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Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinrichtung für einen Pumpenkolben einer Kolbenpumpe, mit einem radial zwischen Pumpenkolben und einem Gehäuse anordenbaren Dichtring und mit einem Stützring.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Kolbenpumpe, insbesondere eines Bremssystems, mit einem in einem Gehäuse axial verlagerbaren Pumpenkolben, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Pumpenkolben die Eingangs erwähnte Dichtungseinrichtung angeordnet ist.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind Dichtungseinrichtungen für Kolbenpumpen beziehungsweise für deren Pumpenkolben bereits bekannt. Kolbenpumpen der Eingangs genannten Art werden beispielsweise in Bremssystemen von Kraftfahrzeugen verwendet, um dort für die Funktion eines Bremssystems, insbesondere eines Antiblockiersystems oder einer Fahrdynamikregelung, an zugehörigen Bremszylindern geregelt Bremsdruck zur Verfügung zu stellen. Die Regelung des Bremsdrucks erfolgt mittels eines Pumpenkolbens, der dazu eine Bremsflüssigkeit durch einen Pumpenzylinder fördert.
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Aus der
DE 10 2009 045 634 A1 ist beispielsweise eine entsprechende Dichtungseinrichtung bekannt. Diese besteht aus einem elastisch verformbaren Dichtring und einem dazu benachbart angeordneten und starr ausgebildeten Stützring oder Führungsring, die durch ein Spritzgussverfahren derart ausgebildet sind, dass sie ein einstückiges Bauteil bilden. Üblicherweise ist der Dichtring aus einem Elastomer gebildet, um eine dichte Anlage an dem Gehäuse einerseits und an dem Pumpenkolben andererseits zu gewährleisten. Die Ausbildung als Elastomer hat jedoch den Nachteil, dass bei tiefen Temperaturen die Elastizität abnimmt, was zusammen mit Verschleiß zu Undichtheit und damit zum Versagen einer entsprechenden Kolbenpumpe führen könnte.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat gegenüber den bekannten Dichtungseinrichtungen den Vorteil, dass die Dichtwirkung auch bei tiefen Temperaturen noch erhalten bleibt und darüber hinaus auch der Verschleiß im Betrieb verringert wird. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Dichtring aus einem Thermoplast-Material gefertigt ist, und einen einen Axialabschnitt mit konstantem Durchmesser aufweisenden Gleitlagerabschnitt für den Pumpenkolben aufweist, wobei der Stützring radial elastisch verformbar zwischen einer Mantelaußenwand und einer Mantelinnenwand des Dichtungsrings angeordnet ist. Der Dichtungsring ist somit selbst aus einem eher unelastischen, insbesondere spröden Material gefertigt, weist jedoch aufgrund der Materialwahl einen vorteilhaften Reibungskoeffizienten auf, wobei eine Anpresskraft zum Sicherstellen der Dichtung durch den elastisch verformbaren Stützring gewährleistet wird. Dieser drängt aufgrund seiner Anordnung die Mantelaußenwand des Dichtrings gegen das Gehäuse und die Mantelinnenwand entsprechend gegen den Pumpenkolben. Dadurch kann über eine lange Zeit auch bei niedrigen Temperaturen die Dichtwirkung der Dichteinrichtung gewährleistet und der Verschleiß auf ein Minimum reduziert wird. Durch den Gleitlagerabschnitt wird außerdem der Pumpenkolben optimal durch die Dichtungseinrichtung in dem Gehäuse geführt gelagert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stützring als Federring ausgebildet ist. Der Stützring ist somit vorteilhafterweise nicht als ein massiv ausgebildetes Element vorgesehen, sondern in der Form eines Federrings, der mehrere radiale Ringabschnitte aufweist, die zueinander elastisch verformbar sind. Dadurch wird die Größe des Stützrings auf ein Minimum reduziert, so dass sich der Stützring auf einfache Art und Weise in den Dichtring integrieren lässt, ohne die Dimensionen des Dichtrings wesentlich zu beeinflussen.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Federring einen V-förmigen Querschnitt aufweist. Der V-förmige Querschnitt erstreckt sich vorzugsweise über den gesamten Umfang des Federrings derart, dass zwei an einem Ende miteinander verbundene Schenkel, die axial – bezogen auf die Achse des Pumpenkolbens beziehungsweise des Stützrings – spitz aufeinander zulaufen. Der Federring ist somit axial öffnend ausgebildet, so dass eine radiale Vorspannkraft durch den in dem Dichtelement angeordneten Stützring im montierten Zustand gewährleistet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stützring axial beabstandet zu dem Gleitlagerabschnitt in dem Dichtring angeordnet ist. Dadurch werden die Funktionen der Dichtwirkung und des Gleitlagers im Wesentlichen voneinander getrennt. Dadurch dass der Stützring in dem Dichtring angeordnet ist, ergibt sich jedoch weiterhin eine kompakte und im Wesentlichen einteilige Ausbildung der Dichtungseinrichtung. Alternativ ist vorgesehen, dass der Stützring im Bereich des Gleitlageabschnitts angeordnet ist, um dort gleichzeitig eine vergrößerte Dichtwirkung zu erzielen.
