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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Führungsring für ein Pumpenelement eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage zum Führen eines Pumpenkolbens in einem Pumpengehäuse, wenn sich der Pumpenkolben längs seiner Achse in dem Pumpengehäuse verschiebt. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Führungsrings in einem Hydraulikaggregat-Baukasten für Fahrzeugbremsanlagen.
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Bei Fahrzeugbremsanlagen werden Hydraulikaggregate verwendet, um in zugehörigen Bremskreisen einen geregelten Bremsdruck zur Verfügung stellen zu können. Zum Regeln des Bremsdrucks umfasst das Hydraulikaggregat unter anderem mindestens ein Pumpenelement, dessen Pumpenkolben in einem Pumpenzylinder verschiebbar ist. Der Pumpenkolben ist im Zuströmbereich von Bremsfluid in den Pumpenzylinder hinein ferner in einem Pumpengehäuse geführt, in dem sich auch ein Exzenterantrieb für den Pumpenkolben befindet. Zwischen dem Exzenterantrieb und dem Zuströmbereich ist in der Regel eine Dichtungsanordnung vorgesehen, die mit einem Dichtungsring, einem Stützring und einem Führungsring gebildet ist. Der Dichtungsring stellt eine weitgehend fluiddichte Abdichtung zwischen dem Zuströmbereich als leicht druckbeaufschlagtem Bereich und dem Exzenterantrieb als weitgehend drucklosem Bereich her. Der Stützring stützt den Dichtungsring. Der Führungsring dient dazu, den Pumpenkolben relativ zum Pumpengehäuse und damit auch relativ zum Pumpenzylinder zu führen. Diese Führung geschieht an jenem Endbereich des Pumpenkolbens, an dem durch den Exzenterantrieb Querkräfte auf den Pumpenkolben eingebracht werden. Diese Querkräfte werden vom Führungsring aufgenommen. Zudem begrenzt der Führungsring den Bauraum für den Dichtungsring und den Stützring in axialer Richtung derart, dass eine abdichtende Wirkung mit einem zum Hin- und Herbewegen des Kolbens benötigten Spiel erreicht ist. Eine Dichtungsanordnung dieser Art ist zum Beispiel aus
DE 10 2006 036 442 A1 bekannt.
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Für verschiedene Typen Fahrzeuge und verschiedene Funktionen in einem Fahrzeug werden Hydraulikaggregate unterschiedlicher Leistung benötigt. Diese unterschiedlichen Leistungsklassen werden mittels unterschiedlicher Pumpenelemente und dabei insbesondere mit unterschiedlich großen Pumpenkolbendurchmessern erreicht. Dazu müssen die Pumpengehäuse an die unterschiedlichen Pumpenkolbendurchmesser angepasst sein, sodass eine Vielzahl unterschiedlicher Pumpengehäusevarianten zu fertigen ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist ein Führungsring für ein Pumpenelement eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage zum Führen eines Pumpenkolbens in einem Pumpengehäuse, wenn sich der Pumpenkolben längs seiner Achse in dem Pumpengehäuse verschiebt, geschaffen. Der Führungsring ist an seiner dem Pumpenkolben zugewandten Innenseite mit einer ersten Stufung mit einem ersten Innendurchmesser und einem zweiten Innendurchmesser gestaltet.
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Der erste Innendurchmesser des Führungsrings ist dabei geringfügig größer als der Durchmesser des Pumpenkolbens und führt den Pumpenkolben mit einem dazu erforderlichen Führungsspiel im Führungsring. Zusammen mit dem zweiten Innendurchmesser, der größer als der erste Innendurchmesser ist, ist erfindungsgemäß eine gestufte Innenkontur des Führungsrings geschaffen. Diese gestufte Innenkontur bzw. Stufung bildet einen Freiraum bzw. Leerraum in Form einer Hülse zwischen dem Pumpenkolben und diesem Abschnitt des Führungsrings. In dieser Hülse kann mindestens ein weiteres Bauteil des Pumpenelements angeordnet sein, das damit sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung begrenzt und gehalten ist.
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Als weiteres Bauteil ist bevorzugt ein Dichtungsring in der Hülse aufgenommen, der mit seiner radial äußeren Seite abdichtend am Führungsring und mit seiner radial inneren Seite abdichtend am Pumpenkolben bzw. Kolben anliegt. Besonders bevorzugt ist zusätzlich zum Dichtungsring in der erfindungsgemäßen Stufung in axialer Richtung zwischen Dichtungsring und Führungsring ein Stützring aufgenommen, der ebenfalls radial nach außen vom erfindungsgemäßen Führungsring begrenzt wird. Damit ist vorteilhaft eine vollständige Dichtungsanordnung in dem erfindungsgemäßen Führungsring auch radial gehalten.
