DE202005002954U1 - Piston pump for regulated automobile braking system has brake fluid layer acting as lubricant between each piston and enclosing guide sleeve - Google Patents

Piston pump for regulated automobile braking system has brake fluid layer acting as lubricant between each piston and enclosing guide sleeve Download PDF

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Abstract

The piston pump (4) has a pair of steel pistons (6,7) each sealed within a stepped bore (8,9) of a reception body (3), with sleeves (10,11) for guiding the piston movement made of a wear-resistant bearing material, e.g. bronze. A layer of the brake fluid is provided between the outer periphery of each of the pistons and the inner periphery of each of the sleeves, for acting as a lubricant.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe zum Fördern von Druckmittel in wenigstens eine Fahrzeugbremse, in einen Hauptzylinder, in einen Druckmittelbehälter, oder in einen Druckmittelspeicher, einer geregelten Fahrzeugbremsanlage, wobei ein Kolben in einer Stufenbohrung eines Aufnahmekörpers abgedichtet sowie bewegbar geführt angeordnet ist, und zur Führung des Kolbens wenigstens eine Buchse vorgesehen ist.The The invention relates to a piston pump for conveying pressure medium in at least a vehicle brake, in a master cylinder, in a pressure medium container, or in a pressure fluid accumulator, a regulated vehicle brake system, wherein a piston is sealed in a stepped bore of a receiving body as well as movably guided is arranged, and to guide the piston is provided at least one socket.

Eine gattungsgemäße Kolbenpumpe ist beispielsweise aus der DE 197 32 792 A1 bekannt. Zur sorgfältigen Abdichtung verfügt die Pumpe neben einer Laufbuchse weiterhin über Dicht- und Führungspakete unter Verwendung von PTFE-Kunststoffen sowie Dichtringe zwecks abgedichtet bewegbarer Anordnung der Kolben.A generic piston pump is for example from the DE 197 32 792 A1 known. For careful sealing, the pump has next to a bushing on sealing and guiding packages using PTFE plastics and sealing rings for the purpose of sealingly movable arrangement of the pistons.

Bekanntlich ermöglichen PTFE-Kunststoffe wegen deren Antihaft-Eigenschaften einen besonders niedrigen Reibwert und zwar völlig ohne gesonderten Schmierstoff, also trocken, und ferner weitestgehend unabhängig von dem jeweiligen anderen Reibpartner. Ein Festsetzen, Festbacken oder Verklemmen der Reibpartner wird durch die Antihaft-Eigenschaften des PTFE zuverlässig verhindert. Problematisch ist das Reibungsverhalten bei Kälte, weil der PTFE-Kunststoffwerkstoff im Zusammenhang mit Stahlkolben zum Klemmen und folglich zu erhöhtem Verschleiß neigt.generally known enable PTFE plastics because of their non-stick properties a special low coefficient of friction and indeed completely without separate lubricant, so dry, and also largely independently from the respective other friction partner. A setting, caking or jamming of the friction partners is due to the non-stick properties of the PTFE reliable prevented. The problem is the friction behavior in the cold, because of PTFE plastic material in connection with steel pistons for clamping and thus tends to increase wear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Tribosystem vorzuschlagen, welches ein Festsetzen oder Verklemmen der beteiligten Reibpartner bei einer gattungsgemäßen Pumpe zuverlässig verhindert. Des weiteren soll eine Basis für eine baukastenartig an verschiedene Randbedingungen anpassbare Konstruktion geschaffen werden.Of the The invention is based on the object of proposing a tribosystem, which is a setting or jamming of the friction partners involved in a generic pump reliable prevented. Furthermore, a base for a modular to different Constraints customizable construction can be created.

Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Tribosystem aufgezeigt wird, wobei der Kolben aus Stahlwerkstoff ausgebildet ist, wobei die Buchse aus einem anderen, verschleißresistenten Lagerwerkstoff ausgebildet ist, und dass zwischen Kolben und Buchse zumindest in geringem Umfang Bremsflüssigkeit als Schmierstoff wirksam ist. Die Erfindung beruht mit anderen Worten im wesentlichen darauf, zur exzenterseitigen Kolbenabstützung durch die angegebenen Reibpartner und unter Ausnutzung der Schmiereigenschaft von Bremsflüssigkeit die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Dabei dient die Bremsflüssigkeit ferner zur Kühlung zwischen Grenzflächen der Reibpartner.The Task is solved by showing a tribosystem, wherein the piston is made of steel material is formed, wherein the bush of a different, wear-resistant Bearing material is formed, and that between the piston and bushing at least to a small extent brake fluid as a lubricant effective is. In other words, the invention is essentially based on for eccentric piston support by the specified friction partners and taking advantage of the lubricating property of brake fluid the desired properties to achieve. The brake fluid also serves for cooling between Interfaces of the Friction partners.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Buchse aus Aluminiumwerkstoff ausgebildet, was in Verbindung mit dem Stahlwerkstoff der Kolben sowie der schmierenden Bremsflüssigkeit eine Reibpaarung mit geringem Verschleiß ergibt. Wenn der Aufnahmekörper (Pumpengehäuse) in Übereinstimmung mit der Buchse aus Aluminiumwerkstoff ausgebildet ist, ergibt sich der Vorteil, dass beide Bauteile übereinstimmende thermische Längenausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dadurch ist eine dauerhafte und auch statisch bestimmte Anordnung der Buchse – selbst unter Temperaturwechselbeanspruchung – gegeben.To an advantageous embodiment of the Invention, the bush is formed of aluminum material, which in connection with the steel material of the pistons as well as the lubricating ones brake fluid a friction pairing with low wear results. If the receiving body (pump housing) in accordance formed with the bush of aluminum material, results the advantage that both components match thermal Coefficient of linear expansion exhibit. This is a permanent and also statically determined Arrangement of the socket - itself under thermal cycling - given.

Ähnlich vorteilhaft ist eine Kombination unter Verwendung von Bronzewerkstoff für die Buchse. Prinzipiell ist es auch denkbar, die Buchse aus glasfaserverstärktem Spritzgusswerkstoff auszubilden.Similarly advantageous is a combination using bronze material for the socket. in principle it is also conceivable, the bushing made of glass fiber reinforced injection molding material train.

Gemäß einer anderen Variante der Erfindung weist die Buchse eine Lauffläche auf, welche mit einer dünnen Verschleißschutzschicht versehen ist. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass die Lauffläche der Buchse ganz nach den Reibungs- und Verschleißanforderungen modelliert werden kann. Der Grundwerkstoff der Buchse kann dagegen so ausgewählt werden, dass ein optimierten Sitz im Aufnahmekörper erzielt wird. In diesem Zusammenhang wird bevorzugt eine harte Verschleißschutzschicht mit einem verhältnismässig duktilen Grundwerkstoff kombiniert, welcher ohne weiteres – insbesondere ohne besondere Einschrumpfprozess unter Tieftemperatur – in eine Bohrung des Aufnahmekörpers eingepresst werden kann.According to one In another variant of the invention, the bush has a tread, which with a thin one Wear protection layer is provided. This provides the advantage that the tread of the Bush can be modeled according to the friction and wear requirements can. The base material of the socket, on the other hand, can be selected that an optimized seat in the receiving body is achieved. In this Correlation is preferably a hard wear protection layer with a relatively ductile Base material combined, which readily - especially without special shrink process at low temperature - in one Bore of the receiving body can be pressed.

