DE19753083A1 - Kolbenpumpe - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Kolbenpumpe nach der Gattung des
Hauptanspruchs, die insbesondere zur Verwendung in einer hydraulischen
Fahrzeugbremsanlage mit einer Schlupfregeleinrichtung vorgesehen ist.
Derartige Kolbenpumpen sind an sich bekannt. Sie weisen einen Kolben auf, der
in einer Zylinderbohrung eines Pumpengehäuses axial verschieblich aufge
nommen ist. Dabei kann in das Pumpengehäuse eine Laufbuchse eingesetzt oder
der Kolben unmittelbar im Pumpengehäuse aufgenommen sein. Mittels eines
Exzenter-Antriebs ist der Kolben zu einer in axialer Richtung hin- und her
gehenden Hubbewegung antreibbar. Zur Abdichtung zwischen Kolben und
Zylinderbohrung ist bei den bekannten Kolbenpumpen ein Dichtring aus weichem,
gummiartigem Kunststoff, oftmals ein O-Ring, in eine Kolbennut oder in eine
Zylinderbohrungsnut eingesetzt. Der Kolben kann unmittelbar mit seinem Umfang
in der Zylinderbohrung geführt sein. Auch ist es bekannt, den Kolben mit einem
Führungsring in der Zylinderbohrung zu führen, der zusammen mit dem Dichtring
in die Kolbennut oder in die Zylinderbohrungsnut eingesetzt ist. Der Führungsring,
der üblicherweise aus einem formstabilen Kunststoff besteht, hat den Vorteil, daß
er Reibung und Verschleiß des Kolbens und der Zylinderbohrungswand vermin
dert. Weiterer Vorteil eines Führungsrings ist, daß der Kolben und/oder die
Zylinderbohrung mit größerer Durchmessertoleranz und geringerer
Oberflächengüte hergestellt werden können.
Bei der Dichtung ist es wichtig, daß eine stets ausreichende Elastizität vorhanden
ist, damit die Dichtung unabhängig von Maß- und Formtoleranzen und verschleiß
unabhängig stets ausreichend stark gegen die Gleitfläche vorgespannt wird.
Weil mit Dichtungen, die aus einem eine ausreichende eigene Elastizität
aufweisenden Werkstoff bestehen, bei hoben Drücken nur sehr kleine Spalte
überbrückt werden können, sind insgesamt sehr enge Maß- und Formtoleranzen
einzuhalten, wodurch der Aufwand zum Herstellen der Kolbenpumpe ziemlich
hoch ist. Häufig ist auch noch ein Stützring erforderlich, der dafür sorgt, daß die
Dichtung nicht in den Spalt hineingequetscht wird. Auch der Stützring erhöht den
Herstellungsaufwand beträchtlich.
Die bekannten Kolbenpumpen haben den Nachteil, daß außer dem Dichtring ein
zusätzlicher Stützring und/oder ein zusätzlicher Führungsring aus Kunststoff
erforderlich ist. Kolbenpumpen ohne den Führungsring haben den Nachteil
größerer Kolbenreibung, größeren Verschleißes, engerer Herstellungstoleranzen
von Kolben- und Zylinderbohrungsdurchmesser und einer notwendigen, höheren
Oberflächengüte der Kolbenumfangsfläche und der Zylinderbohrungsfläche, die
üblicherweise ein Schleifen oder Hohnen dieser Flächen erforderlich macht.
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat
den Vorteil, daß wegen dem die Dichtung gegen die Gleitfläche vorspannenden
Federelement für die Dichtung auch ein relativ steifer, wenig eigene Elastizität,
dafür aber besonders kleine Reibung und geringen Verschleiß aufweisender
Werkstoff verwendet werden kann. Dadurch, daß für die Dichtung ein sehr steifer
und relativ unelastischer Werkstoff gewählt werden kann, erhält man den Vorteil,
daß auch bei hohen Drücken auch relativ große Spaltmaße zugelassen werden
können. Dadurch können auch ohne Verwendung eines separaten Stützrings
relativ grobe Maß- und Formtoleranzen zugelassen werden, wodurch der
Herstellungsaufwand vorteilhafterweise beträchtlich sinkt.
