Dieser Verlängerungsabschnitt ist vorzugsweise mit Querbohrungen versehen, die einen Filter zum Zuführen des Fluids in den Druckbereich zur Verfügung stellen. Diese Bohrungen können insbesondere mittels eines so genannten Laserstrahl-Bohrens gebildet sein. Das Kolbenführungselement ist mit seinem einen Ende an einem Endabschnitt dieser Verlängerung ortsfest gehalten. Insbesondere weist dieser Zylinderendabschnitt keine Bohrungen auf und das Kolbenführungselement ist auf der äußeren Mantelfläche dieses Endabschnitts aufgepresst. Das niederdruckseitige Dichtelement ist dabei zwischen einer dem Exzenterraum zugewandten Stirnseite des Endabschnitts und dem Kolbenführungselement gehalten.
Das Kolbenführungselement ist auch bevorzugt an einem Filterelement der hydraulischen Kolbenpumpe ortsfest gehalten, insbesondere dort aufgepresst.
Das Filterelement ist vorzugsweise als ein Zwischenstück mit einem insbesondere eingespritzten Metallfiltergewebe gebildet. Dieses Zwischenstück ist am Zylinder ortsfest gehaltert und überspannt mit dem Filtergewebe Querbohrungen im Kolben, die der Zuführung von Fluid in das Einlassventil dienen.
Das Kolbenführungselement ist insbesondere mit seinem einen Ende an einem Endabschnitt des Zwischenstücks, vorzugsweise auf der äußeren Mantelfläche dieses Endabschnitts aufgepresst. Das niederdruckseitige Dichtelement ist dabei zwischen einer dem Exzenterraum zugewandten Stirnseite des Endabschnitts des Zwischenstücks und dem Kolbenführungselement gehalten. Das Kolbenführungselement liegt mit seinem anderen Ende auf der äußeren Mantelfläche des Kolbens verschiebbar auf und führt den Kolben während des Betriebs der Kolbenpumpe.
Ferner ist das Kolbenführungselement bevorzugt ein aus Kunststoff geformtes Spritzgussteil.
Ein derartiges Kolbenführungselement ist einstückig, vorzugsweise aus einem hochfesten Kunststoff, hergestellt. Es ist somit kostengünstig produzierbar und im Herstellungsprozess einer Zylinder-Kolben-Einheit einfach mit weiteren Bauteilen zusammenzufügen.
Erfindungsgemäß ist ferner eine Baugruppe mit einer Zylinder-Kolben-Einheit und einem erfindungsgemäßen Kolbenführungselement geschaffen.
Eine solche erfindungsgemäße Baugruppe stellt eine Einheit aus einer Zylinder-Kolben-Einheit und einem erfindungsgemäßen Kolbenführungselement gemäß den oben erläuterten Merkmalen dar. Die Baugruppe kann als solche komplett in das Pumpengehäuse zugeführt und verpresst werden. Eine Zuführung und eine separate Verpress-Station für das Kolbenführungselement entfallen dabei. Das Kolbenführungselement wird vielmehr mittels eines Einpressprozesses der Baugruppe direkt in das Pumpengehäuse gepresst. Es ist somit ein Pumpenelement mit einem insbesondere aufgepressten Kolbenführungselement geschaffen, das auf besonders einfache Art und Weise mit dem Pumpengehäuse zu einer hydraulischen Kolbenpumpe verpresst werden kann.
Vorteilhafterweise deckt dabei das Kolbenführungselement das niederdruckseitige Dichtelement ab bzw. schließt dieses ein, so dass das Dichtelement während des Zusammenbaus der Kolbenpumpe infolge etwaiger Kanten nicht beschädigt wird und geschützt ist.
