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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Kolbenpumpe nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und einem Verfahren zur Montage einer Filtereinheit an einem Zylinderelement einer Kolbenpumpe nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 6.
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Kolbenpumpen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. In Fahrzeugen werden Kolbenpumpen häufig zur Förderung von Fluiden innerhalb von Hydrauliksystemen benötigt. Typischerweise bestehen diese sogenannten Pumpenelemente aus einem Pumpenkolben, einer in einem Pumpengehäuse ausgebildeten Pumpenbohrung, welches oft als Zylinder ausgeführt ist, Einlass- und Auslassventilen sowie Dichtelementen. Die Ventile dienen der Fluidsteuerung bei der Pumpbewegung des Pumpenkolbens. Hierbei dient das Einlassventil dazu, das Fluid während der Verdichtungsphase nicht in einen Ansaugraum zurückströmen zu lassen. Das Auslassventil verhindert die Rückströmung des Fluids von einer Druckseite in einen Innenraum der Kolbenpumpe.
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Aus der
DE 10 2005 042 193 A1 ist beispielsweise eine derartige Kolbenpumpe für eine Fluidbauaggregat in einem Fahrzeug bekannt. Diese Kolbenpumpe umfasst ein Zylinderelement mit einem darin bewegbar angeordneten Pumpenkolben, der einen im Volumen veränderlichen Druckraum begrenzt. Der Pumpenkolben ist von einem Exzenter zu einer hin- und hergehenden Hubbewegung antreibbar. Zur Rückstellung des Pumpenkolbens ist ein Rückstellelement vorgesehen. Zur Filterung von angesaugtem Fluid weist die Kolbenpumpe eine Filtereinheit auf. Die Filtereinheit ist über eine Rastverbindung an dem Zylinderelement fixiert. Die Kolbenpumpe ist in einem Gehäuse angeordnet. Die Kolbenpumpe ist als vormontierte Baugruppe mit einem Deckel, dem Zylinderelement und dem Pumpenkolben handhabbar und muss bei der Montage nur in das Gehäuse eingeschoben werden. Beim Vormontieren der Kolbenpumpe wird dabei die Filtereinheit als letztes Bauteil eingefügt. Wenn die Filtereinheit am Zylinderelement verrastet ist, dient die Filtereinheit als Schutz gegen ein Auseinanderfallen der vormontierten Baugruppe, wobei die Filtereinheit noch axial verschoben werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Filtereinheit mindestens teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt und mittels Heißverstemmen am Zylinderelement fixiert ist. In vorteilhafter Weise ergibt sich hierdurch eine Filtereinheit, bei welcher die für eine konventionelle Montage erforderliche Aufpresskraft entfallen kann, welche beispielsweise bei einer Montage mittels einer Rastverbindung entstehen würde. Erfindungsgemäß wird die Verbindung zwischen der Filtereinheit und dem Zylinderelement durch Heißverstemmen der thermoplastischen Filtereinheit sichergestellt, so dass der Dichtring bei der Montage unbelastet bleibt. Dadurch ergibt sich insbesondere eine einfache Herstellung der Filtereinheit, da keine Hinterschneidungen erforderlich sind, wie sie beispielsweise eine Rastverbindung erforderlich machen würde. Zudem ermöglicht das Fehlen von Hinterschneidungen den Einsatz von einfacheren Werkzeugen für die Herstellung der Filtereinheit und eine Optimierung der Entformbarkeit der Filtereinheit im Werkzeug. Des Weiteren können zusätzliche Verbindungselemente, wie beispielsweise Rastnasen, an der Filtereinheit entfallen. Auf vorteilhafte Weise wird ein Auseinanderfallen der Kolbenpumpe verhindert, indem die Filtereinheit nach dem Heißverstemmen nicht mehr von der Kraft der Rückstelleinheit demontiert werden kann. Hierdurch kann die Kolbenpumpe weiterhin als eine Einheit bzw. eine vormontierte Baugruppe in ein Gehäuse montiert werden. Insgesamt ergibt sich eine einfache und sichere Montage der Kolbenpumpe.
