EP2556252A1 - Ringförmiges dichtelement - Google Patents

Ringförmiges dichtelement

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Publication number
EP2556252A1
EP2556252A1 EP11705181A EP11705181A EP2556252A1 EP 2556252 A1 EP2556252 A1 EP 2556252A1 EP 11705181 A EP11705181 A EP 11705181A EP 11705181 A EP11705181 A EP 11705181A EP 2556252 A1 EP2556252 A1 EP 2556252A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sealing
sealing element
piston
contour
contact surface
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11705181A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Gaertner
Wolfgang Schuller
Michael Schuessler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2556252A1 publication Critical patent/EP2556252A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0448—Sealing means, e.g. for shafts or housings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/40—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition comprising an additional fluid circuit including fluid pressurising means for modifying the pressure of the braking fluid, e.g. including wheel driven pumps for detecting a speed condition, or pumps which are controlled by means independent of the braking system
    • B60T8/4031—Pump units characterised by their construction or mounting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0005—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons
    • F04B39/0016—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons with valve arranged in the piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/04—Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid
    • F04B39/041—Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid sealing for a reciprocating rod
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10—Valves; Arrangement of valves
    • F04B53/12—Valves; Arrangement of valves arranged in or on pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F04B53/143—Sealing provided on the piston

Definitions

  • the invention relates to an annular sealing element, in particular for a hydraulic piston pump, for sealing a pressure area filled with a fluid, in which an end face is pressed against a contact surface of a piston. Furthermore, the invention relates to a hydraulic piston pump with an annular sealing element and a vehicle brake system with a hydraulic piston pump.
  • hydraulic piston pumps are usually axially on a piston and slide when retracting and extending the piston in a cylinder on an inner circumferential surface of the cylinder, on a so-called sealing surface over.
  • the sealing element is usually positioned between the cylinder and the piston so that it is pressed with one end face on a contact surface of the piston. This end face of the sealing element is a substantially flat surface.
  • DE 102 40 052 A1 discloses a sealing and guiding device, in particular for a cylindrical pumping element.
  • This device includes a
  • Sealing element made of an elastic material and a guide element made of a substantially inelastic material, wherein the sealing element is non-positively and / or positively connected fixedly connected to the guide element, so that the sealing element and the guide element are formed as a common assembly.
  • the sealing element comprises a lip arrangement which is arranged at a predetermined angle to the circumference of a surface to be sealed of a moving piston element. This allows the sealing element, the piston element in the pressureless and pressurized state seal, since it always provides forces in the direction perpendicular to the outer circumference of the piston member due to its elasticity.
  • the sealing element preferably has a region which, in the pressurized state of the sealing element, provides additional force to the lip arrangement for pressing the sealing element against the piston element. This is intended to further improve the safety of the seal.
  • the object of the invention is to provide a sealing element which allows a good seal, in particular between the end face of the sealing element and the corresponding contact surface of the piston.
  • the sealing element should also compensate for form inaccuracies of the contact surface of the piston and thus create a good fit.
  • annular sealing element in particular for a hydraulic piston pump, for sealing a pressure area filled with a fluid, in which an end face is pressed against a contact surface of a piston, and in which the end face is formed with a sealing contour such that the sealing contour passes through the applied pressure is elastically deformable on the contact surface.
  • the hydraulic piston pump comprises a cylindrical piston, which is mounted in and retracted in an inner space of a cylinder.
  • the interior of the cylinder is bounded by a cylindrical wall.
  • an inventive annular sealing element is arranged, which seals a filled with a fluid pressure area in the interior of the cylinder.
  • a negative pressure is built up in the pressure region and the piston sucks fluid into the pressure region via an inlet valve.
  • the piston forces the fluid through an outlet valve from the pressure area into a hydraulic system to do work.
  • a fluid is to be understood as meaning a gas or also a hydraulic fluid, such as a hydraulic oil based on mineral oil or glycol.
  • the annular sealing element according to the invention comprises an inner and outer lateral surface and an end face.
  • Sealing element abuts against an outer circumferential surface of the piston and the outer circumferential surface of the sealing element on the inner circumferential surface of the
  • the end face of the sealing element is pressed, for example by means of a return spring, which is mounted within the pressure range, against a contact surface - a shoulder of the piston - and thus held in position.
  • the end face is provided with a specific sealing contour, which has elastic properties.
  • This sealing contour is elastically deformed due to the applied pressure on the contact surface of the piston.
  • the sealing contour conforms precisely to a specific surface structure of the contact surface and seals it substantially fluid-tight. Due to the
  • Deformation of the sealing contour adapts the end face to the contact surface better than an end face with a substantially flat surface.
  • Tightness of the sealing element is advantageously increased.