Es werden bevorzugt Verschleißschutzschichten mit einer Dicke zwischen etwa 4 bis 40μm vorgesehen. Im einfachsten Fall handelt es sich um eine Verschleißschutzschicht welche mit Hilfe von elektrochemischen Eloxalverfahren abgeschieden wird. Für besondere Schichtzusammensetzungen kann es sich jedoch auch anbieten, die Verschleißschutzschicht mittels Vakuumbeschichtungsverfahren aufzubringen.It are preferred wear protection layers provided with a thickness between about 4 to 40μm. In the simplest Case is a wear protection layer which with the help is deposited by electrochemical anodizing. For special However, coating compositions may also be available which Wear protection layer Apply by vacuum coating method.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:Further Details of the invention will become apparent from the following description with reference to the drawing. In the drawing shows:

1 eine Ausführungsform einer Kolbenpumpe im Schnitt sowie in größerem Maßstab, 1 an embodiment of a piston pump in section and on a larger scale,

2a, b eine Buchse zur Kolbenlagerung, und 2a . b a bush for piston bearing, and

3 im Schnitt eine Buchse mit verlängerter Lauffläche. 3 on average, a socket with extended tread.

Die 1 verdeutlich Teile von einem Aggregat 1, welches in der DE 103 46 237 A1 im Einzelnen beschrieben ist. Der 1 ist ein rudimentär gezeigter Elektromotor 2 entnehmbar, welcher an einem Aufnahmekörper 3 für elektromagnetisch betätigbare Ventile, Kanäle, Speicher- oder Dämpferkammern zum Antrieb einer Kolbenpumpe 4 angeflanscht ist. Auf einer, dem Elektromotor 2 gegenüberliegenden Seite des Aufnahmekörpers 3, ist eine nicht verdeutlichte elektronische Regeleinheit vorgesehen. Das dargestellte Aggregat 1 dient insbesondere der Schlupf- oder Fahrstabilitätsregelung von Kraftfahrzeugen. Das Aggregat ermöglicht beispielsweise einen Druckabbau an Radbremsen, indem abgelassenes Druckmittel in Richtung Hauptbremszylinder zurück gefördert wird. Weiterhin ermöglicht das Aggegat einen fahrerunabhängigen Druckaufbau an Radbremsen. Weitere oder ähnliche Anwendungsfälle sind möglich.The 1 clarifies parts of an aggregate 1 which is in the DE 103 46 237 A1 is described in detail. Of the 1 is a rudimentary electric motor 2 removable, which on a receiving body 3 for electromagnetically operated valves, ducts, accumulator or damper chambers for driving a piston pump 4 is flanged. On one, the electric motor 2 opposite side of the receiving body 3 , an unexplained electronic control unit is provided. The illustrated unit 1 is used in particular for the slip or driving stability control of motor vehicles. The unit allows, for example, a pressure reduction at wheel brakes by recirculating discharged pressure medium in the direction of the master cylinder back. Furthermore, the Aggegat allows a driver-independent pressure build-up on wheel brakes. Further or similar applications are possible.

Der Elektromotor 2 wirkt über eine Welle 5 mit Exzentertrieb auf Kolben 6, 7 aus Stahlwerkstoff, die in Stufenbohrungen 8, 9 aufgenommen sind. Jeder der Pumpenkolben 6, 7 ist exzenterseitig mit Hilfe von Buchsen 10, 11 aus Lagerwerkstoff in der Stufenbohrung 8, 9 verschiebbar geführt vorgesehen. Jeweils im Abstand zu den Buchsen 10, 11 ist eine weitere Buchse an einem Kolbenende vorgesehen. Diese Buchse kann ebenfalls aus dem genannten Lagerwerkstoff oder aus einem anderen Werkstoff ausgebildet sein.The electric motor 2 acts over a wave 5 with eccentric drive on piston 6 . 7 made of steel material in stepped bores 8th . 9 are included. Each of the pump pistons 6 . 7 is eccentric with the help of bushes 10 . 11 made of bearing material in the stepped bore 8th . 9 slidably guided provided. Each at a distance to the sockets 10 . 11 another bush is provided at a piston end. This socket can also be formed from said bearing material or from another material.