Mit der Möglichkeit zur Verwendung eines Werkstoffs mit geringer Reibung und
infolgedessen geringer Kolbenreibung und geringem Verschleiß erreicht man den
Vorteil eine Verbesserung der Förderleistung und Verlängerung der Gebrauchs
dauer der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe, ohne daß ein separater Führungs
ring notwendig ist. Die Dichtung wird von dem Federelement in radialer Richtung
gegen eine Gleitfläche elastisch vorgespannt. Je nach Ausführungsart wird die
Dichtung von dem Federelement in radialer Richtung elastisch aufgeweitet und
dadurch in dichtende Anlage an eine Zylinderbohrungswand gedrückt, wenn die
Dichtung axial unverschieblich auf dem Kolben angebracht und zusammen mit
dem Kolben in der Zylinderbohrung axial verschieblich ist, oder die Dichtung wird
vom Federelement elastisch radial zusammengedrückt, so daß die Dichtung
dichtend an einer Kolbenumfangsfläche anliegt, wenn sie axial unverschieblich in
der Zylinderbohrung angebracht ist und sich der Kolben bei seiner Hubbewegung
gegenüber der Dichtung axial verschiebt. Durch die Verwendung des Feder
elements, das die Dichtung in dichtende Anlage an die Gleitfläche drückt, ist es
möglich, eine Dichtung aus relativ steifem Kunststoff zu verwenden, also aus
einem Werkstoff, aus dem ansonsten Führungsringe hergestellt sind und der eine
geringe Reibung und geringen Verschleiß aufweist. Ein relativ weicher, gummi
artiger Kunststoff, wie er üblicherweise für Dichtringe verwendet wird, eignet sich
nicht als Führungsring. Ein relativ steifer Kunststoff ist an sich nicht geeignet zur
Abdichtung, da er wegen fehlender oder zu geringer Elastizität, jedenfalls auf
Dauer, keine ausreichende Abdichtung gewährleistet. Spätestens bei höherer
Temperatur oder einem Temperaturwechsel verliert ein Führungsring aus steifem
Kunststoff seine Dichtwirkung. Dieses Problem wird mit Hilfe des erfindungs
gemäß eingesetzten Federelements überwunden.
Das Federelement sorgt dafür, daß die Dichtung unter allen Betriebsbedingungen
ausreichend stark elastisch gegen die Gleitfläche vorgespannt wird. Dadurch
erhält man den Vorteil guter Dichtheit unter allen Betriebsbedingungen, auch
wenn der hydraulische Druck gering ist und auch dann, wenn die Dichtung aus
einem relativ steifen Material besteht. Dadurch ist die Kolbenpumpe
vorteilhafterweise auch für stark unterschiedliche Betriebsbedingungen geeignet;
bei niedrigem hydraulischem Druck sorgt das Federelement für ausreichende
Vorspannung der Dichtung gegen die Gleitfläche und für hohen hydraulischen
Druck kann das Material der Dichtung ausreichend steif gewählt werden.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
im Hauptanspruch angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Bei einer Kolbenpumpe drückt üblicherweise eine in einem Hochdruckarbeitsraum
der Kolbenpumpe vorgesehene, in axialer Richtung wirkende Kolbenrückstellfeder
den Kolben der Kolbenpumpe in ständige Anlage gegen einen Exzenter. Diese in
axialer Richtung wirkende Kolbenrückstellfeder kann die Aufgabe des die
Dichtung in radialer Richtung beaufschlagenden Federelements übernehmen.
Durch entsprechende Wahl der Neigung der Spreizfläche kann die gewünschte, in
radialer Richtung wirkende Kraft sehr leicht auf die von der Kolbenrückstellfeder
erzeugte, in axialer Richtung wirkende Kraft abgestimmt werden. Dadurch, daß
die Kolbenrückstellfeder die Aufgabe des Federelements übernehmen kann,
erhält man den Vorteil, daß insgesamt wenig Bauteile erforderlich sind. Weil sich
die Kraft der Kolbenrückstellfeder üblicherweise während der gesamten
Gebrauchsdauer der Kolbenpumpe nicht verändert, bleibt die die Dichtung in
radialer Richtung beaufschlagende Kraft vorteilhafterweise ebenfalls konstant,
unabhängig von eventuellem Verschleiß zwischen der Dichtung und der
Gleitfläche. Wie die bevorzugt ausgewählten Ausführungsbeispiele zeigen, ist
zum Bereitstellen der die Dichtung gegen die Gleitfläche beaufschlagenden Kraft
neben der üblicherweise sowieso vorhandenen Kolbenrückstellfeder
vorteilhafterweise kein weiteres Federelement erforderlich.