  • manufacturing-related unevenness of the contact surface of the piston can be compensated in this way. Leakages of the hydraulic piston pump are reduced especially at low back pressures and thus increases the efficiency of the pump.
  • the sealing contour has at least one sealing lip.
  • the sealing lip can taper in cross section or have a dome-like shape.
  • the sealing lip is elastically deformable and abuts against the contact surface when pressure is applied.
  • a relatively narrow sealing lip fits due to their high Flexibility on bumps in the contact surface, such as dents or surveys, very good.
  • the sealing contour has a plurality of sealing lips, which are designed to be corrugated in cross section.
  • the sealing contour can, for example, as a so-called corrugated plate with preferably 10 to 15 individual
  • the individual sealing lips deform elastically when pressure is built up on the end face of the sealing element, so that the individual sealing lips optimally adapt to the surface structure of the contact surface.
  • the sealing lips can also - viewed in cross section - elastically deform by laterally applied pressure. This lateral pressure is present when high pressures prevail in the pressure area and fluid is forced into a region between the end face of the sealing element and the contact surface of the piston. In such a case, the fluid presses the sealing lips in the direction of the outer jacket surface of the sealing element and the sealing lips fit tightly against the contact surface and prevent leakage of the fluid in the direction of the wall of the cylinder.
  • Sealing lips with a wave shape in cross section adapt particularly well to a contact surface with little unevenness.
  • the sealing contour has a plurality of sealing lips which taper in cross section.
  • the sealing contour with multiple sealing lips also provides a particularly effective seal.
  • the sealing contour may also be formed as a so-called corrugated plate with preferably 10 to 15 individual sealing lips.
  • the individual sealing lips deform elastically when pressure is built up on the end face of the sealing element, so that the individual sealing lips of the Optimally adapt the surface structure of the contact surface.
  • Sealing lips which taper in cross section, are particularly suitable for contact surfaces, which have greater unevenness in the surface structure.
  • the sealing lips can adapt well with their tips, for example, to depressions or grooves and effectively seal them.
  • the sealing contour is formed spirally in plan view.
  • Such a spiral sealing contour is arranged in a spiral
  • Sealing lip formed, which may be designed, for example, dome-like or tapered in cross section.
  • the sealing contour preferably has 8 to 15 turns. The spiral shape allows a good seal over a large area.
  • the tips or crests of the sealing contour are slightly elastically deformed under pressure and fit well on the contact surface of the piston.
  • At least one, in particular two, high-pressure-side sealing lips are integrally formed on the side facing away from the end face of the sealing element.
  • the high-pressure side sealing lip is arranged on the opposite side of the front side.
  • the sealing lip has two legs, which on the one hand with the
  • the high pressure side sealing lip closes closely against the sealing surface of the cylinder and the outer surface of the piston.
  • the high-pressure side sealing lip may be formed in its contour such that a part of a
  • Valve housing is received, so that the valve housing on the outer circumferential surface of the piston supports the sealing element.
  • Sealing element is the Dichtlement a molded plastic injection molded part.
  • a sealing element is in one piece, preferably formed from an elastomer or elastomeric material. It is inexpensive to manufacture and easy to assemble in the manufacturing process with other components.
  • the sealing element is integrally formed on a valve housing.
  • the sealing element with the valve housing forms a single component.
  • This element is preferably in one
  • a hydraulic piston pump is provided with an annular sealing element.
  • the piston pump according to the invention comprises a cylinder and a piston which can be retracted and extended in the cylinder.
  • An annular sealing element according to the invention is arranged between the piston and an inner circumferential surface, the so-called sealing surface, and seals a fluid-filled one
  • a vehicle brake system is provided with a hydraulic piston pump.
  • Such a vehicle brake system for example, an anti-lock braking system (ABS), a traction control system (TCS - traction control system), an electronic stabilization program (ESP) or a
  • EHB electrohydraulic braking system
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a hydraulic piston pump with a first embodiment of a sealing element according to the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of the detail II in Fig. 1 on an enlarged scale
  • FIG. 3 is a perspective view of a second embodiment of a sealing element according to the invention that is integrally formed on a valve cage,
  • Fig. 5 shows a cross section of a third embodiment of a
  • Fig. 1 illustrates a section of a hydraulic piston pump a cylinder 12 and a retractable in the cylinder 12 and extendable
  • the piston 14 comprises an inlet valve 16.
  • the inlet valve 16 is arranged in a valve housing 18, which is clamped on a holder 20.
  • the valve 16 is intended to suck fluid by means of a lifting movement of the piston 14 through an inlet device 22 in a pressure region 24 in the interior of the cylinder 12 and through an outlet, not shown with an outlet valve under pressure from the pressure region 24 in a hydraulic system for the performance of To promote work.