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In vorteilhafter Weise ergibt sich ein Verfahren zur Montage einer Filtereinheit an einem Zylinderelement einer Kolbenpumpe, bei welchem ein Zylinderelement und eine mindestens teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehende Filtereinheit bereitgestellt werden, die Filtereinheit auf das Zylinderelement aufgeschoben, die Filtereinheit auf dem Zylinderelement positioniert und die Filtereinheit am Zylinderelement mittels Heißverstemmen fixiert wird.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Kolbenpumpe und des im unabhängigen Patentanspruch 6 angegebenen Verfahrens möglich.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtereinheit punktuell und/oder flächig am Zylinderelement fixiert. Hierdurch ergibt sich auf einfache Weise eine an den jeweiligen Belastungsfall der Kolbenpumpe angepasste Fixierung der Filtereinheit an das Zylinderelement.
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Besonders vorteilhaft ist, dass das Zylinderelement mindestens eine Ausnehmung aufweist, die zur Aufnahme mindestens einer durch das Heißverstemmen entstandenen Ausstülpung der Filtereinheit vorgesehen ist. In vorteilhafter Weise lässt sich hierdurch die Filtereinheit zum Toleranzausgleich definiert auf dem Zylinderelement verschieben und zwar innerhalb der Grenzen, die über die in der Ausnehmung verschiebbaren Ausstülpungen vorgegeben sind.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist die Filtereinheit vor dem Heißverstemmen mit Spiel auf das Zylinderelement aufschiebbar. Durch die vorteilhafte Bauweise der Filtereinheit kann diese ohne Kraft auf das Zylinderelement aufgeschoben werden. Hierdurch wird ein Aufreißen der Filtereinheit bei der Montage sicher verhindert, da die bei einer konventionellen Rastverbindung erforderliche Überdehnung der Filtereinheit entfallen kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe ist die Filtereinheit mit einem symmetrischen oder asymmetrischen Dichtring verbindbar. Bei der Montage einer konventionellen Kolbenpumpe wird die Filtereinheit üblicherweise derart auf das Zylinderelement aufgepresst, bis die Filtereinheit an dem Zylinderelement verrastet, wobei sich der Dichtring zwischen der Filtereinheit und einem Pumpengehäuse der Kolbenpumpe befindet. Somit werden die Montagekräfte über den Dichtring auf die Filtereinheit übertragen, so dass der Dichtring starken Kräften ausgesetzt ist und hierbei beschädigt und verdrillt werden kann. Im Gegensatz hierzu ermöglicht die erfindungsgemäße Kolbenpumpe eine Montage der Filtereinheit an dem Zylinderelement, bei welcher der Dichtring nicht belastet und somit auch nicht beschädigt wird. Vorzugsweise ist der Dichtring vor der Montage der Filtereinheit an dem Zylinderelement bereits mit der Filtereinheit verbunden. In vorteilhafter Weise ergibt sich hierdurch eine Vereinfachung der Montagevorrichtung, da aufwändige Kameraanlagen an den Montagestraßen zur Überwachung der korrekten Positionierung der Dichtringe entfallen können. Insbesondere werden Fehlmontagen sicher verhindert. In vorteilhafter Weise ergibt sich bei einem asymmetrischen Dichtring nicht nur eine vergrößerte Dichtfläche und Dichtwirkung zwischen Dichtring und Filterelement, sondern auch eine vergrößerte Lagestabilität des Dichtrings in der Kolbenpumpe und somit eine größere Verdrillsicherheit des Dichtrings.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Filtereinheit punktuell und/oder flächig am Zylinderelement fixiert. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens wird mindestens eine durch das Heißverstemmen entstandene Ausstülpung der Filtereinheit von mindestens einer korrespondierenden Ausnehmung aufgenommen, welche in das Zylinderelement eingebracht ist. In vorteilhafter Weise wird die Filtereinheit vor dem Heißverstemmen mit Spiel auf das Zylinderelement aufgeschoben. Des Weiteren wird ein symmetrischer oder asymmetrischer Dichtring auf das Zylinderelement aufgeschoben und mit der Filtereinheit verbunden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird 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 Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe im Bereich einer Filtereinheit, welche auf ein Zylinderelement der Kolbenpumpe aufgeschoben und erfindungsgemäß mittels Heißverstemmen an dem Zylinderelement fixiert ist.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung der Filtereinheit und eines asymmetrischen Dichtrings für die Kolbenpumpe aus 1.