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Bevorzugt ist ferner vorgesehen, dass der Dichtring an seiner Mantelaußenwand und an seiner Mantelinnenwand im Bereich des Stützelements radiale, insbesondere gewölbte Dichtflächen aufweist. Im Bereich des Stützrings weist der Dichtring also auf seiner Mantelaußenseite und auf seiner Mantelinnenseite jeweils Dichtflächen auf, die insbesondere eine optimale Anlage an dem Gehäuse beziehungsweise dem Pumpenkolben gewährleisten. Besonders bevorzugt sind die Dichtflächen dazu gewölbt oder alternativ spitz, in jedem Fall radial vorstehend, ausgebildet, um einen sicheren Anlagekontakt mit einer hohen Dichtwirkung zu erzielen.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Dichtring eine ringförmige und randoffene Axialaussparung aufweist, in welcher der Stützring angeordnet ist. Durch die randoffene Ausbildung der Axialaussparung ist gewährleistet, dass der Stützring beispielsweise in die Axialaussparung bei der Montage axial einsteckbar ist. Durch die randoffene Ausbildung der Axialaussparung wird gewährleistet, dass innerhalb des Stützrings beziehungsweise des Federelementes kein Material des Dichtelementes vorgesehen ist. Der zwischen den beiden Schenkeln des Federrings liegende Raum ist somit frei vom Material des Dichtrings, so dass das Federelement eine vorteilhafte Federkraft ausüben kann. Insbesondere wird es nicht durch Material des Dichtrings an einem Einfedern beim Montieren der Dichtungseinrichtung gehindert, so dass die Montage ohne großen Kraftaufwand erfolgen kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, dass der Stützrings formschlüssig in der Axialaussparung gehalten ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Stützring axial formschlüssig in der Axialaussparung gehalten ist, so dass ein ungewolltes Lösen des Stützrings sicher verhindert ist. Dies kann dadurch gewährleistet werden, dass das Dichtelement beispielsweise einen Hintergriffsitz aufweist, der von einem Stützring in der montierten Stellung hintergriffen wird. Der Hintergriffsitz kann beispielsweise durch radial nach innen vorstehende Rastvorsprünge gebildet sein, die beim Einschieben des Stützrings in die Axialaussparung zurückfedern. Alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass der Stützring bei der Fertigung von dem Material des Dichtrings umspritzt und/oder umgossen wird, um seinen sicheren Halt zu gewährleisten.
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Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass der Federring zumindest radial flächig an dem Dichtring anliegt. Durch den flächigen Anlagekontakt an dem Dichtring lässt sich die Federkraft des Stützrings beziehungsweise des Federrings optimal auf den Dichtring übertragen.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Dichtring aus Polytetrafluorethylen gefertigt ist, das beispielsweise unter dem Handelsnamen „Teflon“ bekannt ist. Das Polytetrafluorethylen weist besonders gute Reibeigenschaften auf und erlaubt gleichzeitig eine hohe Dichtwirkung der Dichtungseinrichtung.
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Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Dichtungseinrichtung aus. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile. Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Kolbenpumpe ergeben sich ebenfalls aus dem bereits zuvor genannten sowie aus den Unteransprüchen.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dazu zeigen:
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1 eine Kolbenpumpe in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung und
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2 eine Dichtungseinrichtung der Kolbenpumpe in einer vergrößerten Schnittdarstellung.
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1 zeigt in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung eine Kolbenpumpe 1, die ein Gehäuse 2 sowie ein in dem Gehäuse axial verlagerbaren Pumpenkolben 3 aufweist. Weiter ist in dem Gehäuse 2 eine Exzenterwelle 4 drehbar gelagert, die mit einem Exzenterabschnitt eine freie Stirnseite des Pumpenkolbens 3 beaufschlagt, um diesen gegen die Kraft eines Federelements 5 einer Pumpenkolbenanordnung 6 zu verlagern. Die Pumpenkolbenanordnung 6 weist mehrere Federelemente und Pumpenstufen auf, die grundsätzlich bekannt sind und daher an dieser Stelle nicht näher erläutert werden sollen.