  • the fluid is present a brake fluid.
  • the valve housing 18 is cup-shaped designed as a cage in the interior of which a helical return spring 26 is located, which urges against a spherical closing body 28.
  • the closing body 28 thereby abuts against a valve seat 30, which is formed on the end face of the piston 14.
  • the piston 14 is resiliently biased in the axial direction by means of a return spring 32 arranged in the pressure region 24.
  • the return spring 32 is based on Fig. 1 at its left end supported on an end face of the cylinder 12 and urges at its right end against a spring support 34 which is formed as a part of the valve housing 18.
  • the spring support 34 is thus fixedly coupled to the piston 14, so that the return spring 32nd
  • Inlet valve 16 lifted from the valve seat 30 against the force of the helical return spring 26, since a negative pressure in the cylinder 12 is established. During this movement of the piston 14, the inlet valve 16 is opened and fluid is sucked into the pressure region 24 via the inlet device 22.
  • annular sealing element 36 is disposed of an elastic material, with which the pressure region 24 is sealed in the cylinder 12.
  • the sealing element 36 is pressed onto the piston 14 and is located axially on the outer surface of the
  • the sealing element 36 (see also Fig. 2) has on the side of the
  • Pressure region 24 faces, a high pressure side sealing lip 38 with two legs 40, 42, which on the one hand with the inner circumferential surface of the
  • Cylinder 12 and on the other with the outer circumferential surface of the piston 14 each include a certain angle ⁇ , ß.
  • ⁇ , ß In this high-pressure side
  • Sealing lip 38 engages a part of the valve housing 18 and holds this.
  • the sealing element 36 is thus radially inward against the inner circumferential surface of the cylinder 12 to slide there during the strokes of the piston 14 along and seal it.
  • Fig. 2 shows the annular sealing element 36 of FIG. 1 in an enlarged view.
  • an end face 44 with a low-pressure-side sealing contour 46 is arranged on the side opposite the high-pressure-side sealing lip 38.
  • This sealing contour 46 has an arrangement of some,
  • sealing lips 48 which taper in cross section.
  • the sealing lips 48 rest with their tips on a contact surface 50 of the piston 14 (see Fig. 1). If pressure is exerted on the end face 44 of the sealing element 36 - during retraction of the piston 14 via the return spring or at
  • Piston 14 The tapered sealing lips 48 tilt to the side, make contact with the contact surface 50 and seal in this way a range between the outer surface of the piston 15 and the inner circumferential surface of the cylinder 12 substantially fluid-tight.
  • Fig. 3, 4 and 5 show an annular sealing element 36 which with a
  • Valve housing 18 is formed as a one-piece component 52.
  • This one-piece component 52 is present as a molded plastic injection molded part, which is particularly inexpensive to manufacture.
  • the valve housing 18 of the component 52 has four webs 54 which receive and guide the closing body 28 of the inlet valve 16 inside. Further, the webs 54 with the holder 20 of the piston 14 are frictionally clamped (see Fig. 1).
  • the sealing element 36 of the component 52 has a sealing contour 46 with several, in particular 1 1, arranged in an annular, elastically deformable
  • Sealing lips 48 on. 3 and 4 the sealing lips 48, when viewed in cross section, taper to a point, whereas the sealing lips 48 in FIG. 5 have a wave-shaped cross-section. Under the influence of pressure p, the tapered or wave-shaped sealing lips 48 are pressed against the contact surface 50 of the piston 14 and deform elastically.
  • the fluid in the pressure region 24 also exerts a pressure parallel to the end face 44, d. H. perpendicular to the protruding sealing lips 48. These lie thereby according to this pressure direction of the fluid to the

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Abstract

Bei einem ringförmigen Dichtelement (36), insbesondere für eine hydraulische Kolbenpumpe (10), zum Abdichten eines mit einem Fluid gefüllten Druckbereichs (24), ist eine Stirnseite (44) an eine Anlagefläche (50) eines Kolbens (14) gedrückt, und die Stirnseite (44) ist mit einer Dichtkontur (46) derart ausgebildet, dass die Dichtkontur (46) durch den ausgeübten Druck elastisch an der Anlagefläche (50) verformbar ist.

Description

Beschreibung
Titel
Ringförmiges Dichtelement Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein ringförmiges Dichtelement, insbesondere für eine hydraulische Kolbenpumpe, zum Abdichten eines mit einem Fluid gefüllten Druckbereichs, bei dem eine Stirnseite an eine Anlagefläche eines Kolbens gedrückt ist. Ferner betrifft die Erfindung eine hydraulische Kolbenpumpe mit einem ringförmigen Dichtelement und eine Fahrzeugbremsanlage mit einer hydraulischen Kolbenpumpe.
