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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Dichtring für eine Kolbenpumpe nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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In der
DE 101 16 658 A1 wird beispielsweise eine Kolbenpumpe mit einem Dichtring beschrieben, der zur dynamischen Abdichtung eines in einem Kolbengehäuse geführten Kolbens der Kolbenpumpe vorgesehen ist. Der Dichtring umfasst einen ringförmigen Grundkörper, der einen im Wesentlichen viereckigen Querschnitt aufweist, und vier an den Ecken des Grundkörpers ausgeformte Dichtlippen.
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Aus der
DE 10 2004 010 498 A1 ist ein einen Kolben einer Kolbenpumpe abdichtender Dichtring aus einem elastomeren Material bekannt. Der Dichtring umfasst einen ringförmigen Grundkörper, der einen im Wesentlichen viereckigen Querschnitt aufweist, und vier an den Ecken des Grundkörpers ausgeformte Dichtlippen. Zur Verbesserung der Haltbarkeitseigenschaften weist der Dichtring eine Beschichtung auf.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Dichtring mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass zumindest zwischen zwei in radialer Richtung einander gegenüberliegenden Dichtlippen mindestens ein sich in axialer Richtung erhebender, umlaufender Wulst ausgeformt ist. In vorteilhafter Weise ergibt sich hierdurch ein Dichtring, der eine erhöhte Dichtwirkung aufweist, indem die Dichtlippen durch den Druck und/oder die Bewegung des Kolbens der Kolbenpumpe zwar immer noch verformt werden können, sich jedoch auf Grund des mindestens einen erfindungsgemäßen Wulstes nicht mehr bis zur Kolbenbohrung hin elastisch verformen. Der mindestens eine erfindungsgemäße Wulst verhindert somit in vorteilhafter Weise, dass der Dichtring bzw. die Dichtlippen des Dichtringes zwischen den Bauteilen der Kolbenpumpe eingeklemmt und abgequetscht werden kann bzw. können. Durch die Positionsstabilität des Dichtrings bleibt die gewünschte dynamische Dichtfunktion dauerhaft während des Betriebs der Kolbenpumpe erhalten und der Dichtring widersteht im Lauf des Betriebs dem bestehenden Druck in der Kolbenpumpe. Der mindestens eine erfindungsgemäße Wulst bewirkt somit einen dauerhaften Schutz der Dichtlippen, wodurch in vorteilhafter Weise eine Verletzung und/oder Abnutzung der Dichtlippen verhindert werden kann. Da der Dichtring weiterhin aus dem gleichen Werkstoff mit idealen elastischen Eigenschaften hergestellt werden kann, bleiben die positiven Werkstoffeigenschaften erhalten und werden durch die mindestens eine erfindungsgemäße umlaufende Wulst, die den Dichtring in seiner Position fixiert, verbessert. Durch den hydraulischen Druck in der Kolbenpumpe und die Bewegung des geführten Kolbens in der Kolbenpumpe werden die Dichtlippen des Dichtrings weiterhin stark beansprucht, können sich aber auf Grund der mindestens einen erfindungsgemäßen umlaufenden Wulst nicht mehr extrem elastisch verformen. Insbesondere erzeugt der mindestens eine umlaufende Wulst mindestens eine weitere Fläche des Dichtrings mit einer Dichtungsfunktion.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Dichtrings möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass der mindestens eine Wulst in axialer Richtung über die Dichtlippen übersteht. Die Ausgestaltung ermöglicht, dass der mindestens eine Wulst die Dichtlippen in vorteilhafter Weise auch bei hohen Drücken von den benachbarten Bauteilen der Kolbenpumpe fernhält. Zusätzlich kann die Konstruktion der Kolbenpumpe unverändert bleiben, da der vorhandene Bauraum in der Kolbenpumpe eine Veränderung der Geometrie des Dichtrings in axialer Richtung problemlos zulässt. Ferner wirkt sich eine durch den mindestens einen Wulst entstandene Materialzunahme des Dichtrings in axialer Richtung positiv auf die Lagestabilität des Dichtrings in der Kolbenpumpe und somit auf die Verdrillsicherheit des Dichtrings aus.