DE10123038A1

DE10123038A1 - Führungsring-Anordnung

Info

Publication number: DE10123038A1
Application number: DE2001123038
Authority: DE
Inventors: Norbert Alaze; Wolfgang Schuller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-11-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Führungsring-Anordnung für beispielsweise einen Kolben (16) einer Kolbenpumpe (12) einer hydraulischen, eine Schlupfregeleinrichtung aufweisenden Fahrzeugbremsanlage. Die Erfindung schlägt vor, einen Führungsring (30) aus einem insbesondere plastisch verformbaren Kunststoff in eine einen Ringsitz (26) bildende Nut neben einem auf einer Druckseite (36) des Führungsrings (30) angeordneten Dichtring (28) anzuordnen und eine Stirnseite (32) auf einer der Druckseite abgewandten Stirnseite des Führungsrings (30) ebenso wie eine zugeordnete Nutwangenfläche (34) konisch auszubilden. Bei einer Druckbeaufschlagung des Dichtrings (28) bewirkt die konische Stirnseite (32) eine Durchmesserverengung des Führungsrings (30) und dadurch eine selbsttätige Verkleinerung eines Führungsspiels des Führungsrings (30). Ein Spalt zwischen dem Kolben (16) und dem Führungsring (30) wird dauerhaft, auch bei Abnutzung des Führungsrings (30), vermieden und auf diese Weise eine Extrusion des Dichtrings (28) in einen solchen Spalt bei Beaufschlagung mit hohem Druck verhindert.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Führungsring-Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Führungsringe werden verwendet zur radialen Führung beispielsweise eines Kolbens einer Kolbenpumpe, also zur axial verschieblichen Führung des Kolbens. Beispielsweise bei Kolbenpumpen hydraulischer Fahrzeug bremsanlagen ist es bekannt, einen meistens aus Kunststoff bestehenden Führungsring in eine Ringstufe in einer Pumpenbohrung in einem Pumpengehäuse einzusetzen. Die Ringstufe der Pumpenbohrung bildet einen Ringsitz für den Führungsring. Der Führungsring führt den Pumpenkolben verschleiß- und reibungsarm axial verschieblich, also radial, in der Pumpen bohrung. Problem dabei ist, dass eine sehr enge Durchmessertoleranz eines Innendurchmessers des Führungsrings eingehalten werden muss, um einen Spalt zwischen Kolben und Führungsring zu vermeiden, in den bei hohem Druck ein am Führungsring anliegender Dichtring hineinextrudieren würde. Ein hoher Druck von über 100 bar kann bei bestimmten Schaltzuständen hydraulischer, eine Schlupfregelung aufweisender Fahrzeugbremsanlagen auch auf einer Saugseite der Kolbenpumpe auftreten. Um die erforderliche Durchmessertoleranz einhalten zu können ist es notwendig, den Führungsring nach dem Einsetzen in den Ringsitz zu kalibrieren, was einen zusätzlichen Aufwand bedeutet. Auch durch Verschleiß während der Laufzeit der Kolbenpumpe kann es zu einem Spalt zwischen dem Kolben und dem Führungsring mit der genannten Folge des Extrudierens des Dichtrings in den Spalt zwischen Kolben und Führungsring kommen.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Führungsring-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist eine einer Druckseite abgewandte Stirnseite des Führungsrings konisch. Mit Druckseite oder auch druckseitiger Stirnseite wird im Rahmen der Erfindung diejenige Seite bezeichnet, die mit einem zumindest zeitweise unter Überdruck stehenden Medium beaufschlagt ist. Im Falle einer Kolbenpumpe einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ist die Druckseite oder druckseitige Stirnseite des Führungsrings unmittelbar oder mittelbar beispielsweise über einen Dichtring mit von der Kolbenpumpe geförderter Bremsflüssigkeit beaufschlagt, die bei bestimmten Schaltzuständen auch auf einer Saugseite der Kolbenpumpe einen Druck von 100 bar oder mehr aufweisen kann. Grundsätzlich kann die der Druckseite abgewandte Stirnseite des Führungsrings ebenfalls mit Bremsflüssigkeit beaufschlagt sein, die allerdings auf dieser Seite des Führungsrings unter geringerem Druck, beispielsweise Umgebungsdruck steht. Üblicherweise kommt die der Druckseite abgewandte Stirnseite des Führungsrings nicht mit einem mit der Kolbenpumpe zu fördernden Medium, beispielsweise Bremsflüssigkeit, das zumindest zeitweise unter Überdruck stehen kann, in Berührung. Sondern die der Druckseite abgewandte Stirnseite ist beispielsweise mit unter Umgebungsdruck stehender Luft beaufschlagt. Mit Überdruck wird ein höherer, insbesondere erheblich höherer Druck als der Umgebungsdruck bezeichnet.

