DE102013205075A1

DE102013205075A1 - Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE102013205075A1
Application number: DE201310205075
Authority: DE
Inventors: Günther Vogel
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2013-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe mit einem Pumpengehäuse (7), das mehrere die Funktion der Kolbenpumpe bestimmende Pumpenbauteile wie einen abschnittsweise geführten Pumpenkolben (6), eine Kolbenrückstellfeder (19) sowie ein Saug- und Druckventil (20, 21) aufweist, mit einem den Pumpenkolben (6) saugseitig begrenzenden, als Nachlaufraum (12) für die Flüssigkeit ausgeführten Ringraum und mit einem den Pumpenkolben (6) druckseitig begrenzenden Förderraum (18), sowie mit einem elastischen Dichtring (1) zur Abdichtung des Pumpenkolbens (6) in Richtung eines Pumpenantriebsraums (13). Zur Verhinderung einer Leckage in Richtung des Pumpenantriebsraums (13) ist der elastische Dichtring (1) mit einer Nut (3) versehen, in der ein den Dichtring (1) auf den Pumpenkolben (6) anpressende Feder (2) eingesetzt ist, wobei zur Montagevereinfachung die radiale Aufweitung des Dichtrings (1) in Richtung des Pumpengehäuses (7) durch geeignete konstruktive Maßnahmen kleiner als in Richtung des Pumpenkolbens (6) ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere zur Druckmittelförderung in hydraulischen Bremsanlagen mit Schlupfregelung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus DE 10 2010 028 539 A1 ist bereits eine derartige Kolbenpumpe bekannt, mit einem Pumpengehäuse, das mehrere die Funktion der Kolbenpumpe bestimmende Pumpenbauteile wie einen Pumpenkolben, eine Kolbenrückstellfeder sowie ein Saug- und Druckventil aufweist, sowie mit einem den Pumpenkolben saugseitig begrenzenden, als Nachlaufraum für die Flüssigkeit ausgeführten Ringraum und einem den Pumpenkolben druckseitig begrenzenden Förderraum. Zur Abdichtung des Pumpenkolbens auf der Niederdruckseite ist zwischen einer Buchse und einer Stufenbohrung ein elastischer Dichtring unter axialer Vorspannung angeordnet, sodass eine durch die Gleitbewegung des Pumpenkolbens initiierte Axialbewegung des Dichtrings sicher ausgeschlossen werden kann, um einen erhöhten Verschleiß des Dichtrings zu verhindern. Zwischen der Buchse und dem Dichtring befindet sich ferner ein Stützring sowie am Ende des Pumpengehäuses ein Führungsband für den Pumpenkolben, dem ein weiterer Stützring vorgeordnet ist, sodass der Dichtring beidseitig von Stützringen flankiert ist. Es befinden sich folglich im Bereich des Dichtrings die durch eine Feder beaufschlagte Buchse, weiterhin die beiden Stützringe als auch das Führungsband, wodurch sich ein erheblicher Teileaufwand ergibt, der überdies die Baulänge der Pumpe vergrößert und keine optimale dauerhafte Abdichtung des Pumpenkolbens gewährleistet.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kolbenpumpe der angegebenen Art derart zu verbessern, dass weniger, möglichst kompakte Bauteile benötigt werden, und dass gleichzeitig eine verbesserte Abdichtung des Pumpenkolbens in Verbindung mit einer guten Montierbarkeit der Abdichtung gewährleistet wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Kolbenpumpe der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im nachfolgenden aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand von zwei Zeichnungen hervor.
Es zeigen:
1 im Längsschnitt die wesentlichen Elemente einer Kolbenpumpe, mit einem in das Pumpengehäuse eingepressten Führungsband und einem davor im Pumpengehäuse fixierten Dichtring, der mittels einer Distanzhülse in einem Abstand zum Führungsband im Pumpengehäuse fixiert ist,
2 abweichend von 1 der auf dem Pumpenkolben vormontierte Dichtring während eines mit Hilfe der Distanzhülse vollzogenen Einpressvorgangs.