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Dabei hält der Führungsring den Dichtungsring in einer Bohrung des Pumpengehäuses, in der das Pumpenelement angeordnet ist. Bei unterschiedlich leistungsstarken Pumpenelementen und damit verbundenen verschieden großen Pumpenkolbendurchmessern kann diese Bohrung aufgrund des erfindungsgemäßen Führungsrings immer den gleichen Durchmesser aufweisen. Dazu müssen nur verschiedene Typen Führungsringe bei gleich bleibender Außenkontur mit ihrer Innenkontur an die einzelnen Pumpenkolbendurchmesser und/oder Dichtungsringdurchmesser angepasst werden. Die Bauteil-Varianz von Pumpengehäusen für verschiedene Pumpenkolbendurchmesser ist somit gemäß der Erfindung auf die Führungsringe verlagert. Die verschiedenen Typen Führungsringe können bei der Herstellung wesentlich kostengünstiger in ihrer Form variiert werden als die Pumpengehäuse. Sie werden bevorzugt einfach mittels Spritzguss aus bremsflüssigkeitsresistentem Kunststoff hergestellt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Führungsrings ist dieser an seiner dem Pumpenkolben zugewandten Innenseite mit einer zweiten Stufung mit einem dritten Innendurchmesser gestaltet. Dabei ist der dritte Innendurchmesser dazu angepasst, platzsparend und stabil ein weiteres Bauteil in radialer Richtung zu halten. Als weiteres Bauteil dient bevorzugt ein in axialer Richtung an den Dichtungsring anschließender Filter zum Filtern von Fluid, insbesondere Bremsfluid, im Zuströmbereich bzw. Niederdruckbereich eines Pumpeneinlasses. Insbesondere bei gleich bleibender Außenkontur des Führungsrings und damit bei gleich bleibender Form der Bohrung des Pumpengehäuses sind so verschiedene Filtergrößen einfach und kostengünstig mittels Variation des dritten Innendurchmessers einbaubar.
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Der Führungsring ist ferner vorzugsweise an seiner dem Pumpengehäuse zugewandten Außenseite mit einer dritten Stufung mit einem ersten Außendurchmesser und einem zweiten Außendurchmesser gestaltet. Mit der dritten Stufung an seiner Außenseite ist der Führungsring nicht nur in radialer Richtung, sondern auch in axialer Richtung im Pumpengehäuse gehalten, insbesondere mittels einer zur dritten Stufung komplementär gestuften Gestaltung des Pumpengehäuses.
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Darüber hinaus ist der Führungsring bevorzugt an seiner dem Pumpengehäuse zugewandten Außenseite mit einem konischen Abschnitt gestaltet. Derart gestaltet, ist der erfindungsgemäße Führungsring außenseitig mit nur einer Stufung im Pumpengehäuse präzise positionierbar und weist innenseitig dennoch mehrere Stufen für die Anordnung von Filter und Dichtung auf.
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Die Erfindung ist ferner auf eine Verwendung von derartigen erfindungsgemäßen Führungsringen in einem Hydraulikaggregat-Baukasten für Fahrzeugbremsanlagen mit einem Typ Pumpengehäuse, mindestens zwei Typen Pumpenkolben und mindestens zwei Typen Führungsringen gerichtet. Dabei weist der eine Typ Pumpengehäuse nur eine zum zugehörigen Führungsring gewandte Innenkontur auf. Zugleich weisen die mindestens zwei Typen Pumpenkolben unterschiedliche Außendurchmesser auf. Die mindestens zwei Typen Führungsringe sind einerseits zum Anordnen an der einen Innenkontur des einen Typs Pumpengehäuse und andererseits zum Anordnen an die unterschiedlichen Außendurchmesser der mindestens zwei Typen Pumpenkolben angepasst.
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Derart angepasst, weisen die mindestens zwei Typen Führungsringe eine unterschiedliche Innenkontur auf, die zumindest weitgehend an der Außenkontur des zugehörigen Typs Pumpenkolben mit dem jeweiligen Außendurchmesser anliegt. Ferner weisen die mindestens zwei Typen Führungsringe eine identische Außenkontur auf, die an die Innenkontur bzw. Bohrung des einen Typs Pumpengehäuse angepasst ist. Ein Typ Pumpengehäuse kann somit vorteilhaft für verschiedene Pumpenkolben-Außendurchmesser und damit für unterschiedliche Leistungsklassen an Kolbenpumpen eingesetzt werden. Die Anzahl der benötigten Pumpengehäusevarianten wird im Vergleich zur herkömmlichen Anzahl reduziert, wodurch pro Variante größere Stückzahlen produziert werden können. Damit werden durch einen geringeren Handhabungsaufwand sowie einen reduzierten Konstruktions- und Erprobungsaufwand erheblich geringere Herstellungskosten pro Stück realisiert.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Pumpenelements mit einem Führungsring gemäß dem Stand der Technik,
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2 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels eines Pumpenelements mit einer ersten Variante eines Führungsrings gemäß der Erfindung und
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3 einen vergrößerten Längsschnitt einer zweiten Variante eines Führungsrings gemäß der Erfindung.
