DE102016216350A1

DE102016216350A1 - Kolbenmaschine, insbesondere Kolbenpumpe zur Förderung von Druckmittel in einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage und elektronisch schlupfregelbare Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE102016216350A1
Application number: DE102016216350.7A
Authority: DE
Inventors: Oliver Gaertner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2018-03-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kolbenmaschine (10), insbesondere eine Kolbenpumpe zur Druckmittelförderung in einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage. Kolbenmaschinen (10) weisen einen, eine Hubbewegung ausführenden Kolben (18) auf, welcher in einem Zylinder (34) verschiebbar aufgenommen ist und eine Arbeitskammer (20) begrenzt. Dichtelemente (32, 36) sind vorgesehen um den Kolben (18) im Zylinder (34) abzudichten. Es sind Dichtelemente (32, 36) aus Elastomer bekannt bei denen Ruß als Füllstoff eingesetzt ist, um die mechanischen Eigenschaften der Dichtelemente (32, 36) zu verbessern. Die Erfindung schlägt vor, den Füllstoff Ruß zumindest teilweise durch organischen Füllstoff zu ersetzen, um die Verschleißeigenschaften der Dichtelemente (32, 36) zu verbessern.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kolbenmaschine, insbesondere Kolbenpumpe zur Druckmittelförderung in einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage, nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie von einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 6.
Eine Kolbenmaschine, insbesondere eine Kolbenpumpe einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage, ist beispielsweise bekannt aus der DE 197 42 611 A1 . Diese Kolbenpumpe 10 ist im Längsschnitt in der einzigen Figur dargestellt. Sie ist in ein Pumpengehäuse 12 eingebaut und wird von einem im Pumpengehäuse 12 angeordneten und zu einer Rotationsbewegung antreibbaren Betätigungsmittel 14 beaufschlagt. Als Betätigungsmittel 14 dient beispielhaft ein Exzenter. Letzterer wirkt entgegen einer rückstellenden Kraft eines Federelements 16 auf eine Stirnseite eines Kolbens 18 ein und treibt diesen zu einer periodisch hin- und hergehenden Hubbewegung in Axialrichtung der Kolbenpumpe 10 an. Der Kolben 18 begrenzt im Inneren der Kolbenpumpe 10 eine Arbeitskammer 20, welche aufgrund der Hubbewegung des Kolbens 18 ihre Volumen stetig ändert. Ein Einlassventil 24 steuert einen Druckmittelzulauf zu und ein Auslassventil 26 einen Druckmittelablauf aus der Arbeitskammer 20.
Bei diesen Ein- und Auslassventilen 24, 26 handelt es sich um federbeaufschlagte Rückschlagventile, welche eine Durchströmung der Kolbenpumpe 10 in eine Richtung zulassen und die Gegenrichtung dazu sperren.
Aufgrund der Hubbewegung des Kolbens 18 ändert sich der Druck in der Arbeitskammer 20 und Druckmittel strömt von einer Niederdruckseite 28 der Kolbenpumpe 10 zu einer Hochdruckseite 30 der Kolbenpumpe 10.
Diese Funktionsweise der Kolbenpumpe 10 setzt eine intakte Abdichtung der Arbeitskammer 20 gegenüber ihrer Umgebung voraus. Hierfür ist der Kolben 18 mit wenigstens einem ringförmigen Dichtelement 32 bestückt, welches der Hubbewegung des Kolbens 18 folgt und mit seinem Außenumfang an der Innenwand eines Zylinders 34, in welchem der Kolben 18 verschiebbar aufgenommen ist, druckmitteldicht abdichtet. Ein zweites Dichtelement 36 ist bei der bekannten Kolbenpumpe 10 als Ringdichtung ausgeführt und dichtet die Niederdruckseite 28 der Kolbenpumpe 10 gegenüber einem Einbauraum 38 für das Betätigungsmittel 14 ab. Dieses zweite Dichtelement 36 ist ortsfest am Zylinder 34 verankert und liegt mit seinem Innenumfang an der Umfangseite des Kolbens 18 an. Aufgrund der Kolbenbewegung findet hier demnach eine Relativbewegung zwischen dem zweiten Dichtelement 36 und dem Kolben 18 statt.