Nachstehend wird nur die exzenterseitige Abstützung der Kolben 6, 7 mit den Buchsen 10, 11 aus Lagerwerkstoff beschrieben, weil die verdrängungsraumseitige Abstützung mit dem Offenbarungsgehalt der DE 103 46 237 A1 übereinstimmt, und deren diesbezüglicher Offenbarungsgehalt zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen daher in vollem Umfang mit einbezogen wird.Below is only the eccentric support of the piston 6 . 7 with the jacks 10 . 11 described from bearing material, because the displacement-side support with the disclosure of the DE 103 46 237 A1 and its disclosure is therefore fully included in order to avoid unnecessary repetition.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Aufnahmekörper 3 aus eloxalfreiem Aluminiumwerkstoff hergestellt, und zur Ermöglichung verbesserter Reibbedingungen ist jeder der Kolben 6, 7 aus Stahlwerkstoff ausgebildet. Die Buchsen 10, 11 bestehen aus einem anderen, insbesondere reibverschleißresistenten Lagerwerkstoff. Auch zur Kühlung der Grenzflächen zwischen den Reibpartnern ist – zumindest in geringem Umfang – Bremsflüssigkeit als Schmierstoff vorgesehen. Der Lagerwerkstoff kann als Sinterwerkstoff ausgebildet sein, welcher über eine vergleichsweise porige Struktur verfügt. Dies ist insoweit vorteilhaft, als Schmierstoffdepots bildbar sind, was insbesondere das Verschleißverhalten bei Mangelschmierung verbessert.In the preferred embodiment, the receiving body 3 Made of anodized aluminum material, and to allow for improved friction conditions, each of the pistons 6 . 7 made of steel material. The sockets 10 . 11 consist of another, in particular reibverschleißresistenten bearing material. Also for cooling the interfaces between the friction partners is - at least to a lesser extent - brake fluid provided as a lubricant. The bearing material may be formed as a sintered material, which has a relatively porous structure. This is advantageous insofar as lubricant depots can be formed, which in particular improves the wear behavior in the case of insufficient lubrication.

Einzelheiten der ringförmig gestalteten Buchse 10, 11 sind der 2a, b zu entnehmen. Auf einer radial äußeren Mantelfläche befinden sich Fasen 12, 13 zum verbesserten Einpressen in die Bohrung im Aufnahmekörper 3.Details of the annular shaped socket 10 . 11 are the 2a . b refer to. On a radially outer surface are chamfers 12 . 13 for improved pressing into the bore in the receiving body 3 ,

Generell kann für die Herstellung der Buchse 10, 11 ein Stahlwerkstoff verwendet werden. In Hinblick auf das Temperaturwechselverhalten ist es jedoch vorteilhaft, wenn Aufnahmekörper 3 und Buchse 10, 11 aus demselben Werkstoff bestehen. Vorzugsweise ist dies ein Aluminiumwerkstoff.Generally, for the manufacture of the socket 10 . 11 a steel material can be used. With regard to the thermal cycling, however, it is advantageous if receiving body 3 and socket 10 . 11 consist of the same material. This is preferably an aluminum material.

Alternativ ist es für besonders dauerfeste Aggregate denkbar, den Aufnahmekörper 3 aus Aluminiumwerkstoff zu fertigen, und für die Buchse 10, 11 einen Bronzewerkstoff vorzusehen. Für noch kostengünstigere Lösungen werden Ausgestaltungen empfohlen, bei denen die Buchse 10, 11 aus glas- oder kohlefaserverstärktem Werkstoff ausgebildet, und vorzugsweise in einem Spritzgussverfahren dargestellt ist. Es ist weiterhin von besonderem Vorteil, wenn die Faserbestandteile vorzugsweise so orientiert sind, dass deren Haupterstreckungsrichtung parallel zur Kolbenachse ist.Alternatively, it is conceivable for particularly durable aggregates, the receiving body 3 Made of aluminum material, and for the socket 10 . 11 to provide a bronze material. For even more cost-effective solutions, configurations are recommended in which the socket 10 . 11 formed of glass or carbon fiber reinforced material, and is preferably shown in an injection molding process. It is furthermore of particular advantage if the fiber constituents are preferably oriented such that their main extension direction is parallel to the piston axis.