Ringförmige Dichtelemente zum Abdichten eines Druckbereichs von
hydraulischen Kolbenpumpen liegen gewöhnlich axial an einem Kolben an und gleiten beim Ein- und Ausfahren des Kolbens in einem Zylinder an einer inneren Mantelfläche des Zylinders, an einer so genannten Dichtfläche, vorbei. Das Dichtelement ist in der Regel zwischen Zylinder und Kolben derart positioniert, dass es mit einer Stirnseite auf eine Anlagefläche des Kolbens gedrückt ist. Diese Stirnseite des Dichtelements ist eine im Wesentlichen ebene Fläche.
Aus DE 102 40 052 A1 ist eine Dicht- und Führungsvorrichtung, insbesondere für ein zylindrisches Pumpelement bekannt. Diese Vorrichtung umfasst ein
Dichtelement aus einem elastischen Material und ein Führungselement aus einem im Wesentlichen unelastischen Material, wobei das Dichtelement kraftschlüssig und/oder formschlüssig fest mit dem Führungselement verbunden ist, so dass das Dichtelement und das Führungselement als gemeinsame Baugruppe ausgebildet sind. Das Dichtelement umfasst eine Lippenanordnung, die in einem vorbestimmten Winkel zum Umfang einer abzudichtenden Fläche eines bewegten Kolbenelements angeordnet ist. Dadurch kann das Dichtelement das Kolbenelement im drucklosen als auch im druckbeaufschlagten Zustand abdichten, da es aufgrund seiner Elastizität immer Kräfte in senkrechter Richtung zum äußeren Umfang des Kolbenelements bereitstellt.
Um große Dichtkräfte zwischen dem Dichtelement und dem Kolbenelement zu erzeugen, weist das Dichtelement vorzugsweise einen Bereich auf, der im druckbeaufschlagten Zustand des Dichtelements eine zusätzliche Kraft auf die Lippenanordnung zum Andrücken des Dichtelements an das Kolbenelement bereitstellt. Hierdurch soll die Sicherheit der Dichtung weiter verbessert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dichtelement zur Verfügung zu stellen, das eine gute Abdichtung, insbesondere zwischen Stirnseite des Dichtelements und der entsprechenden Anlagefläche des Kolbens ermöglicht. Das Dichtelement soll ferner Formungenauigkeiten der Anlagefläche des Kolbens ausgleichen und somit eine gute Passgenauigkeit schaffen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist ein ringförmiges Dichtelement, insbesondere für eine hydraulische Kolbenpumpe, zum Abdichten eines mit einem Fluid gefüllten Druckbereichs geschaffen, bei dem eine Stirnseite an eine Anlagefläche eines Kolbens gedrückt ist, und bei dem die Stirnseite mit einer Dichtkontur derart ausgebildet ist, dass die Dichtkontur durch den ausgeübten Druck elastisch an der Anlagefläche verformbar ist.
Die hydraulische Kolbenpumpe umfasst einen zylindrischen Kolben, der in einem Innenraum eines Zylinders ein- und ausfahrbar gelagert ist. Der Innenraum des Zylinders ist von einer zylinderförmigen Wandung begrenzt. Zwischen der zylindrischen Wandung und dem Kolben ist ein erfindungsgemäßes ringförmiges Dichtelement angeordnet, das einen mit einem Fluid gefüllten Druckbereich im Innenraum des Zylinders abdichtet. Beim Ausfahren des Kolbens aus dem Zylinder wird in dem Druckbereich ein Unterdruck aufgebaut und der Kolben saugt über ein Einlassventil Fluid in den Druckbereich. Beim Einfahren drängt der Kolben das Fluid über ein Auslassventil vom Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit. Unter einem Fluid ist vorliegend ein Gas oder auch eine Hydraulikflüssigkeit zu verstehen, wie etwa eine Hydraulikflüssigkeit auf Mineralöl- oder Glycolbasis.
Das erfindungsgemäße ringförmige Dichtelement umfasst eine innere und äußere Mantelfläche sowie eine Stirnseite. Die innere Mantelfläche des
Dichtelements liegt an einer äußeren Mantelfläche des Kolbens an und die äußere Mantelfläche des Dichtelements an der inneren Mantelfläche des
Zylinders, an der so genannten Dichtfläche. Beim Ein- und Ausfahren des Kolbens in den bzw. aus dem Zylinder bewegen sich die Dichtfläche und die äußere Mantelfläche des Dichtrings relativ zueinander.
Die Stirnseite des Dichtelements wird beispielsweise mittels einer Rückstellfeder, die innerhalb des Druckbereichs gelagert ist, gegen eine Anlagefläche - ein Absatz des Kolbens - gedrückt und somit in Position gehalten.