Des Weiteren ist gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Kolbenpumpe geschaffen, mit den Schritten:

– Bereitstellen eines Pumpengehäuses,
– Bereitstellen einer Zylinder-Kolben-Einheit mit einem auf einer äußeren Mantelfläche des Kolbens angeordneten niederdruckseitigen Dichtelement,
– Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Kolbenführungselements zum Führen des Kolbens im Pumpengehäuse,
– Ortsfestes Halten des Kolbenführungselements an der Zylinder-Kolben-Einheit zu einer Baugruppe, so dass das Kolbenführungselement mit einem Abschnitt seiner inneren Mantelfläche das niederdruckseitige Dichtelement gegenüber der inneren Mantelfläche des Pumpengehäuses abdeckt, und
– Zusammenfügen der Baugruppe und das Pumpengehäuse zu einer Kolbenpumpe.

Zunächst werden ein Pumpengehäuse, eine Zylinder-Kolben-Einheit sowie ein erfindungsgemäßes Kolbenführungselement bereitgestellt. Die Zylinder-Kolben-Einheit umfasst einen Zylinder, der in einem Kolben verschiebbar gelagert ist. Auf einer äußeren Mantelfläche des Kolbens wird ein niederdruckseitiger Dichtring zum Abdichten einer Niederdruckseite von einem Exzenterraum aufgepresst.
Das erfindungsgemäße Kolbenführungselement wird sodann an der Zylinder-Kolben-Einheit ortsfest gehalten, vorzugsweise an einem Endabschnitt des Zylinders oder an einem Endabschnitts eines Filterelements der Zylinder-Kolben-Einheit aufgepresst. Dabei schließt das Kolbenführungselement mit einem Abschnitt seiner inneren Mantelfläche das niederdruckseitige Dichtelement ein bzw. deckt dieses ab und liegt mit einem weiteren Abschnitt verschiebbar auf der äußeren Mantelfläche des Kolbens auf. Die Zylinder-Kolben-Einheit bildet somit mit dem Kolbenführungselement eine Baugruppe, die als solche gehandhabt werden kann.
Diese Baugruppe wird mit dem Pumpengehäuse zu einer Kolbenpumpe, vorzugsweise zu einer hydraulischen Kolbenpumpe, verpresst. Vorteilhafterweise ist dabei das Dichtelement vor Beschädigungen infolge etwaiger scharfer Kanten von Querbohrungen im Pumpengehäuse geschützt. Eine Zuführung und eine extra Verpress-Station für das Kolbenführungselement entfallen gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Kolbenführungselement wird mit dem Einpressprozess der oben genannten Baugruppe in das Pumpengehäuse direkt verpresst.
Des Weiteren ist die Aufgabe gemäß der Erfindung mittels einer Kolbenpumpe mit einem in einem Pumpengehäuse verfahrbaren Kolben und einem erfindungsgemäßen Kolbenführungselement gelöst.
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe ist in vorteilhafter Weise mit einem Kolbenführungselement gemäß den oben genannten Merkmalen und Vorteilen ausgestattet. Eine solche Kolbenpumpe gewährleistet zum einen, dass der niederdruckseitige Dichtring aufgrund der Abdeckung mittels des Kolbenführungselements während der Montage der Kolbenpumpe nicht beschädigt wird. Zum anderen bildet die Zylinder-Kolben-Einheit insbesondere mit dem Kolbenführungselement eine Baugruppen-Einheit, die mit dem Pumpengehäuse verpresst wird. Eine Zuführung und ein separater Verpressschritt des Kolbenführungselements mit dem Pumpengehäuse entfällt dabei, wodurch Produktionskosten gesenkt werden.
Schließlich ist ein Fahrzeugbremssystem mit einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe geschaffen.
Das erfindungsgemäße Fahrzeugbremssystem umfasst eine Kolbenpumpe, vorzugsweise eine hydraulische Kolbenpumpe, mit einem erfindungsgemäßen Kolbenführungselement gemäß den oben erläuterten Merkmalen und Vorteilen.