Wenn der Kolben der Kolbenpumpe ganz eingefahren ist, dann ist der Druck in
dem Hochdruckarbeitsraum der Kolbenpumpe üblicherweise am höchsten, und
wenn der Kolben ganz ausgefahren ist, dann ist der Druck in dem Hochdruck
arbeitsraum üblicherweise am niedrigsten. Wenn der Kolben eingefahren ist, dann
ist die Kraft der Kolbenrückstellfeder etwas größer als wenn der Kolben ausge
fahren ist. Weil also die von der Kolbenrückstellfeder erzeugte Kraft dann am
größten ist, wenn auch der Druck in dem Hochdruckarbeitsraum am größten ist
erhält man den Vorteil einer guten Dichtwirkung auch bei hohem Druck und
geringeren Verschleiß bei niedrigem Druck.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Dichtung eine zu einer
Radialrichtung geneigte Spreizfläche, beispielsweise eine konische Ringfläche
auf, die von einem Federelement, also beispielsweise einer Schraubendruckfeder,
unmittelbar oder mittelbar mit einer in axialer Richtung wirkenden Kraft beauf
schlagt wird. Durch die radial nach außen oder innen gerichtete Neigung der
Spreizfläche wird die Axialkraft des Federelements in eine Radialkraft
umgewandelt, die die Dichtung radial aufweitet oder zusammendrückt und
dadurch in dichtender Anlage an der Gleitfläche, d. h. je nach Ausführung an der
Zylinderbohrungswand oder dem Kolbenumfang hält (Anspruch 4). Die Neigung
der Spreizfläche, die sich in radialer Richtung der Spreizfläche ändern kann,
bestimmt, in welchem Verhältnis die axiale Kraft des Federelements in eine
radiale, die Dichtung dichtend an die Gleitfläche andrückende Kraft umgesetzt
wird, so daß durch Wahl der Neigung der Spreizfläche die auf die Dichtung
ausgeübte Radialkraft gezielt beeinflußt werden kann.
Die Kolbenpumpe ist insbesondere als Pumpe in einer Bremsanlage eines
Fahrzeugs vorgesehen und wird beim Steuern des Drucks in Radbremszylindern
verwendet. Je nach Art der Bremsanlage werden für derartige Bremsanlagen die
Kurzbezeichnungen ABS bzw. ASR bzw. FDR bzw. EHB verwendet. In der
Bremsanlage dient die Pumpe beispielsweise zum Rückfördern von Brems
flüssigkeit aus einem Radbremszylinder oder aus mehreren Radbremszylindern in
einen Hauptbremszylinder (ABS) und/oder zum Fördern von Bremsflüssigkeit aus
einem Vorratsbehälter in einen Radbremszylinder oder in mehrere Radbrems
zylinder (ASR bzw. FDR bzw. EHB). Die Pumpe wird beispielsweise bei einer
Bremsanlage mit einer Radschlupfregelung (ABS bzw. ASR) und/oder bei einer
als Lenkhilfe dienenden Bremsanlage (FDR) und/oder bei einer elektro
hydraulischen Bremsanlage (EHB) benötigt. Mit der Radschlupfregelung (ABS
bzw. ASR) kann beispielsweise ein Blockieren der Räder des Fahrzeugs während
eines Bremsvorgangs bei starkem Druck auf das Bremspedal (ABS) und/oder ein
Durchdrehen der angetriebenen Räder des Fahrzeugs bei starkem Druck auf das
Gaspedal (ASR) verhindert werden. Bei einer als Lenkhilfe (FDR) dienenden
Bremsanlage wird unabhängig von einer Betätigung des Bremspedals bzw.
Gaspedals ein Bremsdruck in einem oder in mehreren Radbremszylindern
aufgebaut, um beispielsweise ein Ausbrechen des Fahrzeugs aus der vom Fahrer
gewünschten Spur zu verhindern. Die Pumpe kann auch bei einer elektro
hydraulischen Bremsanlage (EHB) verwendet werden, bei der die Pumpe die
Bremsflüssigkeit in den Radbremszylinder bzw. in die Radbremszylinder fördert,
wenn ein elektrischer Bremspedalsensor eine Betätigung des Bremspedals erfaßt
oder bei der die Pumpe zum Füllen eines Speichers der Bremsanlage dient.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugt ausgewählter, in der Zeichnung
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die drei Figuren zeigen
Achsschnitte dreier erfindungsgemäßer Kolbenpumpen.