Erfindungsgemäß ist die Stirnseite mit einer bestimmten Dichtkontur versehen, die elastische Eigenschaften aufweist. Diese Dichtkontur wird infolge des aufgebrachten Drucks elastisch an der Anlagefläche des Kolbens verformt. Die Dichtkontur legt sich passgenau an eine spezifische Oberflächenstruktur der Anlagefläche an und dichtet diese im Wesentlichen fluiddicht ab. Aufgrund der
Verformung der Dichtkontur passt sich die Stirnseite an die Anlagefläche besser an als eine Stirnseite mit einer im Wesentlichen ebenen Oberfläche. Die
Dichtigkeit des Dichtelements wird vorteilhaft erhöht. Insbesondere können auf diese Weise fertigungsbedingte Unebenheiten der Anlagefläche des Kolbens ausgeglichen werden. Leckagen der hydraulischen Kolbenpumpe werden insbesondere bei geringen Gegendrücken reduziert und der Wirkungsgrad der Pumpe somit erhöht.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung des ringförmigen Dichtelements weist die Dichtkontur mindestens eine Dichtlippe auf.
Bei einer derartigen Weiterbildung kann die Dichtlippe im Querschnitt spitz zulaufen oder auch eine kuppenartige Form aufweisen. Die Dichtlippe ist elastisch verformbar und legt sich bei Druckeinwirkung an die Anlagefläche an. Insbesondere passt sich eine relativ schmale Dichtlippe aufgrund ihrer hohen Flexibilität an Unebenheiten in der Anlagefläche, wie etwa an Eindellungen oder Erhebungen, sehr gut an.
Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung des ringförmigen Dichtelements weist die Dichtkontur mehrere Dichtlippen auf, die im Querschnitt wellenförmig ausgebildet sind.
Eine Dichtkontur mit mehreren Dichtlippen stellt eine besonders effektive
Dichtung zur Verfügung. Dies erweist sich als vorteilhaft, wenn im Druckbereich der Kolbenpumpe hohe Drücke vorliegen. Die Dichtkontur kann beispielsweise als eine so genannte Riffelplatte mit vorzugsweise 10 bis 15 einzelnen
Dichtlippen ausgebildet sein. Die einzelnen Dichtlippen verformen sich elastisch, wenn Druck auf der Stirnseite des Dichtelements aufgebaut wird, so dass sich die einzelnen Dichtlippen der Oberflächenstruktur der Anlagefläche optimal anpassen.
Ferner können sich die Dichtlippen auch - im Querschnitt betrachtet - durch seitlich aufgebrachten Druck elastisch verformen. Dieser seitliche Druck liegt vor, wenn hohe Drücke im Druckbereich herrschen und Fluid in einen Bereich zwischen Stirnseite des Dichtelements und der Anlagefläche des Kolbens gedrängt wird. Das Fluid drückt in einem solchen Fall die Dichtlippen in Richtung der äußeren Mantelfläche des Dichtelements und die Dichtlippen legen sich dicht an die Anlagefläche an und verhindern eine Leckage des Fluids in Richtung der Wandung des Zylinders.
Dichtlippen mit einer Wellenform im Querschnitt passen sich insbesondere gut einer Anlagefläche mit geringen Unebenheiten an.
Gemäß einer dritten vorteilhaften Weiterbildung des ringförmigen Dichtelements weist die Dichtkontur mehrere Dichtlippen auf, die im Querschnitt spitz zulaufen.
Auch diese Dichtkontur mit mehreren Dichtlippen stellt eine besonders effektive Dichtung zur Verfügung. Die Dichtkontur kann ebenfalls als eine so genannte Riffelplatte mit vorzugsweise 10 bis 15 einzelnen Dichtlippen ausgebildet sein. Die einzelnen Dichtlippen verformen sich elastisch, wenn Druck auf der Stirnseite des Dichtelements aufgebaut wird, so dass sich die einzelnen Dichtlippen der Oberflächenstruktur der Anlagefläche optimal anpassen. Dichtlippen, die im Querschnitt spitz zulaufen, sind insbesondere bei Anlageflächen geeignet, die stärkere Unebenheiten in der Oberflächenstruktur aufweisen. Die Dichtlippen können sich mit ihren Spitzen beispielsweise an Vertiefungen oder Rillen gut anpassen und diese effektiv abdichten.