Ein derartiges Fahrzeugbremssystem kann beispielsweise ein Anti-Blockier-System (ABS), eine Antriebsschlupfregelung (TCS – traction control system), ein elektronisches Stabilisierungsprogramm (ESP) oder auch ein elektrohydraulisches Bremssystem (EHB) sein. Bei solchen Bremssystemen ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Kolbenpumpe eine optimale Funktion des Bremssystems bei einer langen Laufleistung bzw. Standzeit zur Verfügung stellt. Erfindungsgemäß ist gewährleistet, dass das niederdruckseitige Dichtelement keine Beschädigungen aufweist, die während eines Zusammenfügungsprozesses der Kolbenpumpe gemäß dem Stand der Technik entstehen können.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen:
1 einen Querschnitt einer hydraulische Kolbenpumpe mit einem Kolbenführungselement gemäß dem Stand der Technik,
2 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer hydraulischen Kolbenpumpe mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbenführungselements,
3 einen Querschnitt III-III durch die hydraulische Kolbenpumpe gemäß 2,
4 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer hydraulischen Kolbenpumpe mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbenführungselements, und
5 einen Querschnitt V-V durch die hydraulische Kolbenpumpe gemäß 4.
Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt eine hydraulische Kolbenpumpe 10 mit einem niederdruckseitigen Führungsring 12 als ein Kolbenführungselement gemäß dem Stand der Technik.
Die Kolbenpumpe 10 umfasst ein Pumpengehäuse 14, in dem eine Zylinder-Kolben-Einheit 15 aufgenommen ist. In der Zylinder-Kolben-Einheit 15 ist ein Kolben 16 in einem Zylinder 17 längsaxial verschiebbar vorgesehen. Bei Betrieb der Kolbenpumpe 10 wird der Kolben 16 von einem rotierenden Exzenter 18 angetrieben, der in einem Exzenterraum 20 angeordnet ist. Der Exzenter 18 liegt dabei mit seinem Außenumfang an einer Stirnseite 22 des Kolbens 16 an und bewirkt ein Ein- und Ausfahren des Kolbens 16 in den bzw. aus dem Zylinder 17.
Dem Kolben 16 ist ein Einlassventil 24 zugeordnet. Das Einlassventil 24 ist in einem Ventilgehäuse 26 angeordnet, das auf einer Halterung 28 festgespannt ist. Das Einlassventil 24 ist dazu vorgesehen, Fluid mittels einer Hubbewegung des Kolbens 16 durch eine Einlassvorrichtung 30 in einen Druckbereich 32 im Inneren des Zylinders 17 zu saugen und durch einen Auslass 34 mit einem Auslassventil 36 unter Druck aus dem Druckbereich 32 in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit zu fördern. Das Fluid ist vorliegend eine Bremsflüssigkeit.
Das Ventilgehäuse 26 ist becherförmig als ein Käfig gestaltet, in dessen Inneren sich eine schraubenförmige Rückstellfeder 38 befindet, welche gegen einen kugelförmigen Schließkörper 40 drängt. Der Schließkörper 40 liegt dadurch an einem Ventilsitz 42 an, der an der anderen Stirnseite des Kolbens 16 ausgebildet ist.
Der Kolben 16 ist in Längsrichtung mittels einer im Druckbereich 32 angeordneten Rückstellfeder 44 federnd vorgespannt. Die Rückstellfeder 44 ist bezogen auf 1 an ihrem linken Ende an einer Stirnfläche des Zylinders 17 abgestützt und drängt an ihrem rechten Ende gegen eine Federauflage 46, die als ein Teil des Ventilgehäuses 26 ausgebildet ist. Die Federauflage 46 ist somit mit dem Kolben 16 ortsfest gekoppelt, so dass die Rückstellfeder 44 entsprechend über die Federauflage 46 gegen den Kolben 16 drängt.