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In 1 ist ein Pumpenelement 10 eines Hydraulikaggregats veranschaulicht, das in einem blockförmigen Pumpengehäuse 12 angeordnet ist. Das Hydraulikaggregat ermöglicht an Fahrzeugbremsen einer zugehörigen Fahrzeugbremsanlage insbesondere eine Antiblockier-, eine Antischlupf- und eine Fahrdynamik-Regelfunktion (ABS, ASR und ESP).
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In dem Pumpengehäuse 12 ist eine gestufte Bohrung 14 ausgebildet, in der das Pumpenelement 10 angeordnet ist. Die gestufte Bohrung 14 weist drei Absätze 16, 18 und 20 auf, mit denen der Durchmesser der Bohrung 14 von außen ausgehend in Stufen zunehmend nach innen hin verkleinert und eine Innenkontur 21 des Pumpengehäuses 12 geformt ist. Zur Innenkontur 21 weist das Pumpenelement 10 eine im Wesentlichen komplementäre Außenkontur 22 auf. Ferner umfasst das Pumpenelement 10 einen mehrteiligen Pumpenzylinder 23, der einen ebenfalls mehrteiligen Pumpenkolben 24 mit seinem Außendurchmesser 25 umgibt.
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Der mehrteilige Pumpenzylinder 23 umfasst einen ringförmigen Filter 26, an dem durch einen Einlass 28 Bremsfluid von radial außen nach radial innen durch das Pumpengehäuse 12 zugeführt werden kann. An den Filter 26 schließt nach axial außen gerichtet ein Zylinderbecher 30 an, mit dem ein Druckraum 32 umschlossen ist. Ganz außen befindet sich dann ein mit dem Pumpengehäuse 12 fluiddicht verstemmter Zylinderdeckel 34, mit dem der Filter 26 sowie der Zylinderbecher 30 und damit das gesamte Pumpenelement 10 in der gestuften Bohrung 14 zurückgehalten sind. In dem Zylinderdeckel 34 befindet sich ein Auslassventil 36, mit dem Bremsfluid unter Druck aus dem Druckraum 32 kontrolliert in einen Auslass 38 abgeführt werden kann.
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Der mehrteilige Pumpenkolben 24 ist mit einem kreiszylindrischen Kolbenstößel 40 gestaltet, der sich im axial innersten Bereich der Bohrung 14 befindet. Der Kolbenstößel 40 bildet mit seinem Außendurchmesser den vorliegend relevanten Außendurchmesser 25 des Pumpenkolbens 24. Ferner kann der Kolbenstößel 40 an einer Stirnseite 42 von einem Exzenter 44 in Axialrichtung aus der Bohrung 14 herausbewegt werden. An der anderen Stirnseite 46 des Kolbenstößels 40 grenzt an diesen eine Kolbenhülse 48, durch die hindurch das durch den Einlass 28 und den Filter 26 zugeströmte Bremsfluid weiter nach radial innen strömen kann. An die Kolbenhülse 48 grenzt dann axial eine Kolbendichtscheibe 50 an, wobei sich zwischen der Kolbenhülse 48 und der Kolbendichtscheibe 50 ein Einlassventil 52 zum Zuführen des zugeströmten Bremsfluids in den Druckraum 32 hinein befindet.
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Der Kolbenstößel 40 ist als Teil des Pumpenkolbens 24 im inneren Teil der gestuften Bohrung 14 mittels eines Führungsrings 54, eines Stützrings 56 und eines Dichtungsrings 58 geführt. Der Dichtungsring 58 ist als Niederdruckdichtring ausgebildet und dichtet einen am Filter 26 vorherrschenden Niederdruckbereich 60 gegenüber einem am Exzenter 44 vorherrschenden, vollkommen drucklosen Exzenterbereich 62 ab. Der Stützring 56 stützt den Dichtungsring 58 und schützt diesen vor mechanischer Beschädigung. Der Führungsring 54 nimmt während des Betriebs des Exzenters 44 auftretende Querkräfte auf und puffert diese ab. Gleichzeitig dient der Führungsring 54 als Lauffläche für den Kolbenstößel 40, ermöglicht ein reibungsarmes Hin- und Hergleiten des Kolbenstößels 40 im Pumpengehäuse 12 und beugt dadurch einem abrasivem Verschleiß vor.
