Beschreibung
Titel
Führungsring für eine Kolbenpumpe sowie Kolbenpumpe
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Führungsring gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Kolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Kolbenpumpen werden in hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen von Kraftfahrzeugen eingesetzt und häufig als Rückförderpumpen bezeichnet. Sie dienen bei einer Schlupfregelung da- zu, den Bremsdruck in den Radbremszylindern wahlweise abzusenken oder zu erhöhen, um den Bremsdruck in den Radbremszylindern regeln zu können.
Bei bekannten Kolbenpumpen besteht das Problem, dass die Dichtigkeit der Kolbenpumpe in einem großen Temperaturbereich, insbesondere bis zu Temperaturen um etwa -300C sichergestellt werden muss, um zu vermeiden, dass Bremsflüssigkeit aus dem Bremssystem austritt und/oder dass Luft in das Bremssystem eingesaugt wird. Dieses Problem ist bei- spielsweise in der DE 10 2005 046 048 Al beschrieben. Bei niedrigen Temperaturen entsteht zwischen dem Pumpenkolben bzw. der Pumpenstange der Kolbenpumpe und einer Ringdichtung aufgrund von Radialstößen des Pumpenkolbens bzw. der Pumpenstange ein sichelförmiger Spalt, durch den Bremsflüs- sigkeit aus dem Bremssystem austreten kann. Die Spaltbildung ist auf die geringe Flexibilität der Ringdichtung bei niedrigen Temperaturen und hohen Belastungsgeschwindigkeiten des Pumpenkolbens bzw. der Pumpenstange zurückzuführen.
Zur Lösung des Problems schlägt die DE 10 2005 046 048 Al vor, eine zweiteilige Ringdichtung einzusetzen, die eine abriebsbeständige Außenhaut und einen Innenkern aus einem kälteflexiblen Werkstoff aufweist. Axial zwischen der zweiteiligen Ringdichtung und einem Exzenterraum sind bei der bekannten Kolbenpumpe ein Führungsring zur Führung des Kolbens sowie ein Stützring angeordnet, wobei letzterer das Einziehen der Dichtung in den Führungsspalt zwischen dem Pumpenkolben bzw. der Pumpenstange und dem Führungsring verhindert.
Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Lösung zum Vermeiden einer Leckage der Kolbenpumpe bei niedrigen Temperaturen und hohen Belastungsgeschwindigkeiten vorzuschlagen. Insbesondere sollen Leckagen auch mit üblichen Ein-Material-Ringdichtungen sicher vermieden wer- den.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird durch den Einsatz eines Führungsrings mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einer Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen von dem Pumpenkolben bzw. der Pumpenstange durchsetzten Führungs-
ring zur Führung des Kolbens derart auszubilden, dass dieser die radialen Auslenkbewegungen des Pumpenkolbens bzw. der Pumpenstange, die beispielsweise auf eine von einem Exzenter auf den Pumpenkolben bzw. die Pumpenstange ausgeüb- ten Radialkraftkomponente zurückzuführen ist, dämpft. Dadurch, dass die Radialstöße des Pumpenkolbens bzw. der Pumpenstange durch den Führungsring gedämpft werden, insbesondere derart, dass die Geschwindigkeit der Auslenkbewegung reduziert und/oder die Amplitude der Radialstöße minimiert werden/wird, ist es einer bevorzugt axial zu dem Führungsring benachbart angeordneten Ringdichtung möglich, auch bei tiefen Temperaturen und einer hohen Axialbelastungsge- schwindigkeit des Pumpenkolbens bzw. der Pumpenstange, den radialen Auslenkbewegungen, d.h. den Radialstößen des Pum- penkolbens bzw. der Pumpenstange, zu folgen. Hierdurch wird wiederum eine dauerhafte Anlage der Ringdichtung an den Pumpenkolben bzw. an die Pumpenstange sichergestellt, wodurch wiederum die Bildung eines sichelförmigen Spaltes zwischen dem Pumpenkolben bzw. der Pumpenstange und der Ringdichtung vermieden oder die Größe eines Sichelspaltes zumindest minimiert wird. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Führungsrings hat den Vorteil, dass auch mit herkömmlichen Ringdichtungen eine Abdichtung des Hochdruckbereichs der Pumpe gegenüber einem Niederdruckbereich, insbesondere einem Exzenterraum, sichergestellt werden kann. Selbstverständlich kann die Dichtigkeit weiter verbessert werden, wenn eine in der DE 10 2005 046 048 Al beschriebene Ringdichtung zusätzlich zu einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Führungsring vorgesehen wird.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform des in radialer Richtung dämpfenden Führungsrings, bei der die Dämpfung durch das Vorsehen mindestens einer umlaufenden, in
radialer Richtung elastischen Lippe realisiert ist. Dabei dient die Lippe als in radialer Richtung federndes Dämpfungsmittel, das radiale Auslenkbewegungen des Pumpenkolbens bzw. der Pumpenstange sicher dämpft. Anstelle des Vor- sehens einer sich über den gesamten Umfang des Führungsrings erstreckenden Lippe ist eine Ausführungsform realisierbar, bei der mindestens zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, vorzugsweise an dem Pumpenkolben anliegende, Lippenabschnitte oder Federelemente zum radialen Dämpfen von Auslenkbewegungen des Pumpenkolbens bzw. der Pumpenstange vorgesehen sind.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der der Innendurchmesser der mindestens einen Lippe im nicht montierten Zustand, zumindest in einem Bereich, vorzugsweise in einem freien Endbereich, kleiner ist als der Außendurchmesser des Pumpenkolbens bzw. der Pumpenstange. Hierdurch wird eine dichte Anlage der Lippe an dem Pumpenkolben bzw. an der Pumpenstange realisiert. Bei einer derartigen Ausführungsform hat die erste Lippe nicht nur die Funktion eines Dämpfungselementes, sondern sie dient gleichzeitig als Abstreifring zum Abstreifen von Schmutzpartikeln, die insbesondere aus Richtung eines Exzenterraums eingetragen werden. Die Lippe verhindert somit wirksam ein Vordringen von Schmutzpartikeln zur Ringdichtung, deren Standzeit dadurch aufgrund eines reduzierten Verschleißes erhöht wird. Im Gegensatz zu bekannten Führungsringen wird durch die eng anliegende Ausbildung des Führungsrings am Pumpenkolben bzw. an der Pumpenstange ein Führungsspiel zwischen dem Pumpenkolben bzw. der Pumpenstange und dem Führungsring, zumindest zwischen der Lippe des Führungsrings und dem Pumpenkolben, vermieden.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Führungsring mindestens eine zweite, insbesondere umlaufende, in radialer Richtung federnde Lippe aufweist. Dabei sind die beiden, insbesondere umlaufenden, Lippen be- vorzugt in axialer Richtung beabstandet voneinander angeordnet, um eine optimale Führung des Pumpenkolbens bzw. der Pumpenstange und eine gleichzeitige Dämpfung von radialen Auslenkbewegungen des Pumpenkolbens bzw. der Pumpenstange zu realisieren. Darüber hinaus bietet eine derartige Aus- führungsform des Führungsrings den Vorteil, dass auf einem bisher zum Einsatz kommenden Stützring, der axial zwischen der Ringdichtung und dem Führungsring angeordnet ist, um ein Einziehen der Dichtung in einen Führungsspalt zwischen dem Führungsring und dem Pumpenkolben bzw. der Pumpenstange zu verhindern, bei Bedarf verzichtet werden kann, da die zweite Lippe die Aufgabe des Stützrings übernimmt.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die beiden Lippen mit ihren freien , umlaufenden Endkanten in einander entgegengesetzte Axialrichtungen weisend angeordnet sind, wobei es im Rahmen der Weiterbildung liegt, dass die Endkanten zusätzlich in Richtung des Pumpenkolbens bzw. in Richtung der Pumpenstange geneigt sind. Insbesondere bei einer derartigen Ausführungsform wird das Einziehen der Ringdichtung in einen Bereich radial zwischen dem Führungsring und dem Pumpenkolben bzw. der Pumpenstange mit Vorteil vermieden.