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist der Dichtring in einer im Kolbengehäuse verlaufenden Nut angeordnet, die an einer Seite axial mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt wird. In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dichtrings ist der mindestens eine Wulst an der hydraulikdruckbeaufschlagten Stirnseite des Dichtringes ausgebildet. In vorteilhafter Weise ermöglicht diese an der hydraulikdruckbeaufschlagten Stirnseite des Dichtringes ausgebildete Wulst, dass der Dichtring und somit die Dichtlippen des Dichtringes auf Abstand von den benachbarten Bauteilen der Kolbenpumpe gehalten werden. Insbesondere verhindert der an der hydraulikdruckbeaufschlagten Stirnseite des Dichtringes ausgebildete Wulst, dass die exzenterseitige, dem Kolben zugewandte Dichtlippe bei hohen Drücken unter den Führungsring des Kolbens gedrückt wird. Zudem erfolgt durch die erfindungsgemäße umlaufende Wulst in axialer Richtung und der damit verbundenen Materialzunahme eine Verbesserung der Dichtwirkung des Dichtrings. Der Dichtring ist in der Nut auf Grund des Wulstes nun besser gelagert und der hydraulische Druck kann den Dichtring nicht mehr übermäßig stark elastisch verformen, so dass der erfindungsgemäße Dichtring seine Dichtfunktion wesentlich besser erfüllen kann. Hierdurch erhöht sich in vorteilhafter Weise die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Dichtrings, wodurch die Wartungsintervalle verlängert bzw. die Ausfallzeiten der Kolbenpumpe durch defekte Dichtringe minimiert werden können.
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In weiterer Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Dichtring einen weiteren Wulst auf, der an einer der hydraulikdruckbeaufschlagten Stirnseite gegenüberliegenden Stirnseite des Dichtringes ausgebildet ist. Der an der hydraulikdruckbeaufschlagten Stirnseite gegenüberliegenden Stirnseite des Dichtringes ausgebildete Wulst ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass der Dichtring und somit die Dichtlippen des Dichtringes auf Abstand von den benachbarten Bauteilen der Kolbenpumpe gehalten werden. Insbesondere verhindert der an der der hydraulikdruckbeaufschlagten Stirnseite gegenüberliegenden Stirnseite des Dichtringes ausgebildete Wulst ein Einklemmen der filterseitigen, dem Kolbengehäuse zugewandten Dichtlippe beim Einführen des Kolbens in das Kolbengehäuse. Zudem ergibt sich durch das Anordnen von jeweils einem Wulst an beiden Stirnseiten des Dichtringes ein besonders verdrillsicherer Dichtring, der bei der Montage nicht ausgerichtet werden muss und daher eine einfache und kostengünstige Montage des Dichtrings ermöglicht. Außerdem erfolgt durch die erfindungsgemäße umlaufende zweite Wulst in axialer Richtung und der damit verbundenen weiteren Materialzunahme eine weitere Verbesserung der Dichtwirkung des Dichtrings sowie eine Erhöhung der Verdrillsicherheit. Die Materialzunahme des Dichtrings sorgt für eine weitere Form- und Lagestabilität. Zudem kann ein derart gestalteter Dichtring dem hohen hydraulischen Druck noch besser Stand halten. Dadurch wird die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Dichtrings weiter verlängert und die Ausfallzeiten durch defekte Dichtringe weiter minimiert.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Pumpenteils mit einem über einen Exzenter bewegbaren Pumpenkolben, der über ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dichtrings abgedichtet ist.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Dichtrings aus 1.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Pumpenkomponenten wie beispielsweise sich beim Pumpen eines zu fördernden Fluids bewegende Pumpenkolben bzw. diesen dichtende feststehende Bauteile, wie beispielsweise Dichtringe, sind in der Regel erhöhtem Verschleiß ausgesetzt. Der Verschleiß betrifft regelmäßig Oberflächenbereiche, die durch Druck bzw. Flächenpressung beansprucht sind. Pumpenkolben beispielsweise verschleißen relativ stark aufgrund von Oszillationen, Querkräften und Reibung, wobei auch Spaltextrusion am Dichtring, Verschleiß am Führungsring bzw. an der Exzenterwelle regelmäßig auftreten können. Über eine Lagerstelle zwischen Exzenter und Pumpenkolben wird beispielsweise eine Rotationsbewegung eines Antriebs der Pumpe in eine Hubbewegung zur Druckerzeugung umgesetzt, wodurch Verschleißbelastungen in der Lagerstelle entstehen können. Sowohl Pumpenkolben als auch Dichtringe müssen deshalb gegen erhöhten Verschleiß geschützt werden, um ihre Pump- bzw. Dichtfunktion aufrechterhalten zu können.