Gemäß einer vierten vorteilhaften Weiterbildung des ringförmigen Dichtelements ist die Dichtkontur in der Draufsicht spiralförmig ausgebildet. Eine solche spiralförmige Dichtkontur ist aus einer spiralförmig angeordneten
Dichtlippe gebildet, die im Querschnitt beispielsweise kuppelartig oder spitz zulaufend gestaltet sein kann. Die Dichtkontur weist vorzugsweise 8 bis 15 Windungen auf. Die Spiralform ermöglicht eine gute Abdichtung über einen großen Bereich. Die Spitzen bzw. Kuppen der Dichtkontur werden unter Druck leicht elastisch verformt und legen sich gut an der Anlagefläche des Kolbens an.
Bereits durch geringe Verformung werden Unebenheiten oder Fehlstellen in der Anlagefläche besser ausgeglichen als durch eine Stirnseite mit einer
durchgehenden, im Wesentlichen geraden Fläche.
Gemäß einer fünften vorteilhaften Weiterbildung des ringförmigen Dichtelements sind dem Dichtelement auf der der Stirnseite abgewandten Seite mindestens eine, insbesondere zwei hochdruckseitige Dichtlippen einstückig angeformt.
Die hochdruckseitige Dichtlippe ist auf der der Stirnseite gegenüberliegenden Seite angeordnet. Die Dichtlippe weist zwei Schenkel auf, die zum einen mit der
Dichtfläche, d. h. mit der inneren Mantelfläche des Zylinders, und zum anderen mit der äußeren Mantelfläche des Kolbens jeweils einen definierten Winkel bilden. Die hochdruckseitige Dichtlippe schließt eng an der Dichtfläche des Zylinders und der äußeren Mantelfläche des Kolbens ab. Die hochdruckseitige Dichtlippe kann in ihrer Kontur derart ausgebildet sein, dass ein Teil eines
Ventilgehäuses aufgenommen ist, so dass das Ventilgehäuse an der äußeren Mantelfläche des Kolbens das Dichtelement haltert.
Gemäß einer sechsten vorteilhaften Weiterbildung des ringförmigen
Dichtelements ist das Dichtlement ein aus Kunststoff geformtes Spitzgussteil. Ein derartiges Dichtelement ist einstückig, vorzugsweise aus einem Elastomer bzw. elastomerartigen Werkstoff geformt. Es ist kostengünstig herstellbar und im Herstellungsprozess einfach mit weiteren Bauteilen zusammenzufügen. Gemäß einer siebten vorteilhaften Weiterbildung des ringförmigen Dichtelements ist das Dichtelement einem Ventilgehäuse einstückig angeformt.
In einem solchen Fall bildet das Dichtelement mit dem Ventilgehäuse ein einziges Bauelement. Dieses Element wird vorzugsweise in einem
Spritzgussverfahren aus Kunststoff kostengünstig hergestellt und ist in die hydraulische Kolbenpumpe einfach einzusetzen.
Darüber hinaus ist eine hydraulische Kolbenpumpe mit einem ringförmigen Dichtelement geschaffen.
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe umfasst einen Zylinder und einen in dem Zylinder ein- und ausfahrbaren Kolben. Ein erfindungsgemäßes ringförmiges Dichtelement ist zwischen dem Kolben und einer inneren Mantelfläche, der so genannten Dichtfläche, angeordnet und dichtet einen mit Fluid gefüllten
Druckbereich im Inneren des Zylinders gemäß den oben erörterten Merkmalen ab.
Ferner ist ein Fahrzeugbremssystem mit einer hydraulischen Kolbenpumpe geschaffen.
Eine derartiges Fahrzeugbremssystem kann beispielsweise ein Anti-Blockier- System (ABS), eine Antriebsschlupfregelung (TCS - traction control System), ein elektronisches Stabilisierungsprogramm (ESP) oder auch ein
elektrohydraulisches Bremssystem (EHB) sein. Bei solchen Systemen ist es insbesondere von Vorteil, wenn die hydraulischen Kolbenpumpen eine geringe
Leckage bzw. eine hohe Dichtigkeit aufweisen, um eine optimale Funktion des Bremssystems bei einer langen Laufleistung zur Verfügung zu stellen. Ferner darf die Leckage bei Fahrzeugbremssystemen keinen zu hohen Wert aufweisen, damit funktionale Beeinträchtigungen an benachbarten Bauteilen verhindert werden. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt einer hydraulische Kolbenpumpe mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dichtelements,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Details II in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dichtelements, dass an einem Ventilkäfig einstückig angeformt ist,
Fig. 4 den Querschnitt IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 einen Querschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Dichtelements.
Beschreibung von Ausführungsformen
Fig. 1 veranschaulicht einen Ausschnitt einer hydraulischen Kolbenpumpe einem Zylinder 12 und einem in dem Zylinder 12 ein- und ausfahrbaren
Kolben 14.