Der Ringsitz der erfindungsgemäßen Führungsring-Anordnung weist eine komplementäre, hohlkonische Gegenfläche auf, gegen die der Führungsring gedrückt wird, wenn er auf seiner Druckseite mit Druck beispielsweise durch das mit der Kolbenpumpe zu fördernde Medium beaufschlagt wird. Im Zusammenwirken mit der konischen Stirnseite des Führungsrings bewirkt die hohlkonische Gegenfläche des Ringsitzes eine Durchmesserverengung des Führungsrings, ein Innendurchmesser des Führungsrings passt sich selbsttätig an einen Durchmesser des Kolbens an, eine radiale Führung mit hoher Genauigkeit und kleiner Toleranz wird erreicht. Ein Kalibrieren des Führungsrings nach dem Einsetzen in den Ringsitz erübrigt sich.

Die erfindungsgemäße Führungsring-Anordnung weist eine selbsttätige Führungsspiel-Einstellung auf. Vergrößert sich das Führungsspiel der Führungsring-Anordnung durch Verschleiß, erfolgt eine selbsttätige Verkleinerung des Führungsspiels bei einer Druckbeaufschlagung des Führungsrings auf dessen Druckseite, so dass eine Spaltbildung zwischen Kolben und Führungsring durch Verschleiß vermieden wird.

Die erfindungsgemäße Führungsring-Anordnung ist nicht auf die radiale Führung des Kolbens einer Kolbenpumpe beschränkt, sie eignet sich allgemein zur radialen Führung axial verschieblicher, prismatischer oder drehender Bauteile wie Wellen in einer Bohrung. Die Erfindung umfasst deswegen allgemein die radiale Führung axial verschieblicher und/oder drehbarer Bauteile. Unter prismatisch ist ein Bauteil mit zumindest abschnittsweise im Bereich der Führung über seine Länge gleichbleibendem (rundem oder eckigem) Querschnitt zu verstehen. Die der Druckseite abgewandte Stirnseite des Führungsrings muss nicht zwingend konisch sein, sie kann beispielsweise auch ballig oder hohlrund geformt sein. Wesentlich ist, dass die der Druckseite abgewandte Stirnseite so geformt ist, dass sie im Zusammenwirken mit der Gegenfläche des Ringsitzes eine Durchmesserverengung des Führungsrings bei Druckbeaufschlagung auf der Druckseite bewirkt. Es sollen daher auch solche, beispielsweise ballige oder hohlrunde Stirnseiten des Führungsrings und komplementäre Gegenflächen des Ringsitzes als konisch bzw. hohlkonisch im Sinne der Erfindung verstanden werden.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.

Gemäß Anspruch 2 ist auf der Druckseite des Führungsrings ein Dichtring angeordnet, die Druckbeaufschlagung des Führungsrings erfolgt also mittelbar über den Dichtring, der Führungsring selbst ist nicht unmittelbar mit dem zumindest zeitweise unter Überdruck stehenden Medium beaufschlagt. Diese Ausgestaltung der Erfindung hat den Vorteil, dass für den Dichtring und für den Führungsring unterschiedliche, für die Dicht- bzw. Führungsfunktion geeignete Werkstoffe Verwendung finden können, wodurch eine dauerhaft gute Abdichtung und Führung erreichbar sind. Bei der Verwendung eines zusätzlichen Dichtrings weist die erfindungsgemäße Führungsring-Anordnung den Vorteil auf, dass sie durch die Vermeidung eines Spalts zwischen dem Kolben oder der Welle und dem Führungsring eine Extrusion des Dichtrings in einen solchen Spalt bei Beaufschlagung des Dichtrings mit hohem Druck vermeidet. Gerade ein hoher Druck bewirkt die beschriebene Durchmesserverengung des Führungsrings und vermeidet dadurch auch bei Verschleiß des Führungsrings einen Spalt zwischen Führungsring und Kolben bzw. Welle.

