DE102014213844A1

DE102014213844A1 - Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE102014213844A1
Application number: DE102014213844.2A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dinkel; Hans-Georg Zentgraf; Andreas Hettrich; Heinz Beck
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2016-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe mit einem Pumpengehäuse (4), das mehrere die Funktion der Kolbenpumpe bestimmende Pumpenbauteile wie einen im Pumpengehäuse (4) aufgenommenen Pumpenkolben (2) und einen im Pumpengehäuse (4) angeordneten, belüfteten Raum (10) umfasst, in dem ein Pumpenantrieb (1) gelagert ist, der das antriebsseitige Ende des Pumpenkolbens (2) beaufschlagt, welches zur leckagefreien Abdichtung des Pumpenkolbens (2) in Richtung des Pumpenantriebs (1) einen im Pumpengehäuse (4) fixierten Dichtring (6) durchdringt. Damit eine verschleiß- und reibungsarme Abdichtung des Pumpenkolbens in Richtung des belüfteten Raums (10) gewährleistet ist, sieht die Erfindung vor, dass das dem Pumpenantrieb (1) zugewandte Ende des Pumpenkolbens (2) durch ein ringförmiges Dichtelement (3) gas- und flüssigkeitsundurchlässig hindurchgeführt ist, dessen über einen Ringraum (12) mit Schmiermittel benetzte Lippenendkante (11) den Mantel des Pumpenkolbens (2) kontaktiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, insbesondere zur Druckmittelförderung in hydraulischen Bremsanlagen mit Schlupfregelung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus DE 10 2005 034 571 A1 ist bereits eine derartige Kolbenpumpe bekannt, mit einem Pumpengehäuse, das mehrere die Funktion der Kolbenpumpe bestimmende Pumpenbauteile wie einen in einer Buchse geführten Pumpenkolben, eine Kolbenrückstellfeder sowie ein Saug- und Druckventil aufweist, sowie mit einem den Pumpenkolben saugseitig begrenzenden, als Nachlaufraum für die Flüssigkeit ausgeführten Ringraum und einem den Pumpenkolben druckseitig begrenzenden Förderraum, in dem sowohl die Kolbenrückstellfeder, ein das Saugventil am Pumpenkolben fixierender Federtopf als auch ein Dicht- und Führungspaket für den Pumpenkolben angeordnet sind. Zur hydraulischen Abdichtung des Nachlaufraums gegenüber einem belüfteten Pumpenantriebsraum im Pumpengehäuse erstreckt sich der Pumpenkolben durch einen im Pumpengehäuse fixierten Dichtring in Richtung des Pumpenantriebs. Geeignete Maßnahmen, die ein Entweichen von Luft aus dem Pumpenantriebsraum über den Dichtring in den Nachlaufraum verhindern, sind nicht vorgesehen.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kolbenpumpe der angegebenen Art derart zu gestalten, dass von einem belüfteten Raum, der den Pumpenantrieb aufnimmt, dauerhaft kein Lufteintrag über den niederdruckseitigen Dichtring am Pumpenkolben in den Hydraulikbereich des Pumpengehäuses erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Kolbenpumpe der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im Nachfolgenden aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand einer Zeichnung hervor.
Die 1 zeigt die Darstellung einer Kolbenpumpe in einem Längsschnitt, die bevorzugt zur Druckmittelförderung in hydraulischen Bremsanlagen mit Schlupfregelung zum Einsatz kommt. Das Pumpengehäuse 4 der Kolbenpumpe ist teilweise abgebildet und weist mehrere die Funktion der Kolbenpumpe bestimmenden Pumpenbauteile auf, welche einen im Pumpengehäuse 4 aufgenommenen Pumpenkolben 2 und einen im Pumpengehäuse 4 angeordneten, belüfteten Raum 10 umfasst, in dem ein Pumpenantrieb 1 in Form eines Exzenters gelagert ist. Der Pumpenantrieb 1 beaufschlagt das antriebsseitige Ende des Pumpenkolbens 2, welches zur Abdichtung des Pumpenkolbens 2 einen im Pumpengehäuse 4 fixierten Dichtring 6 durchdringt. Zwischen dem im Pumpengehäuse 4 fixierten Dichtring 6 und dem Pumpenantrieb 1 ist ferner in der Funktion eines sogenannten Führungsbandes eine Buchse 5 im Pumpengehäuse 4 fixiert, in welcher der Pumpenkolben 2 präzise geführt ist.
