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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Pumpendichtung einer Kolbenpumpe einer Fahrzeugbremsanlage, bei der während einer Saugphase der Kolbenpumpe ein Kolben aus einem Druckraum eines Zylinders herausschiebbar und während einer Druckphase der Kolbenpumpe der Kolben in den Druckraum hineinschiebbar ist. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Pumpendichtung an einer Kolbenpumpe einer Fahrzeugbremsanlage sowie eine Kolbenpumpe einer Fahrzeugbremsanalage mit einer derartigen Pumpendichtung.
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Fahrzeugbremsanlagen weisen heutzutage ein Hydroaggregat auf, welches bei Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, verwendet wird, um an deren Bremssystem geregelten Bremsdruck bereitzustellen. Zum Dosieren des Bremsdrucks weist das Hydroaggregat in der Regel eine Kolbenpumpe in Gestalt einer Axialkolbenpumpe auf, bei der ein Kolben in einem Zylinder längs einer Zylinderachse verschiebbar ist. Der Kolben wird von einem Exzenter angetrieben, der an einer Stirnseite des Kolbens an diesem angreift. Diese Stirnseite des Kolbens ist damit einer besonderen mechanischen Belastung ausgesetzt. Der Kolben wird vom Exzenter für einen Druckaufbau während einer Druckphase in einen Druckraum des Zylinders hineingeschoben.
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Die dem Exzenter gegenüberliegende Stirnseite des Kolbens dient zum Abdichten des Druckraums. Dazu ist an dieser Stirnseite des Kolbens an dessen Außenumfang ein Dichtring angeordnet, mittels dem ein dortiger Spalt zwischen der Mantelfläche des Kolbens und der innenseitigen Dichtfläche des Zylinders abgedichtet wird.
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Ferner befindet sich an dieser Stirnseite des Kolbens ein Einlassventil, mit dem während einer Saugphase einer solchen Kolbenpumpe das zu pumpende Bremsfluid in den Druckraum eingelassen wird. Für die Saugphase wird der Kolben mittels einer sich im Druckraum befindenden Kolbenrückstellfeder aus dem Druckraum ausgeschoben.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist eine Pumpendichtung einer Kolbenpumpe einer Fahrzeugbremsanlage geschaffen, wobei an der Kolbenpumpe während einer Saugphase ein Kolben aus einem Druckraum eines Zylinders herausschiebbar und während einer Druckphase der Kolbenpumpe der Kolben in den Druckraum hineinschiebbar ist. Die Pumpendichtung ist gemäß der Erfindung dabei so gestaltet, dass sie während der Druckphase einen Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder fluiddicht verschließt und während der Saugphase den Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder zum Einlassen von Bremsfluid in den Druckraum öffnet bzw. offen hält.
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Mit der derartigen, erfindungsgemäßen Pumpendichtung wird von dieser sowohl die Funktion des Abdichtens des Druckraums während der Druckphase als auch des Einlassens von Bremsfluid in den Druckraum während der Saugphase übernommen. Daher kann bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe dann ein ansonsten erforderliches Einlassventil am zugehörigen Kolben entfallen. Die Folge sind entsprechend erhebliche Vorteile hinsichtlich Bauteilkosten, Lager- und Montagekosten, Wartungskosten und Ersatzteilbevorratung.
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Die Erfindung basiert dabei auf der Erkenntnis, dass bei heutigen Fahrzeugbremsanlagen aus der Sicht von deren Kolbenpumpe dort ein eigentlich vorteilhafter Überdruck im Ansaugbereich während der Saugphase besteht. Dieser Überdruck ist bedingt durch Federn, welche sich an einer zugehörigen Speicherkammer befinden, und beträgt ca. 5 bis 6 bar. Dieser Überdruck bzw. Vordruck kann genutzt werden, um den Druckraum bzw. Innenraum des zugehörigen Zylinders der Kolbenpumpe mit Bremsfluid zu füllen. Der Druck reicht insbesondere aus, um ein einen Kolben zu einem Zylinder hin abdichtendes Dichtelement derart zu verformen, dass es einerseits während einer Druckphase ausreichend abdichtet und andererseits während einer Saugphase eine ausreichend große, von Bremsfluid durchströmbare Fläche bereitstellt.