Zur Verbesserung des Verschleißverhaltens weist die Buchse 10, 11 eine Lauffläche auf, welche mit einer dünnen vorzugsweise sehr harten Verschleißschutzschicht 14 überzogen ist. Dadurch kann die Lauffläche betreffend Reibverschleiß verbessert werden. Vorzugsweise weist die Verschleißschutzschicht 14 eine Dicke von etwa 4 bis 40μm auf. Diese ist bevorzugt als elektrochemisch abgeschiedene Eloxalschicht von hoher Härte gestaltet.To improve the wear behavior, the socket 10 . 11 a tread, which with a thin preferably very hard wear protection layer 14 is covered. As a result, the running surface regarding fretting wear can be improved. Preferably, the wear protection layer 14 a thickness of about 4 to 40μm. This is preferably designed as an electrochemically deposited anodized layer of high hardness.

Nach einer Abwandlung der Erfindung ist die Verschleißschutzschicht 14 mittels Vakuumbeschichtungsverfahren aufgebracht.According to a modification of the invention, the wear protection layer 14 applied by vacuum coating method.

Generell ist es von Vorteil, wenn die Verschleißschutzschicht 14 reibungsvermindernde Bestandteile aufweist. Prinzipiell können diese Bestandteile sowohl in chemisch gebundener Form, wie auch elementar-kristallin vorliegen.Generally, it is beneficial if the wear protection layer 14 having friction reducing components. In principle, these constituents can be present both in chemically bound form as well as elemental crystalline.

Aus 3 ist eine besonders bevorzugte Buchsenform ersichtlich, welche aus einer ringförmig geschlossenen Basis 15 und einem sich daran anschließenden rohrförmigen Führungsteil 16 besteht. Wie zu ersehen ist, verfügt die Basis 15 über einen größeren Außendurchmesser als das Führungsteil 16, so dass die Stufenbohrung 8, 9 im Aufnahmekörper 3 entsprechend abzustufen ist. Diese Buchsenbauform vereint eine vorteilhaft-verlängerte Führungslänge für die Kolben 6, 7 in Verbindung mit einer kippresistenten Buchsenanordnung und Abstützung im Aufnahmekörper 3.Out 3 a particularly preferred female form is apparent, which consists of an annular closed base 15 and a subsequent tubular guide member 16 consists. As you can see, the base has 15 over a larger outer diameter than the guide part 16 so that the stepped bore 8th . 9 in the receiving body 3 is to be graded accordingly. This bushing design combines an advantageously-extended guide length for the pistons 6 . 7 in conjunction with a kippresistenten socket arrangement and support in the receiving body 3 ,

11
Aggregataggregate
22
Elektromotorelectric motor
33
Aufnahmekörperreceiving body
44
Kolbenpumpepiston pump
55
Wellewave
66
Kolbenpiston
77
Kolbenpiston
88th
Stufenbohrungstepped bore
99
Stufenbohrungstepped bore
1010
BuchseRifle
1111
BuchseRifle
1212
Fasechamfer
1313
Fasechamfer
1414
VerschleißschutzschichtWear protection layer
1515
BasisBase
1616
Führungsteilguide part

Claims (11)