Bevorzugt ist auch die zweite, in radialer Richtung federn- de, vorzugsweise umlaufende, Lippe derart ausgebildet, dass ihr Innendurchmesser im nicht montierten Zustand kleiner ist als der Außendurchmesser des Pumpenkolbens bzw. der Pumpenstange, um ein enges Anliegen des Führungsrings bzw.
der zweiten Führungslippe am Pumpenkolben bzw. an der Pumpenstange zu gewährleisten.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der Führungsring aus einem, insbesondere hochfesten, Thermoplastmaterial ausgebildet ist, damit zum einen die Führungsaufgabe und zum anderen die dämpfende Wirkung sicher erfüllt werden kann. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Führungsring als einteiliges Spritzgussteil aus einem hoch- festen Thermoplastmaterial hergestellt ist. Das Thermoplastmaterial sollte dabei derart gewählt werden, dass es selbst bei Temperaturen um etwa -300C seine dämpfende, d.h. in radialer Richtung (leicht) federnde, Wirkung nicht verliert .
Die Erfindung führt auch auf eine Kolbenpumpe mit einem zuvor beschriebenen Führungsring, wobei der Führungsring bevorzugt mittels einer Presspassung in einer Pumpenbohrung in einem Hydraulikblock festgelegt ist.
Bevorzugt ist der Führungsring dabei axial zwischen einem Exzenterraum, in dem ein Exzenter rotierend angetrieben wird, und einer Ringdichtung angeordnet. Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Führungsring mit mindestens einer, vorzugsweise umlaufenden, in radialer Richtung federnden Lippe ausgestattet ist, die mit ihrer freien Endkante in Richtung des Exzenterraums weisend angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform kommt der ersten Lippe zusätzlich zu der Dämpfungsfunktion eine Schmutzabstreiffunktion zu, die das Eindringen von Schmutzpartikeln in einen Bereich zwischen der Ringdichtung und dem Führungsring verhindert. Dies führt zu einer längeren Lebensdauer der Ringdichtung.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Führungsring mindestens eine zweite in radialer Richtung federnde Lippe aufweist, die mit ihrer freien Endkante in Richtung der Ringdichtung weisend angeordnet ist. Hierdurch kann ggf. auf einen Stützring axial zwischen der Ringdichtung und dem Führungsring verzichtet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines Führungsrings für eine Kolbenpumpe,
Fig. 2: eine vergrößerte Längsschnittansicht des Führungsrings gemäß Fig. 1,
Fig. 3: einen Ausschnitt einer Kolbenpumpe mit einem Führungsring gemäß den Fig. 1 und 2 und
Fig. 4: eine Detailvergrößerung aus Fig. 3.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekenn- zeichnet.
In den Fig. 1 und 2 ist eine mögliche Ausführungsform eines Führungsrings 1 für eine in den Fig. 3 und 4 gezeigte Kolbenpumpe 2 dargestellt.
Der Führungsring weist einen längsschnittlich gestuften Führungsabschnitt auf, dessen Innendurchmesser DF dem Außendurchmesser DA eines in Fig. 3 gezeigten axial hin- und herbewegbaren Pumpenkolbens 4 der Kolbenpumpe 2 zuzüglich eines minimalen Führungsspiels entspricht. Axial an den Führungsabschnitt 3 grenzt eine umlaufende Lippe 5 an, die sich ausgehend von dem Führungsabschnitt 3 sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung nach innen erstreckt. Ein minimaler Innendurchmesser DΣ der Lippe 5 im Bereich ihrer freien Endkante 6 ist im gezeigten, nicht montierten Zustand kleiner bemessen als der Außendurchmesser DA des Pumpenkolbens 4 (vergleiche Fig. 3 und 4) . Hierdurch wird gewährleistet, dass die Lippe 5, zumindest im Bereich ihrer Endkante 6, dauerhaft an dem Pumpenkolben 4, diesen umschließend, anliegt.