Der Kolben 14 umfasst ein Einlassventil 16. Das Einlassventil 16 ist in einem Ventilgehäuse 18 angeordnet, das auf einer Halterung 20 festgespannt ist. Das Ventil 16 ist dazu vorgesehen, Fluid mittels einer Hubbewegung des Kolbens 14 durch eine Einlassvorrichtung 22 in einen Druckbereich 24 im Inneren des Zylinders 12 zu saugen und durch einen nicht dargestellten Auslass mit einem Auslassventil unter Druck aus dem Druckbereich 24 in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit zu fördern. Das Fluid ist vorliegend eine Bremsflüssigkeit.
Das Ventilgehäuse 18 ist becherförmig als ein Käfig gestaltet, in dessen Inneren sich eine schraubenförmige Rückstellfeder 26 befindet, welche gegen einen kugelförmigen Schließkörper 28 drängt. Der Schließkörper 28 liegt dadurch an einem Ventilsitz 30 an, der an der Stirnseite des Kolbens 14 ausgebildet ist. Der Kolben 14 ist in Axialrichtung mittels einer sich im Druckbereich 24 angeordneten Rückstellfeder 32 federnd vorgespannt. Die Rückstellfeder 32 ist bezogen auf Fig. 1 an ihrem linken Ende an einer Stirnfläche des Zylinders 12 abgestützt und drängt an ihrem rechten Ende gegen eine Federauflage 34, die als ein Teil des Ventilgehäuses 18 ausgebildet ist. Die Federauflage 34 ist somit mit dem Kolben 14 ortsfest gekoppelt, so dass die Rückstellfeder 32
entsprechend über die Federauflage 34 gegen den Kolben 14 drängt.
Wenn der Kolben 14 bezogen auf Fig. 1 nach rechts aus dem Zylinder 12 mittels der Rückstellfeder 32 herausgedrückt wird, so wird der Schließkörper 28 des
Einlassventils 16 von dem Ventilsitz 30 gegen die Kraft der schraubenförmigen Rückstellfeder 26 abgehoben, da ein Unterdruck im Zylinder 12 aufgebaut wird. Bei dieser Bewegung des Kolbens 14 wird das Einlassventil 16 geöffnet und Fluid wird über die Einlassvorrichtung 22 in den Druckbereich 24 eingesaugt.
Wenn der Kolben 14 bezogen auf Fig. 1 nach links in den Zylinder 12 mittels eines nicht dargestellten Exzenters hineingedrückt wird, so schließt sich das Einlassventil 16, das (nicht dargestellte) Auslassventil wird geöffnet und das Fluid wird aus dem Druckbereich 24 in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit gefördert.
Zwischen dem Kolben 14 und dem Zylinder 12 ist ein erfindungsgemäßes ringförmiges Dichtelement 36 aus einem elastischen Werkstoff angeordnet, mit dem der Druckbereich 24 im Zylinder 12 abgedichtet ist. Das Dichtelement 36 ist auf den Kolben 14 aufgepresst und liegt axial an der äußeren Mantelfläche des
Kolbens 14 an. An dieser äußeren Mantelfläche ist das Dichtelement 36 mittels des auf die Halterung 20 festgespannten Ventilgehäuses 18 ortsfest gehalten, in dem das Ventilgehäuse 18 in das Dichtelement 36 form- und kraftschlüssig eingreift.
Das Dichtelement 36 (vgl. auch Fig. 2) weist auf der Seite, die dem
Druckbereich 24 zugewandt ist, eine hochdruckseitige Dichtlippe 38 mit zwei Schenkel 40, 42 auf, die zum einen mit der inneren Mantelfläche des
Zylinders 12 und zum anderen mit der äußeren Mantelfläche des Kolbens 14 jeweils einen bestimmten Winkel α, ß einschließen. In diese hochdruckseitige
Dichtlippe 38 greift ein Teil des Ventilgehäuses 18 ein und haltert dieses. Das Dichtelement 36 liegt somit radial innen gegen die innere Mantelfläche des Zylinders 12 an, um dort während der Hubbewegungen des Kolbens 14 entlang zu gleiten und dabei abzudichten.
Fig. 2 zeigt das ringförmige Dichtelement 36 gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Auf der der hochdruckseitigen Dichtlippe 38 gegenüberliegenden Seite ist eine Stirnseite 44 mit einer niederdruckseitigen Dichtkontur 46 angeordnet. Diese Dichtkontur 46 weist eine Anordnung von einigen,
insbesondere 8, Dichtlippen 48 auf, die im Querschnitt spitz zulaufen. Die Dichtlippen 48 liegen mit ihren Spitzen an einer Anlagefläche 50 des Kolbens 14 an (vgl. Fig. 1 ). Wird Druck auf die Stirnseite 44 des Dichtelements 36 ausgeübt - beim Herausfahren des Kolbens 14 über die Rückstellfeder bzw. beim
Hereinfahren des Kolbens 14 in den Zylinder 12 über den Exzenterantrieb - so verformt sich die Dichtkontur 46 elastisch an der Anlagefläche 50 des
Kolbens 14. Die spitz zulaufenden Dichtlippen 48 neigen sich zur Seite, legen sich an der Anlagefläche 50 an und dichten auf diese Art und Weise einen Bereich zwischen äußere Mantelfläche des Kolbens 15 und innerer Mantelfläche des Zylinders 12 im Wesentlichen fluiddicht ab.