Wenn der Kolben 16 bezogen auf 1 nach rechts aus dem Zylinder 17 mittels der Rückstellfeder 44 herausgedrückt wird, so wird der Schließkörper 40 des Einlassventils 24 von dem Ventilsitz 42 gegen die Kraft der schraubenförmigen Rückstellfeder 38 abgehoben, da ein Unterdruck im Gehäuse 14 aufgebaut wird. Bei dieser Bewegung des Kolbens 16 wird das Einlassventil 24 geöffnet und Fluid wird über die Einlassvorrichtung 30 in den Druckbereich 32 eingesaugt.
Wenn der Kolben 16 bezogen auf 1 nach links in den Zylinder 17 mittels des Exzenters 18 hineingedrückt wird, so schließt sich das Einlassventil 24, das Auslassventil 36 wird geöffnet und das Fluid wird aus dem Druckbereich 32 in das Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit gefördert.
Zwischen dem Kolben 16 und dem Zylinder 17 ist ein ringförmiges Dichtelement 48 angeordnet, mittels dem der Druckbereich 32 gegenüber einer Niederdruckseite 50 abgedichtet wird. Das Dichtelement 48 ist auf den Kolben 16 aufgepresst und liegt axial an einer äußeren Mantelfläche 52 des Kolbens 16 an. An dieser äußeren Mantelfläche 52 ist das Dichtelement 48 mittels des auf die Halterung 28 festgespannten Ventilgehäuses 26 gehaltert, in dem das Ventilgehäuse 26 in das Dichtelement 48 form- und kraftschlüssig eingreift.
Auf der Niederdruckseite 50 sind ein niederdruckseitiger Dichtring 54 sowie ein Stützring 55 zwischen einer inneren Mantelfläche 56 des Pumpengehäuses 14 und der äußeren Mantelfläche 52 des Kolbens 16 angeordnet. Das niederdruckseitige Dichtelement 54 dichtet den Exzenterraum 20 im Wesentlichen fluiddicht ab.
Zwischen dem Stützring 55 und dem Exzenterraum 20 ist der Führungsring 12 aus einem geeigneten Kunststoff eingepresst. Der Führungsring 12 ist im Querschnitt betrachtet L-förmig ausgebildet und liegt mit einem Schenkel 58 axial an der inneren Mantelfläche 56 des Pumpengehäuses 14 und greift mit einem anderen Schenkel 60 in eine Ausnehmung im Gehäuse 14 und ist auf diese Weise am Pumpengehäuse 14 formschlüssig eingeklemmt. Der Kolben 16 wird während des Ein- und Ausfahrens in das bzw. aus dem Pumpengehäuse 14 mittels des Führungsrings 12 geführt und gelagert. Dabei gleitet der Kolben 16 mit seiner äußeren Mantelfläche 52 an dem Führungsring 12 vorbei.
In den 2 und 3 ist die in 1 veranschaulichte hydraulische Kolbenpumpe 10 ausschnittsweise dargestellt. Anstelle des Führungsrings 12 ist vorliegend ein erfindungsgemäßes Kolbenführungselement 62 vorgesehen. Das Kolbenführungselement 62 ist ein aus Kunststoff geformtes Spritzgussteil. Die hydraulische Kolbenpumpe 10 ist in einem Fahrzeugbremssystem integriert.
Das Kolbenführungselement 62 weist eine innere und eine äußere Mantelfläche 64, 66 auf. Die äußere Mantelfläche 66 liegt an der inneren Mantelfläche 56 des Pumpengehäuses 14 ortsfest an.