Wie sich aus Fig. 2 ergibt, reduziert sich der Innendurchmesser der Lippe 5 in axialer Richtung gesehen ausgehend von dem Innendurchmesser DF des Führungsabschnittes 3 bis zu dem in Fig. 2 eingezeichneten Innendurchmesser O1 im Be- reich der umlaufenden Endkante 6 stetig.
Da der Führungsring 1 aus einem hochfesten Thermoplastmaterial ausgebildet ist, ist der Führungsring 1 im Bereich des Führungsabschnittes 3 starr und inkompressibel . Durch die Materialschwächung im Endbereich, also durch das Vorsehen der Lippe 5, erhält der Führungsring 1 im Bereich der Lippe 5 eine dämpfende Eigenschaft (Wirkung) für radiale Auslenkbewegungen des Pumpenkolbens 4. Anders ausgedrückt dient
der Führungsring 1 aufgrund des Vorsehens der in radialer Richtung federnden Lippe 5 als Dämpfungselement für Radialstöße des Pumpenkolbens 4, die auf Radialkraftkomponenten zurückzuführen sind, die von der drehenden Bewegung des in Fig. 3 gezeigten Exzenters 7 herrühren.
Nicht gezeigt ist eine Ausführungsform, bei der zusätzlich zu der ersten Lippe 5 eine zweite Lippe vorgesehen ist, die an dem der ersten Lippe 5 gegenüberliegenden axialen Ende des Führungsabschnitts 3 angeformt ist. Diese, nicht gezeigte, zweite Lippe ist bevorzugt spiegelsymmetrisch zur ersten Lippe 5 ausgebildet und verhindert ein Einziehen einer in Fig. 3 gezeigten Ringdichtung 8 in einen Bereich radial zwischen dem Führungsabschnitt 3 des Führungsrings 1 und dem Pumpenkolben 4.
In den Fig. 3 und 4 ist die Einbausituation des Führungsrings 1 in eine Kolbenpumpe 2 gezeigt. Letztere ist in einem Hydraulikblock 9 angeordnet, in dem außer der Kolben- pumpe 2 weitere, nicht dargestellte Bauteile einer eine Schlupfregelung aufweisenden hydraulischen Fahrzeugbremsanlage, wie Magnetventile, Rückschlagventile und Hydrospei- cher, untergebracht und hydraulisch miteinander verschaltet sind. Der Hydraulikblock 9 bildet ein Pumpengehäuse der Kolbenpumpe 2. In diesem Hydraulikblock 9 ist eine mehrfach gestufte Pumpenbohrung 10 angeordnet.
Der Pumpenkolben 4 der Kolbenpumpe 2 ragt mit seiner in der Zeichnungsebene linken Stirnseite 11 in einen Exzenterraum 12 hinein, in dem der Exzenter 7 um eine senkrecht zur Längserstreckung des Pumpenkolbens 4 angeordnete Drehachse rotierbar angetrieben ist. Der Exzenter 7 liegt dabei mit seinem Außenumfang an der Stirnseite 11 des Pumpenkolbens 4
an und beaufschlagt diesen mit einer Verstellkraft in axialer Richtung. Die von dem Exzenter 7 auf den Pumpenkolben 4 ausgeübte Radialkraftkomponente, die bestrebt ist, den Pumpenkolben 4 in radialer Richtung auszulenken, wird, zumin- dest teilweise, vorzugsweise vollständig, von der Lippe 5 des Führungsrings 1 aufgenommen bzw. abgefangen.