Die 1 zeigt eine abschnittsweise Darstellung eine Kolbenpumpe in einem Längsschnitt, die bevorzugt zur Druckmittelförderung in hydraulischen Bremsanlagen mit Schlupfregelung zum Einsatz gelangt. Das Pumpengehäuse 7 der Kolbenpumpe ist teilweise abgebildet und weist mehrere die Funktion der Kolbenpumpe bestimmenden Pumpenbauteile auf, wie ein in einem ringförmigen Führungsband 8 geführtes Ende eines Pumpenkolbens 6, entfernt zum Führungsband 8 einen als Nachlaufraum 12 für die Flüssigkeit ausgeführten Ringraum sowie einen an der Mantelfläche des Pumpenkolbens 6 anliegenden elastischen Dichtring 1 zur leckagefreien Abdichtung des Kolbenendes in Richtung eines Pumpenantriebsraums 13, der als Antrieb für den im Bereich des Förderraums 18 in einer Laufbuchse 16 geführten Pumpenkolben 6 beispielhaft einen Exzenter mit einem Exzenterlager aufnimmt. Der links des Pumpenkolbens 6 dargestellte Bereich umfasst im Wesentlichen den Förderraum 18, eine Kolbenrückstellfeder 19 und ein federbelastetes Druckventil 21, das in einem das Pumpengehäuse 7 verschließenden Stopfen aufgenommen ist. Innerhalb des Pumpenkolbens 6 befindet sich ein federbelastetes Saugventil 20, das in seiner Grundstellung den Förderraum 18 vom Nachlaufraum 12 trennt.
Damit während des Pumpenlaufs eine möglichst gleichbleibende, leckagefreie Abdichtung des Pumpenkolbens 6 in Richtung des Pumpenantriebsraums 13 zustande kommt, sieht die Erfindung vor, dass der elastische Dichtring 1 mit einer axial gerichteten, ringförmig umlaufenden Nut 3 (sog. Ringnut) versehen ist, die somit seitlich eingesetzt eine Feder 2 aufnimmt, welche die Dichtlippe 5 des Dichtrings 1 auf den Pumpenkolben 6 anpresst. Zur Erzeugung einer hinreichend großen Dichtkraft des Dichtrings 1 auf die Mantelfläche des Pumpenkolbens 6 ist die Feder 2 als eine eine Radialkraft erzeugendes Metallfeder ausgeführt. Der Dichtring 1 weist somit zwischen seinem Innen- und Außenumfang die Nut 3 auf, in der die den Dichtring 1 radial in Richtung des Pumpenkolbens 6 als auch radial in Richtung des Pumpengehäuses 7 aufweitende Feder 2 eingesetzt ist, wobei besonders vorteilhaft für eine einfache, kraft- und aufwandsreduzierte Montage des Dichtrings 1 die radiale Aufweitung des Dichtrings 1 in Richtung des Pumpengehäuses 7 kleiner als in Richtung des Pumpenkolbens 6 ist. Dies lässt sich besonders zweckmäßig durch eine geeignete konstruktive Verstärkung am Außenumfang des Dichtrings 1 im Sinne einer Versteifung realisieren. Wie aus 1 ersichtlich ist, weist hierzu in der einfachsten Ausführung der Dichtring 1 am Außenumfang eine gegenüber dem Innenumfang größere Wandstärke auf, die so zu einer gegenüber dem Innenumfang geringeren radialen Aufweitung des Dichtrings 1 am Außenumfang führt. Diese verringerte Aufweitung ist gerade so groß wie zur Montage, Fixierung und statischen Abdichtung des Dichtrings 1 im Pumpengehäuse erforderlich ist.
Alternativ ist es denkbar, die Feder 2 hinsichtlich ihrer Kraftwirkung so auszulegen, dass am Außenumfang eine nur geringe Federwirkung entsteht, sodass die Aufweitung an einem konventionellen Dichtelement 1 mit nicht verstärktem Außenumfang geringer ist als die Wirkung der Feder 2 auf den Innenumfang.