Die innere Mantelfläche 64 des Kolbenführungselements 62 weist eine absatzförmige Aussparung 68 auf, in der das niederdruckseitige Dichtelement 54 in Form eines O-Rings 54 sowie der Stützring 55 aufgenommen sind. Das Kolbenführungselement 62 deckt also das niederdruckseitige Dichtelement 54 sowie den Stützring 55 mit einem Abschnitt 70 seiner inneren Mantelfläche 64 gegenüber der inneren Mantelfläche 56 des Pumpengehäuses 14 ab. Die Aussparung 68 ist derart ausgebildet, dass das Kolbenführungselement 62 das Dichtelement 54 und den Stützring 55 auf die äußere Mantelfläche 52 des Kolbens 16 presst. Infolge des auf das Dichtelement 54 aufgebrachten Drucks dichtet das Dichtelement 54 den Niederdruckbereich 50 gegenüber dem Exzenterraum 20 im Wesentlichen fluiddicht ab.
Ein weiterer Abschnitt 72 der inneren Mantelfläche 64 des Kolbenführungselements 62 liegt dem Exzenterraum 20 zugewandt auf der äußeren Mantelfläche 52 des Kolbens 16 verschiebbar auf. Während des Betriebs der hydraulischen Kolbenpumpe 10 stützt und führt das Kolbenführungselement 62 den in das Pumpengehäuse 14 ein- und ausfahrenden Kolben 16.
Gemäß den 2 und 3 ist das Kolbenführungselement 62 an dem Zylinder 17 der Zylinder-Kolben-Einheit 15 ortsfest gehaltert, das heißt dort direkt verpresst. Der Zylinder 17 weist vorliegend eine Verlängerung 74 auf, in der Querbohrungen 76 mittels eines Laserstrahl-Bohr-Verfahren gebildet sind. Diese Querbohrungen 76 bilden einen Filter 78, der der Fluideinlassvorrichtung 30 in Strömungsrichtung des Fluids vorgelagert ist.
Das Kolbenführungselement 62 ist mit seinem einen Ende 80, und zwar mit der inneren Mantelfläche 64, auf die äußere Mantelfläche eines Endabschnitt 82 der Zylinderverlängerung 74, der nicht von Querbohrungen durchbrochen ist, aufgepresst. Das Dichtelement 54 und der Stützring 55 sind dabei zwischen einer Stirnfläche des verlängerten Zylinders 17 und dem aufgepressten Kolbenführungselement 62 gehalten. Eine Leckage an Fluid zwischen dem Niederdruckbereich 50 und dem Exzenterraum 20 wird durch die Pressung zwischen dem Zylinder 17, nämlich dessen Verlängerung 74, und dem Kolbenführungselement 62 verhindert, indem das niederdruckseitige Dichtelement 54 gegen die äußere Mantelfläche 52 des Kolbens 16 gedrückt wird.
Die Zylinder-Kolben-Einheit 15 bildet somit mit dem Kolbenführungselement 62 eine Einheit, das heißt eine komplette Baugruppe 84, die als solche gehandhabt werden kann. Diese Baugruppe 84 wird dem Pumpengehäuse 14 zugeführt, in diesem in einer Sackbohrung eingesetzt und dort an einem zum Exzenterraum 20 gewandten Stirnseite ausgebildeten Absatz 92 verpresst. Bei der Montage der Kolbenpumpe 10 kann also eine separate Zuführstation für das Kolbenführungselement 62 entfallen, was zu einer Kostenreduzierung im Herstellungsprozess führt. Ferner wird während des Einführens der Baugruppe 84 in das Pumpengehäuse 14 das niederdruckseitige Dichtelement 54 nicht beschädigt, wie etwa durch scharfe Kanten von Querbohrungen im Gehäuse 14, da das Dichtelement 54 mittels des Kolbenführungselements 62 abgedeckt und geschützt ist.
In den 4 und 5 ist das Kolbenführungselement 62 nicht auf eine Verlängerung 74 des Zylinders 17 aufgepresst, sondern auf ein Filterelement 86, das in Form eines Zwischenstücks 86 mit einem integrierten, das heißt eingespritzten Metallfiltergewebe 88 vorliegt. Das Filterelement 86 ist in Strömungsrichtung des Fluids der Fluideinlassvorrichtung 30 vorgeordnet und an der äußeren Mantelfläche des Zylinders 17 gehaltert.