An der dem Exzenterraum 12 abgewandten, einem Verdrängerraum 13 zugewandten Stirnseite 14 ist ein Kunststoffdicht- element 15 angeordnet, das den Verdrängerraum (Hochdruckseite) gegenüber einer Ansaugseite (Niederdruckseite) der Kolbenpumpe 2 abdichtet. Hierzu ist das Dichtelement 15 radial zwischen dem Pumpenkolben 4 und einer Laufbuchse 16 angeordnet. Die Laufbuchse 16 ist dabei mit einer Presspas- sung in der Pumpenbohrung 10 festgelegt.
Für den Pumpeneinlass ist in dem Pumpenkolben 4 eine sich in axialer Richtung erstreckende, stirnseitige Sacklochbohrung 17 eingebracht, die nahe ihres Grundes von Querbohrun- gen 18 gekreuzt wird. Die Sacklochbohrung 17 und die Querbohrungen 18 kommunizieren mit Zuströmbohrungen 19 im Hydraulikblock 9.
Am verdrängungsraumseitigen Ende des Pumpenkolbens 4 ist ein Rückschlagventil als Einlassventil 20 vorgesehen. Das Einlassventil 20 weist eine Ventilkugel 21 auf, die mit einem konischen Einlassventilsitz 22 am Pumpenkolben 4 zusammenwirkt. Eine Schließfeder 23, die sich in axialer Richtung einenends an einem Kunststoffgehäuse 25 des Einlass- ventils 20 und anderenends an der Ventilkugel 21 abstützt, beaufschlagt die Ventilkugel 21 in Schließrichtung auf den Einlassventilsitz 22. Das Kunststoffgehäuse 25 des Einlassventils 20 wird von einer Rückstellfeder für den Pumpenkol-
ben 4 in axialer Richtung gegen das Dichtelement 15 feder- kraftbeaufschlagt . Die Rückstellfeder 26 ist dabei im Verdrängerraum 13 aufgenommen.
Endseitig am Verdrängerraum 13 ist ein ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildetes Auslassventil 27 mit einer Ventilkugel 28 angeordnet, die von einer Schließfeder 29 auf einen innenkegelförmigen Ventilsitz 30 an der Laufbuchse 16 federkraftbeaufschlagt ist. Dabei stützt sich die Schließ- feder 29 axial an einem Verschlussdeckel der Kolbenpumpe 2 ab. Bei geöffnetem Auslassventil kann Hydraulikfluid (Bremsflüssigkeit) aus dem Verdrängerraum über einen nicht gezeigten Radialkanal in einen Ringraum 32 radial außerhalb der Laufbuchse 16 und von dort aus in Abströmkanäle 33 ab- strömen.
In der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 4 ist die genaue Einbaulage des Führungsrings 1 zu erkennen. Der Führungsring 1 ist mit einer Presspassung in der gestuften Pumpen- bohrung 10 angeordnet, wobei die in radialer Richtung federnde, umlaufende Lippe 5 in Richtung des Exzenterraumes 12 gerichtet ist. Die Lippe 5 dämpft dabei radiale Verstellbewegungen des Pumpenkolbens 4, wobei die Lippe 5 radial außen unmittelbar vollumfänglich an dem Pumpenkolben 4 anliegt. Zwischen dem Führungsabschnitt 3 des Führungsrings 1 und dem Pumpenkolben 4 ist dagegen ein minimales Führungsspiel vorgesehen. Axial zwischen dem Führungsring 1 und der Ringdichtung 8 ist ein Stützring 24 vorgesehen, der fest auf dem Pumpenkolben 4 sitzt. Dieser verhindert ein Eindringen der Ringdichtung 8 in den Führungsspalt zwischen dem Führungsabschnitt 3 und dem Pumpenkolben 4. Wird zusätzlich zu der ersten Lippe 5 eine zweite, in Richtung der
Ringdichtung 8 weisende Lippe vorgesehen, kann ggf. auf einen derartigen Stützring 24 verzichtet werden.