Fig. 3, 4 und 5 zeigen ein ringförmiges Dichtelement 36, das mit einem
Ventilgehäuse 18 als ein einstückiges Bauelement 52 gebildet ist. Dieses einstückige Bauelement 52 liegt als ein aus Kunststoff geformtes Spritzgussteil vor, das insbesondere kostengünstig herzustellen ist. Das Ventilgehäuse 18 des Bauelements 52 weist vier Stege 54 auf, die im Inneren den Schließkörper 28 des Einlassventils 16 aufnehmen und führen. Ferner sind die Stege 54 mit der Halterung 20 des Kolbens 14 kraftschlüssig verspannt (vgl. Fig. 1 ).
Das Dichtelement 36 des Bauelements 52 weist eine Dichtkontur 46 mit mehrere, insbesondere 1 1 , ringförmig angeordneten, elastisch verformbaren
Dichtlippen 48 auf. In den Fig. 3 und 4 laufen die Dichtlippen 48, im Querschnitt betrachtet, spitz zu, wohingegen die Dichtlippen 48 in Fig. 5 im Querschnitt wellenförmig ausgebildet sind. Unter Einwirkung von Druck p werden die spitz zulaufenden bzw. wellenförmigen Dichtlippen 48 an die Anlagefläche 50 des Kolbens 14 gedrückt und verformen sich elastisch.
Wie schematisch aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, wird zum einen ein Druck senkrecht auf die Stirnseite 44 des Dichtelements 36 ausgeübt, nämlich durch die Federkraft der Rückstellfeder 32 während des Herausfahrens des Kolbens 14 aus dem Zylinder 12 bzw. durch den Exzenterantrieb während des Hereinfahrens des Kolbens 14 in den Zylinder 12 (vgl. auch Fig. 1 ). Hierdurch wird die
Stirnseite 44 des Dichtelements 36 auf die Anlagefläche 50 des Kolbens 14 gepresst und die Dichtlippen 48 der Dichtkontur 46 verformen sich entsprechend.
Zum anderen übt das Fluid im Druckbereich 24 auch einen Druck parallel zur Stirnseite 44 aus, d. h. senkrecht zu den herausstehenden Dichtlippen 48. Diese legen sich dadurch gemäß dieser Druckrichtung des Fluids an die
Anlagefläche 50 an und dichten die Anlagefläche 50 fluiddicht ab.

Claims

Ansprüche
1 . Ringförmiges Dichtelement (36), insbesondere für eine hydraulische
Kolbenpumpe (10), zum Abdichten eines mit einem Fluid gefüllten
Druckbereichs (24), bei dem eine Stirnseite (44) an eine Anlagefläche (50) eines Kolbens (14) gedrückt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (44) mit einer Dichtkontur (46) derart ausgebildet ist, dass die Dichtkontur (46) durch den ausgeübten Druck elastisch an der Anlagefläche (50) verformbar ist.
2. Ringförmiges Dichtelement (36) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkontur (46) mindestens eine
Dichtlippe (48) aufweist.
3. Ringförmiges Dichtelement (36) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkontur (46) mehrere Dichtlippen (48) aufweist, die im Querschnitt wellenförmig ausgebildet sind.
4. Ringförmiges Dichtelement (36) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkontur (46) mehrere Dichtlippen (48) aufweist, die im Querschnitt spitz zulaufen.
5. Ringförmiges Dichtelement (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkontur (46) in der Draufsicht spiralförmig ausgebildet ist.
Ringförmiges Dichtelement (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Dichtelement (36) auf der der
Stirnseite (44) abgewandten Seite mindestens eine, insbesondere zwei hochdruckseitige Dichtlippen (38; 40) einstückig angeformt sind.
7. Ringförmiges Dichtelement (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtlement (36) ein aus Kunststoff geformtes Spitzgussteil ist. 8. Ringförmiges Dichtelement (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (36) einem
Ventilgehäuse (18) einstückig angeformt ist.
9. Hydraulische Kolbenpumpe (10) mit einem ringförmigen Dichtelement (36) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Fahrzeugbremssystem mit einer hydraulischen Kolbenpumpe (10) nach
Anspruch 9.
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