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Bei der erfindungsgemäßen Pumpendichtung einer Kolbenpumpe einer Fahrzeugbremsanlage ist vorteilhaft dabei die Pumpendichtung mit einer sich schräg zur Zylinderachse gerichteten Dichtlippe gestaltet. Die Dichtlippe ist bevorzugt in Axialrichtung vergleichsweise lang gestaltet, bevorzugt zwischen 5 mm und 15 mm lang, besonders bevorzugt zwischen 8 mm und 12 mm. Bei bekannten Kolbenpumpen, so haben erfindungsgemäße Ermittlungen gezeigt, wäre zum Unterströmen des dortigen Dichtrings mit Bremsfluid selbst in Saugrichtung ein Druck von 20 bar und mehr erforderlich. Die erfindungsgemäße Dichtlippe ist hingegen derart leicht in radialer Richtung auslenkbar gestaltet, dass sie bei einem Überdruck von 2 bar bis 10 bar, vorzugsweise von 4 bar bis 8 bar im Ansaugbereich am Kolben relativ zum Druckraum bereits von Bremsfluid unterströmt und auf diese Wiese von der zugehörigen Dichtfläche abgehoben werden kann. Während der Druckphase wird die derartige, erfindungsgemäße Dichtlippe hingegen von dem im Druckraum herrschenden Druck, der über 50 bar betragen kann, gegen die zugeordnete Dichtfläche des Zylinders gedrängt, wobei die Pumpendichtung bevorzugt am Kolben ortsfest angeordnet ist. Alternativ kann die erfindungsgemäße Pumpendichtung auch am Zylinder ortsfest angeordnet sein und dann gegen eine zugeordnete Dichtfläche am Kolben gedrängt werden.
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Die Dichtlippe ist ferner bevorzugt den Druckraum an einer seiner Stirnseiten vollumfänglich abdichtend gestaltet. Mit dieser Weiterbildung ist eine große abgedichtete Länge während der Druckphase gestaltet, was auch eine große freie Länge während der Saugphase bedeutet.
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Besonders bevorzugt ist die Dichtlippe mit einem den Dichtraum abdichtenden Dichtkonus gestaltet. Ein solcher Dichtkonus weist als eigenständiges Bauteil eine gut handhabbare Größe auf und ist entsprechend insbesondere vergleichsweise einfacher zu montieren, als herkömmliche Dichtringe.
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Ferner ist vorzugsweise die Pumpendichtung den Druckraum an einer seiner Stirnseiten vollflächig verschließend gestaltet. Mit dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt die Abdichtung nur an der den Druckraum begrenzenden Innenseite des Zylinders. Es ist insbesondere kein weiterer Dichtspalt, etwa an dem Kolben, vorhanden. Damit ist Gefahr von Leckage geringer. Besonders bevorzugt ist bei dieser Ausgestaltung die Pumpendichtung als ein auf einem Kolbenstangenabschnitt des Kolbens anzubringender, insbesondere aufzupressender Kolbendichtungsabschnitt gestaltet.
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Die Erfindung ist auch speziell auf eine Verwendung einer Pumpendichtung an einer Kolbenpumpe einer Fahrzeugbremsanlage, bei der während einer Saugphase der Kolbenpumpe ein Kolben aus einem Druckraum eines Zylinders herausschiebbar und während einer Druckphase der Kolbenpumpe der Kolben in den Druckraum hineinschiebbar ist, gerichtet. Dabei wird mit der Pumpendichtung während der Druckphase ein Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder fluiddicht verschlossen und während der Saugphase der Spalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder zum Einlassen von Bremsfluid in den Druckraum geöffnet. Eine derartige Doppelnutzung einer Pumpendichtung sowohl als Dichtelement als auch als Einlasselement mit Ventilfunktion ist bei derartigen Fahrzeugbremsanlagen-Kolbenpumpen unbekannt und unüblich.