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3 zeigt eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe aus 1, bei welcher die Filtereinheit über mehrere punktförmige Verbindungsteilen am Zylinderelement fixiert ist.
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4 zeigt einen Ausschnitt einer Filtereinheit im Bereich einer erfindungsgemäßen Heißverstemmung mit einer durch das Heißverstemmen an der Filtereinheit erzeugten Ausstülpung.
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5 zeigt eine perspektivische Darstellung der Filtereinheit mit mehreren radial angeordneten Ausstülpungen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 bis 5 zeigen eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe 10 im Bereich einer Filtereinheit 18. Die beschriebene Kolbenpumpe 10 ist insbesondere für ein Fluidaggregat in einem Fahrzeug vorgesehen. Die Kolbenpumpe 10 wird 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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Die Kolbenpumpe 10 weist ein Zylinderelement 12 mit einer Pumpenbohrung 26 auf, in welcher ein Pumpenkolben 14 bewegbar bzw. axial verschiebbar angeordnet ist. Der Antrieb des Pumpenkolbens 14 erfolgt mittels einer als drehend antreibbarer Exzenter ausgeführten Antriebseinheit 28, wobei der Exzenter 28 exzentrisch zu einer Drehachse 30 angeordnet ist. Die Drehachse 30 des Exzenters 28 schneidet eine Achse der Pumpenbohrung 26 radial. Der Exzenter 28 bewegt sich auf einer Kreisbahn um die Drehachse 30, wobei ein Radius der Kreisbahn mit der Exzentrizität des Exzenters 28 übereinstimmt. Der Pumpenkolben 14 liegt mit einer Stirnfläche 32 am Umfang des Exzenters 28 an und kann axial in der Pumpenbohrung 26 verschoben werden.
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Der Pumpenkolben 14 ist mit einer Kolbenringeinheit 24 in der Pumpenbohrung 26 abgedichtet und axial verschiebbar geführt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Kolbenringeinheit zumindest einen symmetrischen oder asymmetrischen Dichtring 24, wobei die Kolbenringeinheit jedoch noch weitere Ringe wie beispielsweise weitere Führungsringe, Dicht- und/oder Stützringe aufweisen kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Ring 24 in einem exzenterseitigen Bereich des Pumpenkolbens 14 angeordnet, er kann jedoch auch andere Positionen innehaben. In vorteilhafter Weise ist der Dichtring 24 im vorliegenden Ausführungsbeispiel asymmetrisch ausgebildet.
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Die Kolbenpumpe 10 umfasst ferner eine hier nicht sichtbare Ventileinheit mit einem Einlassventil und einem Auslassventil. Zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil ist ein ebenfalls nicht sichtbarer Druckraum vorgesehen, der sich bei einem Saughub des Pumpenkolbens 14 vergrößert und bei einem Druckhub des Pumpenkolbens 14 verkleinert. Die Ventile dienen der Fluidsteuerung bei der Pumpbewegung des Pumpenkolbens 14.
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Damit der Pumpenkolben 14 während des Betriebs der Kolbenpumpe 10 stets an den Exzenter 28 angedrückt wird, ist ein Rückstellelement 16 vorgesehen. Das Rückstellelement 16 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine auf dem Pumpenkolben 14 angeordnete Rückstellfedereinheit ausgebildet, deren Federkraft die notwendige Anpresskraft aufbringt. Ferner umfasst die Kolbenpumpe 10 eine Filtereinheit 18 zur Filterung von angesaugtem Fluid, die mit dem Zylinderelement 12 verbunden ist.