Um eine Beschädigung des Dichtrings 6 während der oszillierenden Bewegung des Pumpenkolbens 1 zu verhindern, ist zwischen der Buchse 5 und dem Dichtring 6 ein Pressring 7 angeordnet. Abgewandt vom Pressring 7 ist der Dichtring 6 von einer Stützscheibe 13 begrenzt, an der sich ein Klemmring 8 zur Fixierung des aus den vorgenannten Teilen gebildeten Dichtpakets in der Pumpenbohrung 9 anschließt.
Die Stützscheibe 13 ermöglicht während der Hubbewegung des Pumpenkolbens 2 im zulässigen Umfang eine elastische Verformung des Dichtrings 6. Die Stützscheibe 13, der Dichtring 6 und der Pressring 7 sind vorteilhaft mit dem Pumpenkolben 2 zu einer Vormontagebaugruppe zusammengefasst, die in einem Arbeitsgang in die Pumpenbohrung 9 eingesetzt und mittels des Klemmrings 8 in der Pumpenbohrung 9 fixiert sind.
Der rechts neben dem Klemmring 8 nur teilweise abgebildete Bereich des Pumpengehäuses 4 umfasst im Wesentlichen ausgestattet mit einem Saugventil einen Nachlaufraum 16, der unmittelbar an die Vormontagebaugruppe angrenzt, sowie einen mit einem Druckventil ausgestatteten Förderraum für das vom Pumpenkolben 2 aus dem Nachlaufraum 16 angesaugte und zur Druckversorgung einer Radbremse zu fördernden Druckmittel.
Damit von dem belüfteten(Exzenter-)Raum 10, der den Pumpenantrieb 1 aufnimmt, über den Dichtring 6 am Pumpenkolben 2 kein Lufteintrag in den hydraulischen Arbeitsbereich des Pumpengehäuses 4 erfolgt, ist das dem Pumpenantrieb 1 zugewandte Ende des Pumpenkolbens 2 zusätzlich durch ein ringförmiges Dichtelement 3 hindurchgeführt ist, welches im Pumpengehäuse 4 zwischen einer Bohrungsstufe 14 und der Buchse 5 in der Richtung des Pumpenantriebs 1 fixiert ist.
Das Dichtelement 3 weist eine Dichtlippe 15 auf, deren Lippenendkante 11 sich unter konstanter Anpresskraft punktförmig und damit mit minimalem Flächenkontakt auf die Mantelfläche des Pumpenkolbens 2 erstreckt. Die von der Lippenendkante 11 ausgeübte Anpresskraft auf den Pumpenkolben 2 beruht vorteilhaft auf dem sogenannten Shape-Memory-Effekt, weshalb die Dichtlippe 15 aus einem geeigneten Formgedächtnis-Werkstoff hergestellt ist, sodass unter allen Betriebsbedingungen eine konstante Anpresskraft infolge der durch den Formgedächtnis-Werkstoff definierte Eigenvorspannkraft der Lippenendkante 11 auf den Pumpenkolben 2 gewährleistet ist. Durch diese Maßnahme entfällt die bisher gebräuchliche Anordnung eines die Dichtlippe 15 auf den Pumpenkolben 2 anpressenden Federelements.
Bevorzugt besteht die Dichtlippe 15 aus einem Thermoplast, insbesondere aus einem Polytetraflourethylen, sodass gute Gleiteigenschaften mit geringstem Flächenkontakt einen minimalen Verschleiß sicher stellen.