Vorzugsweise besteht der Führungsring aus einem plastisch verformbaren Material (Anspruch 3). Dies hat den Vorteil, dass eine Durchmesserverengung des Führungsrings durch Druckbeaufschlagung auf der Druckseite des Führungsrings zumindest teilweise bleibend ist. Hat sich der Führungsring durch Druckbeaufschlagung auf den Durchmesser des Kolbens oder der Welle verengt, weitet er sich bei nachlassendem Druck nicht oder nur gering wieder auf.

Ein bevorzugtes Material für den Führungsring ist PTFE (Polytetrafluorethylen), dem zur Verbesserung der Gleiteigenschaften Grafit beigemischt sein kann. PTFE ist ein unter Druck fließfähiges Material mit den gewünschten plastischen Eigenschaften, das eine Durchmesserverengung beibehält. Zudem weist PTFE eine geringe Reibung und geringen Verschleiß auf und eignet sich deswegen als Material für den Führungsring.

Gemäß Anspruch 5 ist der Führungsring im Bereich eines exzenterseitigen Endes eines Kolbens einer Kolbenpumpe, also im Bereich ihrer Saugseite vorgesehen. Auf der Exzenterseite herrscht üblicherweise Umgebungsdruck, wogegen auf der Saugseite der Kolbenpumpe zeitweise ein hoher Druck von über 100 bar herrschen kann. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Führungsring-Anordnung für eine Kolbenpumpe einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage vorgesehen (Anspruch 6).

Die erfindungsgemäße Führungsring-Anordnung ist insbesondere für eine Saugseite einer Kolbenpumpe in einer Bremsanlage eines Fahrzeugs vorgesehen, die beim Steuern des Drucks in Radbremszylindern verwendet wird. Je nach Art der Bremsanlage werden für derartige Bremsanlagen die Kurzbezeichnungen ABS bzw. ASR bzw. FDR bzw. EHB verwendet. In der Bremsanlage dient die Pumpe beispielsweise zum Rückfördern von Brems flüssigkeit aus einem Radbremszylinder oder aus mehreren Radbremszylindern in einen Hauptbremszylinder (ABS) und/oder zum Fördern von Bremsflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in einen Radbremszylinder oder in mehrere Radbremszylinder (ASR bzw. FDR bzw. EHB). Die Pumpe wird beispielsweise bei einer Bremsanlage mit einer Radschlupfregelung (ABS bzw. ASR) und/oder bei einer als Lenkhilfe dienenden Bremsanlage (FDR) und/oder bei einer elektrohydraulischen Bremsanlage (EHB) benötigt. Mit der Radschlupfregelung (ABS bzw. ASR) kann beispielsweise ein Blockieren der Räder des Fahrzeugs während eines Bremsvorgangs bei starkem Druck auf das Bremspedal (ABS) und/oder ein Durchdrehen der angetriebenen Räder des Fahrzeugs bei starkem Druck auf das Gaspedal (ASR) verhindert werden. Bei einer als Lenkhilfe (FDR) dienenden Bremsanlage wird unabhängig von einer Betätigung des Bremspedals bzw. Gaspedals ein Bremsdruck in einem oder in mehreren Radbremszylindern aufgebaut, um beispielsweise ein Ausbrechen des Fahrzeugs aus der vom Fahrer gewünschten Spur zu verhindern. Die Pumpe kann auch bei einer elektro hydraulischen Bremsanlage (EHB) verwendet werden, bei der die Pumpe die Bremsflüssigkeit in den Radbremszylinder bzw. in die Radbremszylinder fördert, wenn ein elektrischer Bremspedalsensor eine Betätigung des Bremspedals erfasst oder bei der die Pumpe zum Füllen eines Speichers der Bremsanlage dient.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugt ausgewählten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Führungsring-Anordnung eines Kolbens einer Kolbenpumpe. Die Zeichnung ist als vereinfachte und schematisierte Darstellung zu verstehen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Führungsring-Anordnung 10 in einer Kolbenpumpe 12 einer hydraulischen, eine Schlupfregeleinrichtung aufweisenden Fahrzeugbremsanlage. Da derartige Kolbenpumpen 12 in Aufbau und Funktion dem Fachmann an sich geläufig und dies nicht der eigentliche Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ist in Fig. 1 lediglich der die Führungsring-Anordnung 10 aufweisende Bereich der Kolbenpumpe 12 dargestellt und soll nachfolgend nur dieser Bereich erläutert werden. Die Kolbenpumpe 12 ist in einem Hydraulikblock der Fahrzeugbremsanlage untergebracht, wobei der Hydraulikblock ein Pumpengehäuse 14 bildet. In dem Hydraulikblock 14 sind in an sich bekannter Weise weitere hydraulische Bauelemente wie insbesondere Magnetventile zur Brems- und Schlupfregelung untergebracht und hydraulisch miteinander und mit der Kolbenpumpe 12 verschaltet.