Die in Fig. 1 dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete, erfindungsgemäße
Kolbenpumpe weist eine Laufbuchse 12 auf, die in eine gestufte Pumpenbohrung
14 eines Hydraulikblocks eingesetzt ist, der ein Pumpengehäuse 16 bildet. Der
Hydraulikblock, von dem in der Zeichnung lediglich ein die Kolbenpumpe 10
umgebendes Bruchstück dargestellt ist, ist Teil einer schlupfgeregelten, im
übrigen nicht dargestellten, hydraulischen Fahrzeugbremsanlage. In ihm sind
außer der Kolbenpumpe 10 weitere hydraulische Bauelemente wie Magnetventile
und Hydrospeicher eingesetzt und ein Hauptbremszylinder sowie
Radbremszylinder angeschlossen. Mittels des Hydraulikblocks sind die
hydraulischen Bauelemente hydraulisch miteinander verschaltet.
In der Laufbuchse 12 ist ein bolzenförmiger Kolben 20 aufgenommen, der auf
einer Seite ein kurzes Stück aus der Laufbuchse 12 herausragt. Das aus der
Laufbuchse 12 vorstehende Ende des Kolbens 20 ist mittels eines Führungsrings
22 axial verschieblich unmittelbar in der Pumpenbohrung 14 im Pumpengehäuse
16 geführt und mit einem O-Ring 24 im Pumpengehäuse 16 abgedichtet. Zum
Fluideinlaß ist der Kolben 20 mit einer axialen Sackbohrung 26 von seinem in der
Laufbuchse 12 befindlichen Ende her versehen, die nahe ihres Grundes ungefähr
in der Längsmitte des Kolbens 20 von Querbohrungen 28 gekreuzt wird. Ein
Nenndurchmesser des Kolbens 20 entspricht einem Innendurchmesser der
Laufbuchse 12, wobei eine Spielpassung zwischen Kolben 20 und Laufbuchse 12
besteht, d. h. der Kolben 20 weist in bezug auf die Laufbuchse 12 ein Untermaß
auf, das die Axialverschiebbarkeit des Kolbens 20 gewährleistet. Durch das
Untermaß des Kolbens 20 entsteht ein um laufender Spalt zwischen dem Kolben
20 und der Laufbuchse 12. Damit auch bei ungünstigen Maß- und Formtoleranzen
der Kolben 20 die Laufbuchse 12 nicht berührt, muß der Spalt ausreichend groß
dimensioniert sein. Sackbohrung 26 und Querbohrungen 28 kommunizieren durch
eine breite Nut 30 im Umfang des Kolbens 20 und Radialbohrungen 32 in der
Laufbuchse 12 mit einer Einlaßbohrung 34, die radial zur Kolbenpumpe im
Pumpengehäuse 16 angebracht ist und in die Pumpenbohrung 14 mündet, in die
die Laufbuchse 12 eingesetzt ist.
Als Einlaßventil 36 weist die erfindungsgemäße Kolbenpumpe 10 ein
federbelastetes Rückschlagventil auf, welches an dem in der Laufbuchse 12
befindlichen Ende des Kolbens 20 angebracht ist. Eine Mündung der
Sackbohrung 26 ist als konischer Ventilsitz 38 ausgebildet, gegen den eine
Ventilkugel 40 als Ventilschließkörper von einer Schraubendruckfeder als
Ventilschließfeder 42 gedrückt wird. Die Ventilschließfeder 42 stützt sich gegen
einen Boden eines topfförmigen Ventilkäfigs 44 ab, der als Tiefziehteil aus Blech
hergestellt ist und Durchlässe 46 aufweist. An seiner offenen Seite weist der
Ventilkäfig 44 eine umlaufende Ringstufe 48 auf, mit der er an der in der
Laufbuchse 12 befindlichen Stirnseite des Kolbens 20 anliegt. Ein nach innen
umgeformter, freier Rand 50 des Ventilkäfigs 44 greift nach Art einer Klipp-
Verbindung in eine in den Kolben 20 eingestochene Nut ein, wodurch der
Ventilkäfig 44 am Kolben 20 befestigt ist. Ventilkugel 40 und Ventilschließfeder 42
sind im Ventilkäfig 44 aufgenommen.