Vorteilhaft kontaktiert die Dichtlippe 15 in einem spitzen Winkel zur Längsachse des Pumpenkolbens 2 mit ihrer Lippenendkante 11 die Mantelfläche des Pumpenkolbens 2 mit minimalem Kontakt in Längsrichtung ausschließlich punkt- bzw. linienförmig über den Umfang des Kolbenmantels, sodass zur Aufnahme von Schmiermittel zwischen der Dichtlippe 15 und der Mantelfläche des Pumpenkolbens 2 ein in Richtung des belüfteten Raums 10 spitz zulaufender Ringraum 12 hergestellt ist, der seitlich durch die Stirnfläche der Buchse 5 begrenzt ist. Der Ringraum 12 kann zur Schmierung bei Wunsch oder Bedarf über einen zwischen dem Pumpenkolben 2 und der Buchse 5 konstruktiv vorgesehenen Schmierspalt an den Nachlaufraum 16 angeschlossen werden, wobei im Falle einer über den Dichtring 6 aus dem Nachlaufraum 16 entweichende Leckage die Leckageflüssigkeit zur Schmierung des Pumpenkolbens 2 vorteilhaft durch die Anordnung des Dichtelements 3 im Ringraum 12 verharrt.
In der einfachsten Ausführung ist der Ringraum 12 bereits mit einem Dauerschmiermittel vorbefüllt und/oder der Pumpenkolben 2 wird vor dem Einfügen mit Schmiermittel hinreichend benetzt, sodass beim Einsatz der Kolbenpumpe in einer hydraulischen Bremsanlage die Schmierung im Bereich des Dichtelements 3 gleichzeitig durch die erforderliche Bremsflüssigkeit erfolgt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Dichtelements 3 wird in Verbindung mit der Ausgestaltung des Ringraums 12 als Schmierkammer ein Lufteintrag aus dem belüfteten Exzenterraum (Raum 10) über die Pumpenbohrung 9 in den mit Bremsflüssigkeit gefüllten Nachlaufraum 16 während des Pumpenlaufs dauerhaft verhindert.
Die 1 zeigt eine besonders zweckmäßige Anordnung des Dichtelements 3, das abschnittsweise zwischen der in die Pumpenbohrung 9 eingepressten Buchse 5 und der Bohrungsstufe 14 des Pumpengehäuses 2 eingespannt ist. Die Buchse 5 ist auf der vom Dichtelement 3 abgewandten Stirnseite von dem Pressring 7 kontaktiert, an den sich der Dichtring 6 anschließt, dem die Stützscheibe 13 und der Klemmring 8 innerhalb der Pumpenbohrung 9 nachgeordnet sind. Diese aus dem Dichtring 6, der Stützscheibe 13 und dem Klemmring 8 bestehende, eigenständig handhabbare Montagebaugruppe lässt sich anstelle einer Einzelmontage bevorzugt am Pumpenkolben 2 vormontiert gemeinsam mit dem Pumpenkolben 2 in die Pumpenbohrung 9 einsetzen und mittels des Klemmrings 8 in der Pumpenbohrung 9 endfixieren.
Jedoch wird zuvor das Dichtelement 3 entweder spielbehaftet als Einlegeteil oder mit einer Presspassung versehen als Einpressteil in die Pumpenbohrung 9 eingefügt, wobei die dem Dichtelement 3 nachgeordnete Buchse 5 mittels einer Presspassung in der Pumpenbohrung 9 das Dichtelement 3 anschließend axial beaufschlagt.
Der gesamte Montagevorgang erfolgt somit aus der Richtung des Nachlaufraums 16 und umfasst zunächst das Einlegen oder Einpressen des Dichtelements 3 in die Pumpenbohrung 9, wobei das Dichtelement 3 durch das Einpressen der Buchse 5 in die Pumpenbohrung 9 unter axialer Vorspannung fixiert wird. Anschließend erfolgt aus der Richtung des Nachlaufraums 16 das Einfügen der zuvor beschriebenen Montagebaugruppe in die Pumpenbohrung 9.
Zusammenfassend ergibt sich somit infolge der besonderen Ausgestaltung des Dichtelements 3 eine besonders kompakter Ringraum 12 zur Schmiermittelbevorratung, sodass eine signifikante Verschleißminderung an der schmalen Lippenendkante 11 eine dauerhafte Abdichtung des Pumpenkolbens 2 gegenüber dem unter Atmosphärendruck stehenden Raum 10 gewährleistet.