In vorliegendem Ausführungsbeispiel ist der Dichtring 1 zur mechanischen Verstärkung des Außenumfangs von einem steifen Außenring 4 radial umschlossen, dessen radiale Aufweitung somit unter der Wirkung der Feder 2 in der Nut 3 kleiner als die radiale Aufweitung des mit einer Dichtlippe 5 versehenen Innenumfangs ist, sodass der Dichtring 1 mit geringer Montagekraft im Pumpengehäuse 7 fixiert werden kann. Ferner geht aus der 1 hervor, dass der Außenring 4 versetzt zu der am Innenumfang des Dichtrings 1 vorgesehenen Dichtlippe 5 einen axialen Vorsprung 9 aufweist, der zur Justierung in einer mehrfach im Pumpengehäuse 7 abgesetzten Stufenbohrung 10 von einer Distanzhülse 11 beaufschlagt wird, die zwischen der Stufenbohrung 10 und einer Laufbuchse 16 angeordnet ist, die den Pumpenkolben 6 abschnittsweise führt. An einer vom Vorsprung 9 abgewandten, rechten Stirnfläche des Dichtrings 1 ist am Außenring 4 eine sich abschnittsweise in Richtung auf den Pumpenkolben 6 radial nach innen erstreckende Schulter 14 ausgebildet, die durch einen Ringraum 15 von dem im Pumpengehäuse 7 eingesetzten Führungsband 8 axial beabstandet ist. Das ringförmige Führungsband 8 ist am Ende des dem Pumpenantriebsraum 13 zugewandten Abschnitts der Stufenbohrung 10 angeordnet, wodurch sich eine verschleißarme Führung des Pumpenkolbens 6 in Richtung auf den im Pumpenantriebsraum 13 angeordneten Exzenterantrieb ergibt. Zur Schmierung des Pumpenkolbens 6 ist bei Wunsch oder Bedarf der zwischen dem Dichtring 1 und dem Führungsband 8 vorgesehene Ringraum 15 mit einem Schmiermittel, vorzugsweise Schmierfett befüllt, sodass ein Trockenlauf des Pumpenkolbens 6 an seinem dem Exzenterantrieb zugewandten Kolbenende sicher vermieden wird.
Infolge der Konstruktion des Dichtrings 1 als ein durch die Feder 2 in seiner Dichtwirkung optimierter Nutring, dessen Nut 3 als seitlich in den Dichtring 1 einmündende sowie über die Seitenfläche des Dichtrings 1 umlaufende Ringnut ausgeführt ist, deren Nutöffnung vom Führungsband 8 abgewandt ist, kann jede Form von Leckage aus dem Nachlaufraum 12 über die Dichtlippe 5 in den Ringraum 15 ausgeschlossen werden, sodass bei Verzicht auf geeignetes Schmiermittel im Ringraum 15 ein Trockenlauf im hinteren Endbereich des Pumpenkolbens 6 auftreten kann und dem begegnet werden muss, wenn der elastische Dichtring 1 nicht aus einem Werkstoff mit hinreichend guten Trockenlaufeigenschaften hergestellt ist, weshalb bei Schmiermittelverzicht ein Werkstoff aus Polytetrafluorethylen (PTFE) zu bevorzugen ist.
Die 2 zeigt abweichend von 1 den in einer Laufbuchse 16 aufgenommen Pumpenkolben 6 während der Montage der Pumpenpatrone im Pumpengehäuse 7, wozu der das Druckventil 21 aufnehmende Stopfen die Laufbuchse 16 in Richtung auf den Pumpenantriebsraum 13 verschiebt, während sich der Pumpenkolben 6 am Exzenterantrieb abstützt. Der Dichtring 1 ist am Kolbenende vormontiert, sodass der Pumpenkolben 6 mit dem Dichtring 1 eine eigenständig handhabbare Baugruppe bildet, die gemeinsam mit der sich abschnittsweise über die Laufbuchse 16 erstreckenden Distanzhülse 11 in die Stufenbohrung 10 des Pumpengehäuses 7 eingeschoben ist.