Zum Antrieb des Kolbens 20 zu einer in axialer Richtung hin- und hergehenden
Bewegung weist die erfindungsgemäße Kolbenpumpe 10 einen elektromotorisch
rotierend antreibbaren Exzenter 52 auf, gegen dessen Umfang der Kolben 20 von
einer Kolbenrückstellfeder 54 gedrückt wird, die als Schraubendruckfeder
ausgebildet ist und in der Laufbuchse 12 angeordnet ist und sich am
Laufbuchsenboden 18 abstützt.
Auf den Laufbuchsenboden 18 ist ein zylindrisches Verschlußelement 56
aufgesetzt und mit einem Bördel 58 mit der Laufbuchse 12 verbunden. Durch die
Verstemmung 59 des Pumpengehäuses 16 verschließt das Verschlußelement 56
die Pumpenbohrung 14 druckdicht und fixiert die Laufbuchse 12 im
Pumpengehäuse 16. Im Verschlußelement 56 ist ein Auslaßventil 60 in Form
eines federbelasteten Rückschlagventils untergebracht: Das Verschlußelement 56
weist eine koaxiale Sackbohrung 62 auf, in die eine Schraubendruckfeder als
Ventilschließfeder 64 und eine Ventilkugel 66 als Ventilschließfeder eingesetzt
sind. Die Ventilkugel 66 wirkt zusammen mit einem konischen Ventilsitz 68,
welcher an einer Mündung einer Mittelbohrung 70 angebracht ist, die den
Laufbuchsenboden 18 axial durchsetzt. Der Ventilsitz 68 ist durch Prägen geformt
und verfestigt. Ein Auslaß des Fluids erfolgt durch Radialkanäle 72 zwischen dem
Laufbuchsenboden 18 und dem Verschlußelement 56 in eine Auslaßbohrung 74
im Pumpengehäuse 16.
Das freie Volumen im Bereich der Nut 30 und der Radialbohrung 32 dient als
Niederdruckraum 75 der Kolbenpumpe 10. Zwischen dem Einlaßventil 36 und
dem Auslaßventil 60 befindet sich ein Hochdruckarbeitsraum 77 der Kolben
pumpe 10. Entsprechend den Aus- und Einfahrbewegungen des Kolbens 20
vergrößert bzw. verkleinert sich das Volumen des Hochdruckarbeitsraums 77.
Zum Abdichten des Hochdruckarbeitsraums 77 gegenüber dem Niederdruckraum
75 weist der Kolben 20 eine ringförmige, umlaufende Dichtung 76 auf, die an
einer Ringstufe 78, an der sich der Kolben 20 zu seinem in der Laufbuchse 12
befindlichen Ende hin verjüngt, auf das in der Laufbuchse 12 befindliche Ende des
Kolbens 20 aufgesetzt ist. Die Dichtung 76 besteht aus relativ steifem Kunststoff
beispielsweise aus PTFE (Polytetraflourethylen), der einen geringen Reibungs
koeffizienten aufweist. Die Dichtung 76 dient auch zur Führung des Kolbens 20 in
der Laufbuchse 12. Beim ausgewählten Ausführungsbeispiel kann die Dichtung
76 deshalb auch als Dicht- und Führungsring bezeichnet werden. Weil die
Dichtung 76 aus relativ steifem, formstabilem Kunststoff hergestellt werden kann
kann sie auch einen relativ großen Spalt zwischen dem Kolben 20 und der
Laufbuchse 12 überbrücken. Dadurch ist auch bei hohen Drücken eine gute
Dichtheit und Dauerhaltbarkeit gewährleistet. Um bei hohen Drücken ein
Hineindrücken der Dichtung in den Spalt zu verhindern, wurde bisher häufig ein
Stützring vorgesehen. Ein derartiger Stützring ist bei der hier vorgeschlagenen
Kolbenpumpe 10 nicht erforderlich.