Bekannte Dichtelemente 32, 36 sind aus Elastomer gefertigt, wobei dem Elastomer als Füllstoff Ruß zugesetzt ist, um die mechanischen Eigenschaften der Dichtelemente 32, 36 wie zum Beispiel deren Härte, Dehnung oder Reißfestigkeit zu verbessern. Allerdings hat sich im Laufe des Einsatzes derartiger Dichtelemente 32, 36 in Fahrzeugbremsanlagen gezeigt, dass der Füllstoff Ruß in Form von Partikeln mit einer scharfkantige Außenkontur vorliegt und dass die scharfe Kanten dieser Partikel unter Dauerlastbetrieb der Kolbenmaschine in Fahrzeugbremsanlagen an ihrer Verbindungsstelle zum Elastomer versagen können und damit einen unerwartet hohen Dichtungsverschleiß verursachen können. Weiterhin wurde festgestellt, dass sich schadhafte gewordene Stellen der Dichtelemente 32, 36 im Laufe der weitern Betriebszeit einer Kolbenmaschine über das Dichtelement 32, 36 weiter ausbreiten und letztlich zu Undichtigkeiten der Dichtelemente 32, 36 führen können. Darüber hinaus zeigte sich, dass eine Verteilung der Rußpartikel im Füllstoff eines Dichtelements 32, 36 hinsichtlich Partikelanzahl und/oder Partikelgröße relativ inhomogen ausfallen kann, so dass die mechanischen Stoffeigenschaften eines Dichtelements 32, 36 über dessen Umfangsrichtung betrachtet variieren können.
Vorteile der Erfindung
Eine Kolbenmaschine nach den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie mit einem Dichtelement 32, 36 aus Elastomer ausgestattet ist, bei dem anstelle von Ruß zumindest teilweise organischer Füllstoff eingesetzt ist. Vorzugsweise sind organische Füllstoffe Kieselsäuren oder Kreiden; EPDM ist ein bevorzugtes Elastomermaterial (Anspruch 2).
Der Einsatz organischer Füllstoffe in Dichtelementen 32, 36 von Kolbenmaschinen reduziert zwar die mechanischen Eigenschaften dieser Dichtelemente 32, 36 bewirkt aber dennoch eine Reduzierung des Verschleißes.
Dieser Effekt beruht auf einer deutlich homogeneren, das heißt weniger scharfkantigen Außenkontur der eingesetzten organischen Füllstoffe, einer sich gleichmäßiger einstellenden Verteilung dieser organischen Füllstoffe innerhalb des Dichtelements aus Elastomer und letztlich in einer stabileren Verbindung zwischen organischem Füllstoff und dem Elastomer. Im Ergebnis kann dadurch das oben aufgezeigte Schadensereignis weitgehend vermieden oder zumindest der erläuterte Schadensverlauf eingedämmt werden.
Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung.
Ein erfindungsgemäßes Dichtelement 32, 36 kann organischen Füllstoff in Kombination mit dem Füllstoff Ruß aufweisen. Über eine Beimischung von Ruß zu den organischen Füllstoffen können die mechanischen Eigenschaften des Dichtelements 32, 36 bedarfsgerecht eingestellt und ein Kompromiss zwischen einer Optimierung des Verschleißes sowie der Optimierung der mechanischen Eigenschaften eines Dichtelements 32, 36 aus Elastomer erreicht werden. Eine Kolbenmaschine weist üblicher Weise mehrere Dichtelemente 32, 36 auf, um einerseits die Niederdruckseite 28 gegenüber dem Einbauraum 38 für das Betätigungsmittel 14 und andererseits um die Arbeitskammer 20 gegenüber der Niederdruckseite 28 abzudichten. In beiden Fällen wirken die Dichtelemente 32, 36 mit dem bewegten Kolben 18 zusammen und es findet zwischen den Dichtelementen 32, 36 und ihren zugeordneten Dichtpartnern eine Relativbewegung statt. Erfindungsgemäß ausgeführte Dichtelemente 32, 36 lassen sich grundsätzlich an beiden Stellen einer Kolbenpumpe 10 einsetzen.