Die Distanzhülse 11 liegt in der Funktion eines Montagewerkzeugs mit ihrem von der Laufbuchse 16 abgewandten Ende am Dichtring 1 an, sodass der Dichtring 1 in Abhängigkeit von der Vorschubbewegung der Distanzhülse 11 innerhalb des Pumpengehäuses 7 über eine Fase 17 mit geringem Kraftaufwand in den im Durchmesser verkleinerten Abschnitt der Stufenbohrung 10 eingepresst und endfixiert ist. Die Distanzhülse 11 ist bevorzugt form- und/oder kraftschlüssig mit der Laufbuchse 16 verbunden, sodass mit dem Einschub der Laufbuchse 16 in die Stufenbohrung 10 auch die Distanzhülse 11 in Richtung auf den Dichtring 1 verschoben wird.
Vor dem Einsetzen der zuvor in Verbindung mit der Distanzhülse 11 beschriebenen Baugruppe in das Pumpengehäuse 7 ist in das Ende der Stufenbohrung 10 das Führungsband 8 einzufügen, sodass die Baugruppe beim Einsetzen in das Pumpengehäuse 7 gemäß der 2 in der Stufenbohrung 10 präzise zentriert wird, sobald der Pumpenkolben 6 mit seinem Kolbenende im Führungsband 8 aufgenommen ist. Der am Pumpenkolben 6 vormontierte Dichtring 1 ist somit zentrisch zur Fase 17 ausgerichtet, sodass unter der Vorschubbewegung der in der Stufenbohrung 10 zentrierten Distanzhülse 11 der Dichtring 1 leichtgängig in den verkleinerten Bohrungsabschnitt der Stufenbohrung 10 rutscht.
Abbildungsgemäß weist somit die Stufenbohrung 10 einen für die Aufnahme der Distanzhülse 11 und der Laufbuchse 16 vorgesehenen ersten Bohrungsabschnitt mit größerem Durchmesser auf als auch einen für die Aufnahme des Führungsbands 8 und des Dichtrings 1 vorgesehenen zweiten Bohrungsabschnitt mit kleinerem Durchmesser auf, wobei die Fase 17 zur vereinfachten Zuführung und Montage des Führungsbands 8 und des Dichtrings 1 den Übergang zwischen dem ersten und zweiten Bohrungsabschnitt herstellt.
Zusammenfassend ergibt sich somit auf der dem Kolbenantriebsraum 13 zugewandten Niederdruckseite des Pumpenkolbens 6 eine besonders einfache, funktionssichere Kolbenführung sowie Kolbenabdichtung, die durch die beschriebene Ausbildung und Anordnung des Dichtrings 1 und des Führungsbands 8 folgende Vorteile aufweist:

– längere leckagefreie Pumpenlaufzeiten,
– bessere Dichtwirkung des Dichtrings 1 in allen Temperaturbereichen,
– drastische Bauteilreduzierung,
– einfachere und kostengünstigere Bauteilmontage,
– kleinere axiale Toleranz des Einbauraums des Dichtelements 1 aufgrund der reduzierten Bauteilanzahl (wichtig für die Reduzierung des Pumpenverschleißes und die Verbesserung des Pumpenwirkungsgrades).

Bezugszeichenliste

1: Dichtring
2: Feder
3: Nut
4: Außenring
5: Dichtlippe
6: Pumpenkolben
7: Pumpengehäuse
8: Führungsband
9: Vorsprung
10: Stufenbohrung
11: Distanzhülse
12: Nachlaufraum
13: Pumpenantriebsraum
14: Schulter
15: Ringraum
16: Laufbuchse
17: Fase
18: Förderraum
19: Kolbenrückstellfeder
20: Saugventil
21: Druckventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010028539 A1 [0002]

Claims

Kolbenpumpe, insbesondere zur Druckmittelförderung in hydraulischen Bremsanlagen mit Schlupfregelung, mit einem Pumpengehäuse, das mehrere die Funktion der Kolbenpumpe bestimmende Pumpenbauteile wie einen Pumpenkolben, der in einem Führungsband abschnittsweiseaufgenommen ist, welches in das Pumpengehäuse eingepresst ist, einen den Pumpenkolben saugseitig begrenzenden, als Nachlaufraum für die Flüssigkeit ausgeführten Ringraum und mit einem den Pumpenkolben druckseitig begrenzenden Förderraum, sowie mit einem zwischen dem Nachlaufraum und dem Führungsband in einer Stufenbohrung des Pumpengehäuses angeordneten elastischen Dichtring zur leckagefreien Abdichtung des Pumpenkolbens in Richtung eines im Pumpengehäuse ausgebildeten Pumpenantriebsraums, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (1) zwischen