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Die beschriebenen Pumpenkolben und Dichtringe, werden beispielsweise in Pumpsystemen der modernen Fahrzeugtechnik eingesetzt, welche beispielhaft die Sicherheitstechnologien wie ABS (Anti-Blockier-System), ESP (elektronisches Stabilisierungsprogramm), EHB (elektrohydraulische Bremse), TCS (Traction Control System) oder ASR (Antischlupfregelung) betreffen.
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1 zeigt einen Ausschnitt einer Kolbenpumpe 12, die beispielsweise als Förder- oder Rückförderpumpe eines hydraulischen Pumpsystems eines Fahrzeugs eingesetzt wird. Da derartige Kolbenpumpen in Aufbau und Funktion an sich bekannt sind, beschränken sich Zeichnung und Beschreibung zur klaren Darstellung der Erfindung auf den erfindungsrelevanten Teil der Kolbenpumpe 12. Die Kolbenpumpe 12 umfasst ein Kolbengehäuse 14, in welchem ein Kolben 16 angeordnet ist, der in einer gestuften Kolbenbohrung 42 axial verschiebbar aufgenommen ist.
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Zum Antrieb des Kolbens 16 weist die Kolbenpumpe 12 einen elektromotorisch rotierend antreibbaren Exzenter 38 auf, der auf einer Stirnseite des Kolbens 16 angeordnet ist. Der Kolben 16 ist radial zum Exzenter 38 angeordnet und liegt mit einer Stirnfläche an einem Umfang des Exzenters 38 an. Eine in der Zeichnung nicht sichtbare Kolbenrückstellfeder hält den Kolben 16 in Anlage am Umfang des Exzenters 38. Die Kolbenrückstellfeder ist beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet und in der Kolbenbohrung 42 auf einer dem Exzenter 38 abgewandten Stirnseite des Kolbens 16 angeordnet. Die Kolbenrückstellfeder drückt den Kolben 16 gegen den Umfang des Exzenters 38. Durch den rotierenden Antrieb des Exzenters 38 wird der Kolben 16 zu einer in der Kolbenbohrung 42 axial hin- und hergehenden Hubbewegung angetrieben, die in von Kolbenpumpen an sich bekannter Weise eine Förderung von Fluid bewirkt. Vorzugsweise befindet sich der Exzenter 38 in einem zylindrischen Exzenterraum 44, der rechtwinklig zur Kolbenbohrung 42 im Kolbengehäuse 14 ausgebildet ist. Die Kolbenbohrung 42 mündet radial in den Exzenterraum 44. Zur axial verschiebbaren Führung des Kolbens 16 in der Kolbenbohrung 42 weist die Kolbenpumpe 12 einen Führungsring 40 aus Kunststoff auf, der in einem Mündungsbereich der Kolbenbohrung 42 in den Exzenterraum 44 angeordnet ist.