Die beispielhaft dargestellte Dichtung 76 hat einen nahezu rechteckförmigen
Ringquerschnitt, wobei eine dem Laufbuchsenboden 18 zugewandte Stirnfläche
als Spreizfläche 80 konisch ist, oder genauer ausgedrückt einen Innenkonus
bildet, d. h. gedachte senkrecht zur Spreizfläche 80 stehende Geraden verlaufen
schräg nach innen. Die Kolbenrückstellfeder 54 drückt über einen zwischen ihr
und der Dichtung 76 eingelegten Ring 82 in axialer Richtung gegen die Dichtung
76 und über die Ringstufe 78 des Kolbens 20 den Kolben 20 in Anlage an den
Umfang des Exzenters 52. Der Ring 82 dient als Spreizring. Der Ring 82 ist als
konische Lochscheibe mit demselben Konuswinkel wie die Spreizfläche 80
ausgebildet. Eine an der Spreizfläche 80 der Dichtung 76 an liegende Stirnseite
des Rings 82 bildet eine Gegenfläche 84 zur Spreizfläche 80. Über den Ring 82
mit der konischen Gegenfläche 84, die an der konischen Spreizfläche 80 der
Dichtung 76 anliegt, drückt die Kolbenrückstellfeder 54 die Dichtung 76 radial
auseinander in dichtende Anlage an die Laufbuchse 12. Beim bevorzugt
ausgewählten Ausführungsbeispiel dient der Innenumfang der Laufbuchse 12 als
Gleitfläche 85. Bei den Hubbewegungen des Kolbens 20 gleitet die Dichtung 76
auf der Gleitfläche 85. Ein Neigungswinkel der Gegenfläche 84 und der
Spreizfläche 80 zu einer Radialrichtung bestimmt zusammen mit der Reibung
zwischen dem Ring 82 und der Dichtung 76 die Andruckkraft der Dichtung 76 an
die Laufbuchse 12 im Verhältnis zur Federkraft der Kolbenrückstellfeder 54. Auch
die Steifigkeit der Dichtung 76, wobei diese Steifigkeit von der Materialsteifigkeit
und von der Querschnittsfläche der Dichtung 76 abhängt, beeinflußt die Kraft, mit
der die Dichtung 76 gegen die Gleitfläche 85 gedrückt wird. Um auch bei
Verwendung eines steifen, verschleißarmen Materials für die Dichtung 76 eine
ausreichend große, die Dichtung 76 gegen die Gleitfläche 85 drückende
Radialkraft zu erhalten, kann die Spreizfläche 80 gegenüber der Radialrichtung
entsprechend stärker geneigt sein. Die Kolbenrückstellfeder 54 bildet zugleich ein
Federelement, das die Dichtung 76 radial aufweitet und dadurch die Abdichtung
zur Laufbuchse 12 hin sicherstellt. Zum Kolben 20 dichtet die Dichtung 76 durch
Anlage an der Ringstufe 78 des Kolbens 20 ab.
Die Gegenfläche 84 und die Spreizfläche 80 müssen nicht die selbe Neigung zur
Radialrichtung haben, insbesondere können Gegenfläche und/oder Spreizfläche
beispielsweise auch ballig oder hohlrund sein. Der als Spreizring dienende Ring
82 kann beispielsweise auch mit kreisrundem oder halbkreisförmigen Ring
querschnitt Verwendung finden (nicht dargestellt). Auch kann die Kolbenrück
stellfeder 54 unmittelbar ohne Zwischenlage eines Rings gegen die Spreizfläche
80 der Dichtung 76 drücken.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung findet eine
ebensolche Dichtung 76 wie bei der in Fig. 1 dargestellten Kolbenpumpe 10
Verwendung. Die konische Spreizfläche 80 der Dichtung 76 ist jedoch der
Ringstufe 78 des Kolbens 20 zugewandt, die konisch als Gegenfläche 88 für die
Spreizfläche 80 ausgebildet ist. Über den zwischengelegten Ring 82 drückt die
Kolbenrückstellfeder 54 die ringförmig umlaufende Dichtung 76 gegen die
geneigte Gegenfläche 88, wodurch die Dichtung 76 radial auseinander in
dichtende Anlage gegen die an der Laufbuchse 12 vorgesehene Gleitfläche 85
gedrückt wird. Der Ring 82 sorgt dafür, daß die Dichtung 76 nicht durch die
Kolbenrückstellfeder 54 beschädigt wird. Weil für die Dichtung 76 ein ziemlich
steifes Material verwendet werden kann, kann gegebenenfalls auch auf den Ring
82 verzichtet werden, ohne daß die direkte Anlage der Kolbenrückstellfeder 54 an
der Dichtung 76 zu einer Beschädigung der Dichtung 76 führt.