In dem das Pumpengehäuse 14 bildenden Hydraulikblock ist eine Pumpenbohrung 15 angebracht, in der ein Kolben 16 der Kolbenpumpe 12 axial verschieblich aufgenommen ist. An einem Stirnende des Kolbens 16 ist ein elektromotorisch rotierend antreibbarer Exzenter 18 angeordnet, an dessen Umfang der Kolben 16 mit seiner Stirnseite anliegt. Durch rotierenden Antrieb des Exzenters 18 wird der Kolben 16 zu einer axial hin- und hergehenden Hubbewegung angetrieben, die in von Kolbenpumpen an sich bekannter Weise eine Förderung von Fluid bewirkt. Ein Fluideinlaß erfolgt durch den Kolben 16 hindurch, der zu diesem Zweck mit einer axialen Sackbohrung 20 und mit die Sackbohrung 20 kreuzenden Querbohrungen 22 versehen ist. Im Bereich der Querbohrungen 22 weist die Pumpenbohrung 15 zur Bildung eines Ringspalts zwischen dem Kolben 16 und dem Pumpengehäuse 14 eine Durchmesser erweiterung auf. Etwa in Höhe der Querbohrungen 22 des Kolbens 16 mündet eine Einlaßbohrung 24 in die Pumpenbohrung 15. Die Einlaßbohrung 24 ist radial zur Pumpenbohrung 15 im Pumpengehäuse 14 angebracht.

Zwischen dem Exzenter 18 und den Querbohrungen 22 im Kolben 16 bzw. zwischen dem Exzenter 18 und der Einlaßbohrung 24 im Pumpengehäuse 14 weist die Pumpenbohrung 15 eine Nut 26 auf, in die ein Quadring 28 als Dichtungsring 28 und ein Führungsring 30 eingesetzt sind. Der Führungsring 30 ist exzenterseitig zum Dichtring 28 und der Dichtring 28 pumpeneinlaßseitig zum Führungsring 30 angeordnet. Die Nut 26 bildet einen Ringsitz für den Dichtring 28 und den Führungsring 30 und wird nachfolgend als solcher bezeichnet. Der Dichtring 28 besteht aus Gummi, der Führungsring 30 aus einem plastisch verformbaren, unter Druck fließfähigen Kunststoff, insbesondere aus PTFE (Polytetrafluorethylen).

Eine dem Exzenter 18 zugewandte Stirnseite 32 des Führungsrings 30 ist konisch, eine dieser Stirnseite 32 zugewandte Nutwangenfläche 34 des Ringsitzes 26 ist komplementär zur Stirnseite 32 des Führungsrings 30, sie ist hohlkonisch. Die hohlkonische Nutwangenfläche 34 bildet eine Gegenfläche 34 für die konische Stirnseite 32 des Führungsrings 30 und wird nachfolgend als solche bezeichnet.