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Bei der erfindungsgemäßen Verwendung einer Pumpendichtung wird in Entsprechung zu den oben genannten Vorteilen während der Druckphase zum Abdichten des Druckraums eine Dichtlippe der Pumpendichtung an eine zugeordnete Dichtfläche des Zylinders oder Kolbens angelegt und während der Saugphase zum Einlassen von Bremsfluid in den Druckraum die Dichtlippe von der Dichtfläche abgehoben. Mit der Dichtlippe wird besonders bevorzugt während der Druckphase der Druckraum an einer seiner Stirnseiten vollumfänglich abgedichtet. Mit der Pumpendichtung wird während der Druckphase der Druckraum an einer seiner Stirnseiten vollflächig verschlossen.
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Schließlich ist die Erfindung auch auf eine Kolbenpumpe einer Fahrzeugbremsanalage mit einer derartigen erfindungsgemäßen Pumpendichtung gerichtet, wobei der Kolben der Kolbenpumpe mit einem Kolbenstangenabschnitt und einem daran angebrachten, die Pumpendichtung bildenden Kolbendichtungsabschnitt gestaltet. Der Kolbendichtungsabschnitt bildet damit einen Teil der Längserstreckung des Kolbens, wodurch die Dicht- und Ventilfunktion des erfindungsgemäßen Pumpenelements weitgehend bauraumoptimiert realisiert werden kann. Der Kolbendichtungsabschnitt ist vorzugsweise auf den Kolbenstangenabschnitt aufgepresst. Der aufgepresste Bereich des Kolbendichtungsabschnitts umgreift bevorzugt den axialen Endbereich des Kolbenstangenabschnitts. Mit dem Aufpressen werden dann die beiden Abschnitte so aneinander gehalten, dass Zugkräfte mittels Kraftschluss übertragen werden können.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Längsschnitt einer Kolbenpumpe für eine Fahrzeugbremsanlage gemäß dem Stand der Technik,
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2 einen Längsschnitt einer Kolbenpumpe gemäß der Erfindung während deren Druckphase und
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3 den Längsschnitt gemäß 2 während der Saugphase der Kolbenpumpe.
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In 1 ist eine Kolbenpumpe 10 dargestellt, die einen becherförmigen Zylinder 12 umfasst. An der offenen Stirnseite des Zylinders 12 befindet sich ein rohrförmiger Filter 14 und an diese anschließend ein Niederdruckdichtring 16 sowie ein Stützring 18. Im kreisförmigen Bodenabschnitt des Zylinders 12 befindet sich mittig ein Auslassventilsitz 20, dessen Ventilsitzöffnung mit einem Auslassventilschließkörper 22 verschließbar ist. Der Auslassventilschließkörper 22 wird dabei mittels einer schraubenförmigen Auslassventilrückstellfeder 24 gegen den Auslassventilsitz 20 gedrängt, die sich an einem Pumpendeckel 26 abstützt. In dem Pumpendeckel 26 sind als Auslass 28 Kanäle zum Abführen jenes Bremsfluids unter Druck ausgebildet, das mit der Kolbenpumpe 10 gefördert wurde.
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Zum Fördern des Bremsfluids ragt ein Kolben 30 in den becherförmigen Zylinder 12, um in diesem mittels eines Hochdruckdichtrings 32 einen Druckraum 34 abzugrenzen. Der Hochdruckdichtring 32 befindet sich stirnseitig an einem rohrförmigen Ventilsitzteil 36 des Kolbens 30, welches ferner ein Einlassventil 38 trägt. Das Einlassventil 38 ist mit einem Einlassventilsitz 40 ausgebildet, dessen Ventilöffnung mittels eines kugelförmigen Einlassventilschließkörpers 42 verschließbar ist. Der Einlassventilschließkörper 42 wird von einer schraubenförmigen Einlassventilrückstellfeder 44 gegen den Einlassventilsitz 40 gedrängt, die sich an einem Einlassventilkäfig 46 abstützt. Der Einlassventilkäfig 46 ist einstückig mit dem Hochdruckdichtring 32 ausgebildet.
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Das Ventilsitzteil 36 weist insgesamt drei Durchgangsöffnungen 48 auf, die sich radial durch seine Rohrwand erstrecken. Durch diese Durchgangsöffnungen 48 kann Bremsfluid von einem radial äußeren Einlass 50 nach radial innen und dann durch den Einlassventilsitz 40 geführt werden.