Im übrigen stimmt die in Fig. 2 dargestellte Kolbenpumpe 10 mit der in Fig. 1
dargestellten Kolbenpumpe 10 überein. Zur Vermeidung von Wiederholungen
wird auf die entsprechenden Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen. Gleiche Bauteile
sind mit den selben Bezugszahlen versehen.
Beim ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) ist die dem Ring 82 bzw. der
Kolbenrückstellfeder 54 zugewandte Stirnseite der Dichtung 76 gegenüber der
Radialrichtung konisch geneigt. Beim zweiten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) ist die
der Kolbenrückstellfeder 54 abgewandte Stirnseite der Dichtung 76 zusammen mit
der Ringstufe 78 des Kolbens 20 gegenüber der Radialrichtung konisch geneigt.
Die Kolbenpumpe 10 kann auch so abgewandelt sein, daß sowohl die dem Ring
82 bzw. der Kolbenrückstellfeder 54 zugewandte Stirnseite der Dichtung 76 als
auch die der Ringstufe 78 zugewandte Stirnseite der Dichtung 76 konisch geneigt
sind. In diesem Fall verläuft die Neigungsrichtung der dem Ring 82 bzw. der
Kolbenrückstellfeder 54 zugewandten Stirnseite wie in der Fig. 1 dargestellt, und
die Neigungsrichtung der der Ringstufe 78 zugewandten Stirnseite der Dichtung
76 ist wie in der Fig. 2 dargestellt geneigt. In diesem Fall dienen beide
Stirnseiten der Dichtung 76 als Spreizfläche, wodurch die Neigung der beiden
Spreizflächen gegenüber der Radialrichtung ziemlich klein sein kann. Dadurch ist
auch bei kleiner Neigung der beiden Stirnseiten der Dichtung 76 eine relativ starke
Beaufschlagung der Dichtung 76 gegen die Gleitfläche 85 erreichbar.
Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen besteht der
Kolben 20 im wesentlichen aus Metall, und die Dichtung 76, die auch als Führung
des Kolbens 20 in der Laufbuchse 12 bzw. direkt im Pumpengehäuse 16 dienen
kann, ist als separates Bauteil auf den Kolben 20 aufgesteckt. Es ist aber auch
möglich, den Kolben 20 teilweise oder ganz aus Kunststoff herzustellen, und es ist
ferner möglich, die Dichtung 76 an den Kolben 20 bzw. an den aus Kunststoff
bestehenden Teil des Kolbens 20 einstückig anzuformen. Die Fig. 3 zeigt ein
Ausführungsbeispiel, bei dem der Kolben 20 im wesentlichen aus einem ersten
Kolbenteil 20a und einem zweiten Kolbenteil 20b besteht. Eine gegebenenfalls
zwischen den beiden Kolbenteilen 20a, 20b aufgetragene Dichtmasse (nicht
dargestellt) sorgt für eine gute Abdichtung zwischen diesen beiden Teilen. Das
dem Exzenter 52 zugewandte erste Kolbenteil 20a besteht aus Metall, und das in
der Laufbuchse 12 aufgenommene zweite Pumpenteil 20b besteht aus Kunststoff
vorzugsweise aus einem steifen, formstabilen Kunststoff. Bei diesem
Ausführungsbeispiel ist die Dichtung 76 einstückig an das Kolbenteil 20b des
Kolbens 20 angeformt. Die der Kolbenrückstellfeder 54 bzw. dem Ring 82
zugewandte Stirnseite der Dichtung 76 ist konisch bzw. kegelförmig geneigt. An
dieser Stirnseite befindet sich die Spreizfläche 80. Wie die Fig. 3 zeigt, ist die
Neigung der an die Spreizfläche 80 der Dichtung 76 an liegende Fläche des Rings
82 der Neigung der Spreizfläche 80 angepaßt. Die Kolbenrückstellfeder 54 wirkt in
axialer Richtung auf den Kolben 20, wobei durch die Neigung der Spreizfläche 80
die in axialer Richtung auf den Kolben 20 wirkende Kraft der Kolbenrückstellfeder
54 eine in radialer Richtung nach außen auf die Dichtung 76 wirkende Kraft
komponente hervorruft. Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
wird von dem Kolbenteil 20b im wesentlichen nur der unmittelbar von der Kolben
rückstellfeder 54 beaufschlagte Bereich in radialer Richtung nach außen gegen
die Gleitfläche 85 beaufschlagt, so daß dieser Bereich des Kolbens 20 die