seinem Innen- und Außenumfang mit einer Nut (3) versehen ist, in der eine den Dichtring (1) radial in Richtung des Pumpenkolbens (6) als auch radial in Richtung des Pumpengehäuses (7) aufweitende Feder (2) eingesetzt ist, wobei die radiale Aufweitung des Dichtrings (1) in Richtung des Pumpengehäuses (7) kleiner als in Richtung des Pumpenkolbens (6) ausgeführt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (1) am Außenumfang eine Verstärkung aufweist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (1) am Außenumfang eine gegenüber dem Innenumfang größere Wandstärke aufweist, die zu einer gegenüber dem Innenumfang geringeren radialen Aufweitung des Dichtrings (1) am Außenumfang führt.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (1) zur mechanischen Verstärkung des Außenumfangs von einem steifen Außenring (4) radial umschlossen ist, dessen radiale Aufweitung unter der Wirkung der Feder (2) kleiner als die radiale Aufweitung des Innenumfangs ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (4) versetzt zu einer am Innenumfang des Dichtrings (1) vorgesehenen Dichtlippe (5) einen axialen Vorsprung (9) aufweist, der von einer im Pumpengehäuse (7) eingesetzten Distanzhülse (11) beaufschlagt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einer vom Vorsprung (9) abgewandten Stirnfläche des Dichtrings (1) eine sich abschnittsweise in Richtung des Pumpenkolbens (6) erstreckende Schulter (14) ausgebildet ist, die durch einen Ringraum (15) von einem im Pumpengehäuse (7) eingesetzten Führungsband (8) axial beabstandet ist, das am Ende des dem Pumpenantriebsraum (13) zugewandten Pumpengehäuse (7) angeordnet ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schmierung des Pumpenkolbens (6) der zwischen dem Dichtring (1) und dem Führungsband (8) vorgesehene Ringraum (15) mit einem Schmiermittel, vorzugsweise Schmierfett versehen ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (3) als seitlich in den Dichtring (1) einmündende sowie über die Seitenfläche des Dichtrings (1) umlaufende Ringnut ausgeführt ist, deren Nutöffnung vom Führungsband (8) abgewandt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (6) abschnittsweise in einer Laufbuchse (16) aufgenommen ist, an dessen aus der Laufbuchse (16) hervorstehendem Kolbenende der Dichtring (1) vormontiert ist, sodass eine eigenständig handhabbare Baugruppe gebildet ist, die gemeinsam mit einer sich abschnittsweise über die Laufbuchse (16) erstreckenden Distanzhülse (11) in die Stufenbohrung des Pumpengehäuses (7) eingesetzt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzhülse (11) mit ihrem an der Laufbuchse (16) überstehenden Ende am Dichtring (1) anliegt, sodass der Dichtring (1) in Abhängigkeit von der Vorschubbewegung der Distanzhülse (11) innerhalb des Pumpengehäuses (7) in der Stufenbohrung (10) eingepresst und endfixiert ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einsetzen der Baugruppe mit der Distanzhülse (11) in das Pumpengehäuse (7) ein Führungsband (8) in das Ende der Stufenbohrung (10) eingefügt ist, wodurch die Baugruppe beim Einsetzen in das Pumpengehäuse (7) mit der Aufnahme des Pumpenkolbenendes im Führungsband (8) in der Stufenbohrung (10) zentriert ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stufenbohrung (10) zwischen einem für die Distanzhülse (11) vorgesehenen ersten Bohrungsabschnitt mit größerem Durchmesser und einem für die Aufnahme des Führungsbands (8) und des Dichtrings (1) vorgesehenen zweiten Bohrungsabschnitt mit kleinerem Durchmesser eine Fase (17) vorgesehen ist, wobei mittels der Fase (17) im zweiten Bohrungsabschnitt eine vereinfachte Zuführung und Montage des Führungsbands (8) und des Dichtrings (1) gewährleistet ist.