Im Pumpeneinlaß, also in der Einlassbohrung 24 und der Pumpenbohrung 15 kann abhängig von einem Schaltzustand der Schlupfregeleinrichtung der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ein Druck von über 100 bar herrschen. Die Pumpenbohrung 15 wird deswegen auch als Druckraum 17 bezeichnet. Eine dem Druckraum 17 zugewandte Seite des Dichtrings 28, die mit dem Fluid aus dem Druckraum 17, das zeitweise unter einem Druck von über 100 bar stehen kann, beaufschlagt ist, wird als Druckseite oder druckseitige Stirnseite des Dichtrings bezeichnet. Eine dem Dichtring 28 zugewandte Stirnseite 36 des Führungsrings 30 wird als Druckseite oder druckseitige Stirnseite des Führungsrings bezeichnet, da die dem Dichtring 28 zugewandte Stirnseite 36 des Führungsrings mittelbar über den Dichtring 28 mit dem im Druckraum 17 herrschenden Druck beaufschlagt wird.

Diese Druckbeaufschlagung des Führungsrings 30 über den Dichtring 28 drückt den Führungsring 30 axial in Richtung des Exzenters 18 und damit die der Druckseite und dem Druckraum 17 abgewandte, konische Stirnseite 32 des Führungsrings 30 gegen die hohlkonische Gegenfläche 34 des Ringsitzes 26. Über die hohlkonische Gegenfläche 34 des Ringsitzes 26 und die konische Stirnseite 32 des Führungsrings 30 wird der Führungsring 30 über seinen gesamten Umfang radial nach innen im Sinne einer Durchmesserverengung beaufschlagt. Dies bewirkt, dass sich bei einer Druckbeaufschlagung des Dichtrings 28 und über diesen eine Druckbeaufschlagung des Führungsrings 30 durch Fluid im Einlaß der Kolbenpumpe 12 der Führungsring 30 selbsttätig exakt an den Durchmesser des Kolbens 16 anpasst. Dadurch wird ein Spalt zwischen dem Führungsring 30 und dem Kolben 16 vermieden, in den der Dichtring 28 bei Druckbeaufschlagung hinein extrudieren könnte.

Da der Führungsring 30 aus einem plastisch verformbaren Material besteht, bleibt eine durch Druckbeaufschlagung bewirkte Durchmesserverengung bestehen, auch wenn die Druckbeaufschlagung nur vorrübergehend erfolgt. Weitet sich ein Innendurchmesser des Führungsrings 30 infolge Verschleiß auf, erfolgt die erläuterte Durchmesseranpassung des Führungsrings 30 an den Kolben 16 bei einer erneuten Druckbeaufschlagung erneut, so dass ein Spalt zwischen dem Führungsring 30 und dem Kolben 16 auch bei Verschleiß vermieden wird.

Claims

1. Führungsring-Anordnung zur radialen Führung eines Kolbens oder einer Welle in einer Bohrung, mit einem Führungsring, der in einem Ringsitz in der Bohrung einliegt und der den Kolben oder die Welle radial in der Bohrung führt, wobei eine druckseitige Stirnseite 36 des Führungsrings 30 mit einem zumindest zeitweise unter Überdruck stehendem Medium beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Druckseite (36) abgewandte Stirnseite (32) des Führungsrings (30) konisch ist, und dass der Ringsitz (26) eine hohlkonische Gegenfläche (34) aufweist, gegen die der Führungsring (30) bei einer Druckbeaufschlagung auf seiner Druckseite (36) gedrückt wird.

2. Führungsring-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Druckseite (36) des Führungsrings (30) ein Dichtring (28) angeordnet ist, der bei einer Druckbeaufschlagung auf seiner dem Führungsring (30) abgewandten Druckseite den Führungsring (30) mit dessen konischen Stirnseite (32) gegen die hohlkonische Gegenfläche (34) des Ringsitzes (26) drückt.

3. Führungsring-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (30) aus einem plastisch verformbaren Material besteht.

4. Führungsring-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (30) aus PTFE (Polytetrafluorethylen) besteht.

5. Führungsring-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (30) im Bereich eines exzenterseitigen Endes eines Kolbens (16) einer Kolbenpumpe (12) angeordnet ist.

6. Führungsring-Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (30) zur Führung eines Kolbens (16) in einer Kolbenpumpe (12) einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage angeordnet ist.