Funktion der Dichtung 76 in hervorragender Weise übernimmt, selbst dann, wenn
der Kolben 20 bzw. das Kolbenteil 20b aus einem ziemlich steifen, wenig eigene
Elastizität aufweisenden Material besteht. Dadurch , daß der dem Hochdruck
arbeitsraum 77 zugewandte Bereich des Kolbens 20 in radialer Richtung elastisch
nach außen gegen die Gleitfläche 85 vorgespannt wird, ergibt sich eine
hervorragende Abdichtung des Hochdruckarbeitsraums 77 gegenüber dem
Niederdruckraum 75. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel hat man den Vorteil,
daß für die Abdichtung zwischen dem Hochdruckarbeitsraum 77 und dem
Niederdruckraum 75 und für die Führung des Kolbens 20 innerhalb der
Laufbuchse 12 bzw. innerhalb des Pumpengehäuses 16 keine zwei separaten
Bauteile erforderlich sind. Auch hier ist auch bei hohen Drücken kein separater die
Dichtung 76 schützender Stützring erforderlich.
Bei den in der Zeichnung dargestellten, erfindungsgemäßen Kolbenpumpen 10
kann das aus der Laufbuchse 12 vorstehende Ende des Kolbens 20 in derselben
Weise mit einer nicht dargestellten Dichtung aus Kunststoff, die von einem
Federelement in dichtender Anlage an der Gleitfläche gehalten wird, anstelle mit
separatem Dichtring 24 und Führungsring 22 abgedichtet und geführt sein, wie
das in der Laufbuchse 12 befindliche Ende des Kolbens 20 (nicht dargestellt).
Diese nicht dargestellte Ausführungsvariante hat eine dem Pumpengehäuse 16
fest zugeordnete Dichtung, die von dem Federelement in radialer Richtung gegen
die an einem Außenumfang des Kolbens vorgesehene Gleitfläche beaufschlagt
wird.
Claims (11)
1. Kolbenpumpe, mit einem zu einer hin- und hergehenden Hubbewegung
antreibbaren Kolben, der in einer Zylinderbohrung axial verschieblich geführt ist,
und mit einer Dichtung, die an einer Gleitfläche abdichtet, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dichtung (76) von einem Federelement (54) radial
gegen die Gleitfläche beaufschlagt wird.
2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kolbenpumpe (10) eine Kolbenrückstellfeder (54) aufweist, die zugleich das
Federelement bildet.
3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dichtung (76) zur Führung des Kolbens (20) dient.
4. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtung (76) eine Spreizfläche (80) mit einer Neigung zu einer
Radialrichtung aufweist, und daß das Federelement (54) die Spreizfläche (80) in
axialer Richtung beaufschlagt, so daß die Dichtung (76) in radialer Richtung
beaufschlagt wird.
5. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenpumpe (10) eine Gegenfläche (84, 88) zur Spreizfläche (80) der
Dichtung (76) aufweist, wobei die Gegenfläche (84, 88) der Spreizfläche (80)
zugewandt ist und eine der Neigung der Spreizfläche (80) entgegengesetzt
orientierte Neigung zu einer Radialrichtung aufweist, und daß die Dichtung (76)
mit ihrer Spreizfläche (80) vom Federelement (54) gegen die Gegenfläche (82, 84)
gedrückt wird, so daß die Dichtung (76) in radialer Richtung beaufschlagt wird.
6. Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gegenfläche (84) an einem Ring (82) ausgebildet ist.
7. Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gegenfläche (88) am Kolben (20) ausgebildet ist.
8. Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gegenfläche (88) in der Zylinderbohrung des Pumpengehäuses (16) ausgebildet
ist.
9. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung
(76) ein Kunststoffring ist.
10. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dichtung (76) einstückig an den Kolben (20) angeformt
ist.
11. Kolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung
(76) aus PTFE (Polytetraflourethylen) besteht.
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