Zeichnung
Die Figur zeigt eine Kolbenpumpe einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage im Längsschnitt.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung
Die in der Figur dargestellte Kolbenpumpe ist, was ihren konstruktiven Aufbau und ihre Funktion betrifft, aus dem Stand der Technik bekannt und wurde diesbezüglich bereits im Kapitel Stand der Technik erläutert. Darüber hinausgehende Ausführungen sind an dieser Stelle nicht erforderlich.
Erfindungsgemäß ist die bekannte Kolbenpumpe 10 mit Dichtelementen 32, 36 aus Elastomer bestückt, bei dem als Füllstoff zumindest teilweise organisches Material, wie beispielsweise Kieselsäure oder Kreide eingesetzt ist. Die Dichtelemente sind vorzugsweise vollständig aus einem derartigen Elastomer hergestellt. Als besonders geeignetes Elastomer hat sich EPDM erwiesen. Als Füllstoff kann ausschließlich organisches Material eingesetzt sein, ebenso möglich ist aber auch ein Gemisch aus organischem Material und Ruß, um über das jeweilige Mischungsverhältnis der Einzelkomponenten die mechanischen Eigenschaften der Dichtelemente bedarfs- bzw. belastungsgerecht einzustellen.
Unter bedarfs- bzw. belastungsgerecht wird dabei ein Kompromiss aus den erforderlichen mechanischen Eigenschaften und den notwendigen Verschleißeigenschaften der Dichtelemente unter den Betriebsbedingungen (Druck; Temperatur etc.) einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage verstanden.
Dichtelemente aus Elastomer mit zumindest teilweise organischem Füllstoff sind kostengünstig herstellbar und weisen verbesserte Verschleißeigenschaften auf, da die Verschleißursache, nämlich schadensanfällige Verbindungsstellen an scharfen Kanten des Füllstoffs Ruß durch Verwendung organischer Füllstoffe reduziert bzw. beseitigt werden konnte. Dieser Effekt überrascht insofern, als dass organische Füllstoffe in Elastomer mit verringerten mechanischen Eigenschaften, wie Zugfestigkeit, Dehnung oder Reißfestigkeit der Dichtelemente 32, 36 einhergehen und deshalb bei Dichtelementen 32, 36 von Kolbenmaschinen in hydraulischen Anlagen, insbesondere bei Kolbenpumpen von Fahrzeugbremsanlagen bisher keine Anwendung fanden. Vielfach werden organische Füllstoffe, wie beispielsweise Kieselsäuren oder Kreiden, aufgrund ihrer Farbe auch als helle Füllstoffe bezeichnet.
Selbstverständlich sind Änderungen und/oder Weiterbildungen des beschriebenen Ausführungsbeispiels denkbar, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
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 19742611 A1 [0002]

Claims

Hydraulische Kolbenmaschine (10), insbesondere Kolbenpumpe zur Druckmittelförderung in einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage, mit einem Zylinder (34), einem im Zylinder (34) geführten und eine Arbeitskammer (20) begrenzenden Kolben (18), welcher mit einem Betätigungsmittel (14) zusammenwirkt und eine periodische Hubbewegung ausführt und mit einem Dichtelement (32, 36) zur Abdichtung des Kolbens (18) im Zylinder (34), dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (32, 36) aus einem organischen Füllstoff aufweisenden Elastomer besteht.
Hydraulische Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer EPDM ist und dass der organische Füllstoff aus Kieselsäuren und/oder Kreiden besteht.
Hydraulische Kolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer zusätzlich zum organischen Füllstoff anorganischen Füllstoff, insbesondere Ruß, aufweist.
Hydraulische Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (32, 36) einen Arbeitsraum (20) der Kolbenmaschine gegenüber einer Niederdruckseite (28) der Kolbenpumpe (10) abdichtet.
Hydraulische Kolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (32, 36) eine Niederdruckseite (28) der Kolbenmaschine (10) gegenüber einem, ein Betätigungselement (14) der Kolbenmaschine (10) aufnehmenden, Einbauraum (38) abdichtet.
Elektronisch schlupfregelbare Fahrzeugbremsanlage mit einer Kolbenpumpe (10) nach den Merkmalen nach einem der Ansprüchen 1 bis 5.