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Der herkömmliche Führungsring 54 ist gemäß 1 zwischen dem dritten Absatz 20 der Bohrung 14 und dem Stützring 56 in einem rein zylindrischen Bereich 64 der Bohrung 14 angeordnet. Ferner ist in dem rein zylindrischen Bereich 64 an den Stützring 56 in axialer Richtung anschließend der Dichtungsring 58 positioniert. Damit begrenzt und hält der Führungsring 54 den Dichtungsring 58 und den Stützring 56 in einer ersten axialen Richtung. Der ersten axialen Richtung gegenüberliegend ist der Dichtungsring 58 und damit auch der Stützring 56 mittels des Filters 26 begrenzt, der mit seinem inneren Stirnende an dem zweiten Absatz 18 der gestuften Bohrung 14 anliegt und sich gegen diesen abstützt. Derart abgestützt, ist darüber hinaus das Pumpenelement 10 in der gestuften Bohrung 14 festgelegt.
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Der Führungsring 54 bildet zusammen mit dem Dichtungsring 58 und dem Stützring 56 eine Dichtungsanordnung 66.
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In 2 und 3 ist ein Führungsring 54 gemäß der Erfindung veranschaulicht. Der erfindungsgemäße Führungsring 54 ist mit seiner Innenseite 68 dem Kolbenstößel 40 des mehrteiligen Pumpenkolbens 24 zugewandt. Die Innenseite 68 weist bei einer ersten Variante des Führungsrings 54 eine erste Stufung 70 mit einem ersten Innendurchmesser 72 und einem zweiten Innendurchmesser 74 auf (2). Der erste Innendurchmesser 72 ist dabei geringfügig größer als der Durchmesser des Kolbenstößels 40 und erstreckt sich über eine erste Länge 73. Dort bildet der Führungsring 54 mit seiner Innenseite 68 eine Gleitfläche für das Hin- und Hergleiten des Kolbenstößels 40 während des Betriebes. Der zweite Innendurchmesser 74 ist größer als der erste Innendurchmesser 72, sodass mit der ersten Stufung 70 ein hohlzylindrischer Abschnitt 76 bzw. eine Hülse über eine zweite Länge 75 gebildet ist, Dort sind der Stützring 56 und der Dichtungsring 58 aufgenommen und werden erfindungsgemäß nicht nur axial, sondern auch radial nach außen vom Führungsring 54 begrenzt und gehalten. Insgesamt ist damit eine besonders kompakte und stabile Dichtungsanordnung 66 geschaffen.
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Bei einer zweiten Variante des Führungsrings 54 gemäß 3 ist an dessen Innenseite 68 eine zweite Stufung 78 mit einem dritten Innendurchmesser 80 vorgesehen, der größer als der zweite Innendurchmesser 74 ist. Derart geformt, kann ein weiteres Bauteil aufgenommen werden, das einen größeren Durchmesser als der Dichtungsring 58 aufweist. Das weitere Bauteil ist vorteilhaft der Filter 26 in entsprechender Größe.
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An seiner Außenseite 82 weist der Führungsring 54 eine dritte Stufung 84 mit einem ersten Außendurchmesser 86 und einem größeren zweiten Außendurchmesser 88 auf. Mit dieser dritten Stufung 84 ist der Führungsring 54 vorteilhaft am dritten Absatz 20 der Bohrung 14 des Pumpengehäuses 12 axial gehalten.
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Ferner weist die Außenseite 82 bei der zweiten Variante gemäß 3 einen konischen Abschnitt 90 auf, der komplementär zum zweiten Absatz 18 der Bohrung 14 ausgebildet ist.
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Ganz entscheidend ist bei der erfindungsgemäßen Lösung, dass der Führungsring 54 mit seiner Außenseite 82 unabhängig von der Größe des Kolbenstößels 40 bzw. des Dichtungsrings 58 und/oder Stützrings 56 immer die gleiche Außenkontur aufweist. Dann kann besonders zeit- und kostensparend ein Typ Pumpengehäuse 12 für verschiedene Typen Pumpenelement 10 mit unterschiedlich großen Pumpenkolben 24 und damit mit unterschiedlichen Leistungsklassen verwendet werden. Es muss lediglich die Innenkontur des Führungsringes 54 an den Pumpenkolben 24 angepasst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006036442 A1 [0002]