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Zur Lagerung des Pumpenkolbens 3 weist das Gehäuse 2 eine zylinderförmige Aussparung 7 auf, in welcher der Kolben axial verlagerbar angeordnet ist. Um die Dichtheit der Kolbenpumpe 1 zu gewährleisten, ist dabei an einem Abschnitt der Aussparung 7 eine Dichtungseinrichtung 8 radial zwischen dem Pumpenkolben 3 und dem Gehäuse 2 angeordnet.
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2 zeigt die Dichtungseinrichtung 8 in einer vergrößerten Längsschnittdarstellung. Die Dichtungseinrichtung 8 weist einen Dichtungsring 9 auf, der aus Polytetraethylen gefertigt ist, und im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet ist. Der Dichtring 9 weist einen ersten Abschnitt 10 auf, der vorliegend der Exzenterwelle 4 zugeordnet ist. Der erste Abschnitt 10 bildet einen Gleitlagerabschnitt 11 für den Pumpenkolben 3. Dazu weist der Dichtungsring 9 in dem ersten Abschnitt 10 einen konstanten Durchmesser auf, der zumindest im Wesentlichen dem Durchmesser des Pumpenkolbens 3 entspricht, um ein vorteilhaftes Gleitlager für den Pumpenkolben 3 zu bilden.
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Axial beabstandet schließt sich an den Abschnitt 10 ein zweiter Axialabschnitt 12 an, der vorliegend als Dichtungsabschnitt ausgebildet ist. In dem Dichtungsabschnitt weist das Dichtungselement 9 an seiner Mantelaußenwand 9‘ eine radial nach außen weisende Dichtfläche 13 sowie an seiner Mantelinnenwand 9‘‘ eine radial nach innen weisende Dichtfläche 14 auf, die sich jeweils um den gesamten Umfang des Dichtungsrings 9 erstrecken. Die Dichtflächen 13 und 14 sind dabei gewölbt ausgebildet, um einen dichten Anlagekontakt mit dem Gehäuse 2 beziehungsweise mit dem Pumpenkolben 3 zu gewährleisten. In dem zweiten Axialabschnitt 12 weist der Dichtungsring 9 außerdem eine Axialaussparung 15 auf, die sich nutförmig über den gesamten Umfang des Dichtungsrings 9 erstreckt, wobei die Axialaussparung 15 axial offen ausgebildet ist. Die Axialaussparung 15 beziehungsweise deren Nut weist dabei im Wesentlichen einen V-förmigen Querschnitt auf.
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In die Axialaussparung 15 ist ein Stützring 16 axial eingesetzt, der als Federring 1 ausgebildet ist, der entsprechend der Axialaussparung 15 einen V-förmigen Querschnitt und axial randoffen ausgebildet ist. Der Federring 17 weist dabei zwei Schenkel 18 und 19 auf, die in einem Winkel keilförmig zueinander angeordnet und an ihren zueinander zulaufenden Enden einstückig miteinander verbunden sind. Das Federelement 17 kann somit radial elastisch verformt werden. Dabei liegen die Schenkel 18 und 19 im Wesentlichen flächig an der Innenseite der Axialaussparung 15 an. Bei der Montage kann damit der Dichtring 9 in dem zweiten Axialabschnitt 12 radial verformt werden, wobei die Dichtfläche 13 radial nach innen und die Dichtfläche 14 radial nach außen drängbar ist. Dadurch ist eine einfache Montage der Dichtungseinrichtung 8 an der Kolbenpumpe 1 gewährleistet. Durch die Ausbildung des Dichtrings 9 aus Polytetrafluorethylen weist der Dichtungsring 9 optimale Reibeigenschaften zur Gleitlagerung des Pumpenkolbens 3 auf. Gleichzeitig wird durch den Stützring 16 eine dichte Anlage des Dichtungsrings 9 an dem Gehäuse 2 beziehungsweise an dem Pumpenkolben 3 gewährleistet. Dadurch erfüllt die Dichtungseinrichtung 8 hohe Ansprüche an Verschleiß, Dichtheit und Montierbarkeit der Kolbenpumpe 1. Darüber hinaus ist die Dichtungseinrichtung 8 kostengünstig und einfach herstellbar.
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Gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Stützelement 16 bei der Herstellung des Dichtungsrings 9, beispielsweise durch ein Spritzgussverfahren, bereits in die Dichtungseinrichtung 8 integrierbar ist. Alternativ ist vorgesehen, dass in dem Dichtungsring 9 nach dessen Herstellung die Axialaussparung 15 eingebracht, insbesondere eingefräst oder eingebohrt wird, und anschließend der Stützring 16 axial in die Axialaussparung 15 eingesteckt wird.
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Insgesamt ergibt sich hierdurch eine vorteilhafte Dichtungseinrichtung 8 sowie eine vorteilhafte Kolbenpumpe 1, die eine hohe Lebensdauer und eine hohe Dichtheit gewährleisten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009045634 A1 [0004]