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Zur Abdichtung des Kolbens 16 auf einer dem Exzenter 38 zugewandten Seite, ist ein Dichtring 10 in eine Ringstufe der Kolbenbohrung 42 nahe dem Exzenter 38 eingesetzt. Ein rohrförmiges, den Kolben 16 umschließendes, in die Kolbenbohrung 42 eingesetztes Filtersieb 46 hält den Dichtring 10 axial in der Kolbenbohrung 42. Das Filtersieb 46 ist vorzugsweise skelettartig mit einem Kunststoffgerüst 48 umspritzt, welches mit einem Ring 50 auf einer dem Dichtring 10 zugewandten Stirnseite abschließt. Der Ring 50 des Filtersiebs 46 hält den Dichtring 10 axial in der Kolbenbohrung 42. Der Dichtring 10 umfasst einen ringförmigen Grundkörper 18, der einen im Wesentlichen viereckigen Querschnitt aufweist, und vier an den Ecken 20 des Grundkörpers 18 ausgeformte Dichtlippen 22a, 22b und 24a, 24b umfasst. Die Dichtlippen umfassen jeweils zwei einander gegenüberliegende Dichtlippenpaare 22a, 22b und 24a, 24b, wovon jeweils eine Dichtlippe 22a, 24a eines Dichtlippenpaares an einem Außenumfang des Dichtringes 10 und jeweils eine Dichtlippe 22b, 24b eines Dichtlippenpaares an einem Innenumfang des Dichtringes 10 vorgesehen ist. Der Querschnitt des Grundkörpers 18 des Dichtringes 10 entspricht folglich in etwa den Querschnitten von vier aneinander gelegten Runddichtringen und weist somit einen Querschnitt eines so genannten Quadringes auf. Der Dichtring 10 ist daher als eine doppeltwirkende Vierlippendichtung für eine dynamische Beanspruchung ausgeführt.
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Um die Dichtwirkung des Dichtrings 10 zu erhöhen, ist erfindungsgemäß zumindest zwischen zwei in radialer Richtung 26 einander gegenüberliegenden Dichtlippen 22a, 22b, 24a, 24b mindestens ein sich in axialer Richtung 28 erhebender, umlaufender Wulst 30, 31 ausgeformt. Dies bedeutet, dass zumindest an einer Stirnseite 34, 36 des Dichtringes 10 ein umlaufender Wulst 30, 31 vorgesehen ist. Bevorzugt steht der mindestens eine Wulst 30, 31 in axialer Richtung 28 über die Dichtlippen 22a, 22b, 24a, 24b über.
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Wie bereits erwähnt wurde, ist der Dichtring 10 in einer als eine im Kolbengehäuse 14 verlaufende Nut 32 ausgeführten Ringstufe der Kolbenbohrung 42 der Kolbenpumpe 12 angeordnet, die an einer Seite axial mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt wird. In vorteilhafter Weise dichtet der Dichtring 10 den Kolben 16 dynamisch ab, der eine Hubbewegung im inneren Durchmesser des Dichtringes 10 ausführt.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Dichtring 10 bevorzugt an beiden Stirnseiten 34, 36 jeweils einen Wulst 30, 31 auf. Ein Wulst 30 ist hierbei an der hydraulikdruckbeaufschlagten Stirnseite 34 des Dichtringes 10 angeordnet und somit zwischen den einander gegenüberliegenden, exzenterseitigen Dichtlippen 22a, 22b ausgeformt. Der an der hydraulikdruckbeaufschlagten Stirnseite 34 des Dichtringes 10 ausgebildete Wulst 30 verhindert in vorteilhafter Weise, dass die exzenterseitige, dem Kolben 16 zugewandte innere Dichtlippe 22b bei hohen Drücken unter den Führungsring 40 des Kolbens 16 bzw. zwischen den Kolben 16 und das Kolbengehäuse 14 gedrückt wird.
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Der andere Wulst 31 ist an einer der hydraulikdruckbeaufschlagten Stirnseite 34 gegenüberliegenden Stirnseite 36 des Dichtringes 10 angeordnet und somit zwischen den einander gegenüberliegenden, filterseitigen Dichtlippen 24a, 24b ausgeformt. Der an der der hydraulikdruckbeaufschlagten Stirnseite 34 gegenüberliegenden Stirnseite 36 des Dichtringes 10 ausgebildete Wulst 31 verhindert in vorteilhafter Weise, dass die filterseitige, dem Kolbengehäuse 14 zugewandte äußere Dichtlippe 24a beim Einführen des Kolbens 16 in das Kolbengehäuse 14 eingeklemmt wird.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung können auch weitere Wülste und/oder auch Wülste in anderen geometrischen Formen an dem erfindungsgemäßen Dichtring 10 vorgesehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10116658 A1 [0002]
- DE 102004010498 A1 [0003]