Bezugszeichenliste

1: Pumpenantrieb
2: Pumpenkolben
3: Dichtelement
4: Pumpengehäuse
5: Buchse
6: Dichtring
7: Pressring
8: Klemmring
9: Pumpenbohrung
10: Raum
11: Lippenendkante
12: Ringraum
13: Stützscheibe
14: Bohrungsstufe
15: Dichtlippe
16: Nachlaufraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005034571 A1 [0002]

Claims

Kolbenpumpe, insbesondere zur Druckmittelförderung in hydraulischen Bremsanlagen mit Schlupfregelung, mit einem Pumpengehäuse, das in einer Pumpenbohrung einen in einer Buchse geführten Pumpenkolben und einen im Pumpengehäuse angeordneten, belüfteten Raum umfasst, in dem ein Pumpenantrieb gelagert ist, der das antriebsseitige Ende des Pumpenkolbens beaufschlagt, welches zur leckagefreien Abdichtung des Pumpenkolbens in Richtung des Pumpenantriebs einen im Pumpengehäuse angeordnetes Dichtelement durchdringt, welches im Pumpengehäuse zwischen der Buchse und dem Pumpenantrieb fixiert ist, wobei das ringscheibenförmige Dichtelement mit einer umlaufenden Dichtlippe versehen ist, die sich in Richtung des belüfteten Raums erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des Pumpenkolbens (2) ausschließlich durch eine an der Dichtlippe (15) vorgesehene Lippenendkante (11) kontaktiert ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (15) in einem spitzen Winkel zur Längsachse des Pumpenkolbens (2) mit ihrer Lippenendkante (11) die Mantelfläche des Pumpenkolbens (2) kontaktiert, sodass zur Aufnahme von Schmiermittel zwischen der Dichtlippe (15) und der Mantelfläche des Pumpenkolbens (2) ein in Richtung des belüfteten Raums (10) spitz zulaufender Ringraum (12) hergestellt ist, der seitlich durch die Stirnfläche der Buchse (5) begrenzt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (12) über eine zwischen dem Pumpenkolben (2) und der Buchse (5) bestehenden Schmierspalt an einem Nachlaufraum (16) angeschlossen ist, sodass der Ringraum (12) zur Schmierung des Pumpenkolbens (2) im Bereich der Dichtlippe (15) über den Schmierspalt von dem im Nachlaufraum (16) befindlichen Druckmittel beaufschlagt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippenendkante (11) mittels einer definierten Eigenvorspannung den Pumpenkolben (2) kontaktiert, wozu die Dichtlippe (15) aus einem Werkstoff mit einem Formgedächtnis hergestellt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (15) aus einem Thermoplast, insbesondere aus einem Polytetraflourethylen besteht.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (3) abschnittsweise zwischen der in die Pumpenbohrung (9) eingepressten Buchse (5) und einer Bohrungsstufe (14) des Pumpengehäuses (2) eingespannt ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (5) auf der vom Dichtelement (3) abgewandten Stirnseite von einem Pressring (7) kontaktiert ist, an den sich ein Dichtring (6) anschließt, dem eine Stützscheibe (13) und ein Klemmring (8) innerhalb der Pumpenbohrung (9) nachgeordnet ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (6) in Verbindung mit der Stützscheibe (13) und dem Klemmring (8) eine eigenständig handhabbare Montagebaugruppe bildet, die entweder gemeinsam mit dem Pumpenkolben (2) oder getrennt vom Pumpenkolben (2) in die Pumpenbohrung (9) eingesetzt und mittels des Klemmrings (8) in der Pumpenbohrung (9) endfixiert ist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (3) entweder spielbehaftet als Einlegeteil oder mit einer Presspassung versehen als Einpressteil in die Pumpenbohrung (9) eingefügt ist, wobei die dem Dichtelement (3) nachgeordnete Buchse (5) mittels einer Presspassung in der Pumpenbohrung (9) das Dichtelement (3) axial beaufschlagt.