Das Kolbenführungselement 62 ist vorliegend mit seinem einen Ende 80, und zwar mit der inneren Mantelfläche 64, an einem Endabschnitt 90, nämlich auf einer äußeren Mantelfläche dieses Endabschnitt 90, aufgepresst. Das Dichtelement 54 und der Stützring 55 werden zwischen einer Stirnfläche des Filterelements 86 und dem aufgepressten Kolbenführungselement 62 gehalten. Eine Leckage zwischen der Niederdruckseite 50 und dem Exzenterraum 20 wird durch die Pressung zwischen dem Filterelement 86 und dem Kolbenführungselement 62 verhindert, indem das niederdruckseitige Dichtelement 54 gegen die äußere Mantelfläche 52 des Kolbens 16 gedrückt wird.
Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz des vorgenommenen formalen Rückbezugs auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10123038 A1 [0005]
DE 102006036442 A1 [0006]
DE 10240052 A1 [0007]

Claims

Kolbenführungselement (62), insbesondere einer hydraulischen Kolbenpumpe (10), das zum Führen eines in einem Pumpengehäuse (14) verfahrbaren Kolbens (16), auf dessen äußerer Mantelfläche (52) ein niederdruckseitiges Dichtelement (54) angeordnet ist, einerseits an einer inneren Mantelfläche (56) des Pumpengehäuses (14) anliegt und andererseits an der äußeren Mantelfläche (52) des Kolbens (16) verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenführungselement (62) mit einem Abschnitt (70) das niederdruckseitige Dichtelement (54) an dessen zur inneren Mantelfläche (56) des Pumpengehäuse (14) gewandten Seite überdeckt.
Kolbenführungselement (62) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenführungselement (62) an seiner inneren Mantelfläche (64) eine absatzförmige Aussparung (68) aufweist, in der das niederdruckseitige Dichtelement (54) aufgenommen ist.
Kolbenführungselement (62) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenführungselement (62) an einem Zylinder (17) der hydraulischen Kolbenpumpe (10) ortsfest gehaltert ist.
Kolbenführungselement (62) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenführungselement (62) mit einem Absatz (92) zum Verpressen in dem Pumpengehäuse (14) versehen ist.
Kolbenführungselement (62) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenführungselement (62) an einem Filterelement (86) der hydraulischen Kolbenpumpe (10) ortsfest gehaltert ist.
Kolbenführungselement (62) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenführungselement (62) ein aus Kunststoff geformtes Spritzgussteil ist.
Baugruppe (84) umfassend eine Zylinder-Kolben-Einheit (15) mit einem Kolbenführungselement (62) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verfahren zum Herstellen einer Kolbenpumpe (10) mit den Schritten: – Bereitstellen eines Pumpengehäuses (14), – Bereitstellen einer Zylinder-Kolben-Einheit (15) mit einem auf einer äußeren Mantelfläche (52) des Kolbens (16) angeordneten niederdruckseitigen Dichtelement (54), – Bereitstellen eines Kolbenführungselements (62) zum Führen des Kolbens (16) im Pumpengehäuse (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, – Ortsfestes Halten des Kolbenführungselements (62) an der Zylinder-Kolben-Einheit (15) und Schaffen einer Baugruppe (84), so dass das Kolbenführungselement (62) mit einem Abschnitt (70) seiner inneren Mantelfläche (64) das niederdruckseitige Dichtelement (54) gegenüber der inneren Mantelfläche (56) des Pumpengehäuses (14) überdeckt, und – Zusammenfügen der Baugruppe (84) und des Pumpengehäuses (14) zu einer Kolbenpumpe (10).
Kolbenpumpe (10) mit einem in einem Pumpengehäuse (14) verfahrbaren Kolben (16) und einem Kolbenführungselement (62) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Fahrzeugbremssystem mit einer Kolbenpumpe (10) nach Anspruch 9.