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In dem Druckraum 34 befindet sich eine Kolbenrückstellfeder 52, mittels der der Hochdruckdichtring 32 und mit ihm der Einlassventilkäfig 46 zum Ventilsitzteil 36 gedrängt wird.
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An der vom Einlassventilsitz 40 abgewandten Seite des Ventilsitzteils 36 ist an diesem eine Kolbenstange 54 mit ihrem Stirnende eingepresst. Die Kolbenstange 54 wird mittels eines (nicht dargestellten) Exzenters an ihrem gegenüberliegenden Stirnende in ihrer Längsrichtung und damit in Axialrichtung des Kolbens 30 gegen die Rückstellkraft der Kolbenrückstellfeder 52 bewegt. Bei dieser Bewegung wird entsprechend der gesamte Kolben 30 und mit der dort angeordnete Hochdruckdichtring 32 hin- und herbewegt.
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Auf diese Weise wird Bremsfluid durch den Einlass 50, die Durchgangsöffnungen 48 und den Einlassventilsitz 40 in den Druckraum 34 eingesaugt, um nachfolgend durch den Auslassventilsitz 20 sowie den Auslass 28 unter Druck aus dem Druckraum 34 ausgeschoben zu werden.
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In 2 und 3 ist eine Kolbenpumpe 56 veranschaulicht, von der zur Vereinfachung lediglich die Bauteile Zylinder 12, Auslassventilschließkörper 22, Auslassventilrückstellfeder 24, Pumpendeckel 26 sowie ein zugehöriger Kolben 56 dargestellt sind.
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Der Kolben 58 der Kolbenpumpe 10 gemäß 2 und 3 weist zwar ebenfalls eine Kolbenstange 54 auf, ist im Übrigen aber anders gestaltet als der Kolben 30 der Kolbenpumpe 10 gemäß 1. So weist der Kolben 58 kein Ventilsitzteil 36 mit einem zugehörigen Einlassventil 38 und einem zugehörigen Hochdruckdichtring 32 auf, sondern stattdessen eine Pumpendichtung 60. In dieser Pumpendichtung 60 sind die Funktionen des Abdichtens des Druckraums 34 während einer Druckphase der Kolbenpumpe 56 sowie des Ansaugens von Bremsfluid aus dem Einlass 50 in den Druckraum 34 während einer Saugphase der Kolbenpumpe 56 vereint.
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Dazu weist die Pumpendichtung 60 einen sich zum Druckraum 34 hin aufweitenden Dichtkonus 62 auf, der von einer sich über den gesamten Umfang der Pumpendichtung 60 erstreckenden, schräg zur Zylinderachse ausgerichteten Dichtlippe 64 gebildet ist. Die Dichtlippe 64 liegt mit ihrem vom Kolben 30 abgewandten Endbereich an einer Dichtfläche 66 an, welche sich innenseitig an der Mantelfläche des Zylinders 12 befindet. Auf diese Weise verschließt die Dichtlippe 64 während einer Druckphase der Kolbenpumpe 56 einen Spalt 68, der ansonsten zwischen der Außenseite des Kolbens 30 und der Innenseite des Zylinders 12 besteht (2). Während einer Saugphase der Kolbenpumpe 56 steht am Einlass 50 Bremsfluid unter einem derart ausreichend hohem Druck zur Verfügung, dass dieses Bremsfluid die speziell dafür angepasste Dichtlippe 64 vollumfänglich von der Dichtfläche 66 abheben und in den Druckraum 34 einströmen kann (3).
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Die Dichtlippe 64 steht von einem zylinderförmigen Zwischenstück 70 der Pumpendichtung 66 ab, an den sich ein Koppelstück 72 anschließt. Zusammen mit dem Koppelstück 72 ist von der Dichtlippe 64 die kolbenseitige Stirnseite des Druckraums 34 vollflächig verschlossen. Das Koppelstück 72 umgreift das Stirnende der dort benachbarten Kolbenstange 54 und hält auf diese Weise die Pumpendichtung 60 in Axialrichtung kraftschlüssig und in Radialrichtung formschlüssig an der Kolbenstange 54.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005017131 A1 [0005]