Kolbenpumpe (4) zum Fördern von Druckmittel in wenigstens eine Fahrzeugbremse, in einen Hauptzylinder, in einen Druckmittelbehälter, oder in einen Druckmittelspeicher, einer geregelten Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen; Kolben (6, 7) sind in einer Stufenbohrung (8, 9) eines Aufnahmekörpers (3) abgedichtet sowie bewegbar geführt angeordnet, und zur Führung der Kolben (6, 7) sind Buchsen (10, 11) vorgesehen dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kolben (6, 7) aus Stahlwerkstoff ausgebildet ist, wobei die Buchse (10, 11) aus einem anderen, verschleißresistenten Lagerwerkstoff aufgebildet ist, und dass zwischen Kolben (6, 7) und Buchse (10, 11) zumindest in einem geringen Umfang Bremsflüssigkeit als Schmierstoff wirksam ist.Piston pump ( 4 ) for conveying pressure medium in at least one vehicle brake, in a master cylinder, in a pressure medium container, or in a pressure fluid reservoir, a regulated vehicle brake system with the features; Piston ( 6 . 7 ) are in a stepped bore ( 8th . 9 ) of a receiving body ( 3 ) and movably guided, and for guiding the piston ( 6 . 7 ) are sockets ( 10 . 11 ) characterized in that each piston ( 6 . 7 ) is formed of steel material, wherein the bushing ( 10 . 11 ) is formed of another, wear-resistant bearing material, and that between piston ( 6 . 7 ) and socket ( 10 . 11 ) is effective at least to a small extent brake fluid as a lubricant. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsen (10, 11) aus Aluminiumwerkstoff ausgebildet sind.Piston pump according to claim 1, characterized in that the bushings ( 10 . 11 ) are formed of aluminum material. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsen (10, 11) aus Bronzewerkstoff ausgebildet sind.Piston pump according to claim 1, characterized in that the bushings ( 10 . 11 ) are formed of bronze material. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsen (10, 11) aus glasfaserverstärktem Werkstoff oder kohlefaserverstärktem Werkstoff, insbesondere Spritzgusswerkstoff, ausgebildet sind.Piston pump according to claim 1, characterized in that the bushings ( 10 . 11 ) made of glass fiber reinforced material or carbon fiber reinforced material, in particular injection molding material are formed. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsen (10, 11) eine Lauffläche aufweisen, welche mit einer dünnen Verschleißschutzschicht (14) versehen ist.Piston pump according to claim 1, characterized in that the bushings ( 10 . 11 ) have a tread, which with a thin wear protection layer ( 14 ) is provided. Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzschicht (14) eine Dicke von etwa 4 bis 40μm aufweist.Piston pump according to claim 5, characterized in that the wear protection layer ( 14 ) has a thickness of about 4 to 40μm. Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzschicht (14) als elektrochemisch abgeschiedene Eloxalschicht ausgebildet ist.Piston pump according to claim 4, characterized in that the wear protection layer ( 14 ) is formed as an electrochemically deposited anodized layer. Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzschicht (14) mittels Vakuumbeschichtungsverfahren vorgesehen ist.Piston pump according to claim 4, characterized in that the wear protection layer ( 14 ) is provided by means of vacuum coating method. Kolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzschicht (14) eingelagerte und reibungsvermindernde Bestandteile aufweist.Piston pump according to claim 4, characterized in that the wear protection layer ( 14 ) has incorporated and friction-reducing components. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerwerkstoff gesintert ist, und eine poröse Sinterstruktur aufweist.Piston pump according to claim 1, characterized that the bearing material is sintered, and a porous sintered structure having. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsen (10, 11) ringförmig ausgebildet sind, und bevorzugt eine Basis (15) und einen daran anschließenden rohrförmigen Führungsteil (16) aufweisen, wobei der Außendurchmesser der Basis (15) größer als der Außendurchmesser des Führungsteils (16) ausgebildet ist.Piston pump according to claim 1, characterized in that the bushings ( 10 . 11 ) are annular, and preferably a base ( 15 ) and a subsequent tubular guide part ( 16 ), wherein the outer diameter of the base ( 15 ) greater than the outer diameter of the guide part ( 16 ) is trained.
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