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Um bei geringen Herstellkosten eine einfache Montage der Kolbenpumpe 10 zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Filtereinheit 18 mindestens teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt und mittels Heißverstemmen am Zylinderelement 12 fixiert ist. Das Heißverstemmen ist ein Verfahren zum formschlüssigen Verbinden zweier Bauteile durch plastische Deformation. Hierbei ergibt sich an einem der Bauteile, im vorliegenden Ausführungsbeispiel an der Filtereinheit 18, mindestens eine durch das Heißverstemmen erzeugte Ausstülpung 22.
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In vorteilhafter Weise ist die Filtereinheit 18 punktuell und/oder flächig am Zylinderelement 12 fixierbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Filtereinheit 18 vorzugsweise über mehrere punktförmige Verbindungsstellen punktuell am Zylinderelement 12 fixiert, wodurch sich mehrere Ausstülpungen 22 ergeben.
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Vorzugsweise weist das Zylinderelement 12 mindestens eine Ausnehmung 20 auf, die zur Aufnahme der durch das Heißverstemmen entstandenen Ausstülpungen 22 der Filtereinheit 18 vorgesehen ist. Hierdurch lässt sich die Filtereinheit 18 zum Toleranzausgleich definiert auf dem Zylinderelement 12 verschieben und zwar innerhalb der Grenzen, die über die in der mindestens einen Ausnehmung 20 verschiebbaren Ausstülpungen 22 vorgegeben sind.
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In vorteilhafter Weise ist die Filtereinheit 18 vor dem Heißverstemmen mit Spiel auf das Zylinderelement 12 aufschiebbar, so dass die Filtereinheit 18 ohne Kraftaufwand auf das Zylinderelement 12 aufgeschoben werden kann.
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In besonders vorteilhafter Weise ist die Filtereinheit 18 mit dem asymmetrischen Dichtring 24 verbindbar, indem der Dichtring 24 einen Vorsprung 34 und die Filtereinheit 18 eine korrespondierende Aussparung 36 aufweist. Beim Verbinden der beiden Bauteile 18, 24 ist der Vorsprung 34 des Dichtrings 24 in der Aussparung 36 der Filtereinheit 18 aufnehmbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Aussparung 36 der Filtereinheit 18 als umlaufende Nut und der Vorsprung 34 des Dichtrings 24 als ringförmiger Wulst ausgebildet.
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In vorteilhafter Weise ergibt sich ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Montage der Filtereinheit 18 an dem Zylinderelement 12 der Kolbenpumpe 10. In einem ersten Schritt werden das Zylinderelement 12 und die mindestens teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehende Filtereinheit 18 bereitgestellt. In einem nächsten Schritt wird die Filtereinheit 18 auf das Zylinderelement 12 aufgeschoben. In einem weiteren Schritt wird die Filtereinheit 18 auf dem Zylinderelement 12 positioniert. Und in einem folgenden Schritt wird die Filtereinheit 18 am Zylinderelement 12 mittels Heißverstemmen fixiert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt, dass die Filtereinheit 18 punktuell und/oder flächig am Zylinderelement 12 fixiert wird. Insbesondere weist das Zylinderelement 12 mindestens eine Ausnehmung 20 auf, die mindestens eine durch das Heißverstemmen entstandene Ausstülpung 22 der Filtereinheit 18 aufnimmt. Ferner wird die Filtereinheit 18 vor dem Heißverstemmen mit Spiel auf das Zylinderelement 12 aufgeschoben. Des Weiteren wird der asymmetrische Dichtring 24 auf das Zylinderelement 12 aufgeschoben und mit der Filtereinheit 18 verbunden, indem der Dichtring 24 auf die Filtereinheit 18 aufgeschoben wird, so dass der Vorsprung 34 des Dichtrings 24 in die Aussparung 36 der Filtereinheit 18 eingeschoben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005042193 A1 [0003]
