用于活塞泵的活塞的密封和导引装置.pdf

本发明涉及用于密封在泵的活塞(6)上的密封和导引装置，包括导引环(21)、支撑环(22)和密封元件(23)，其中该支撑环(22)设置在密封元件(23)与导引环(21)之间，该导引环(21)与支撑环(22)的接触面具有至少一个区域(21a)，该区域位于垂直于活塞纵轴线(X-X)的平面(E)之外，其中该区域倾斜于平面(E)设置。

1.  用于在泵的活塞(6)上实现密封的密封和导引装置，包括导引环(21)、支撑环(22)和密封元件(23)，其中所述支撑环(22)设置在密封元件(23)与导引环(21)之间，并且所述导引环(21)与支撑环(22)的接触面具有至少一个区域(21a)，该至少一个区域位于垂直于活塞纵轴线(X-X)的平面(E)之外，其中该区域倾斜于所述平面(E)布置。

2.  如权利要求1所述的密封和导引装置，其特征在于，所述导引环的接触面的位于上述平面(E)之外的区域是以角度(α)与所述平面(E)相切的表面。

3.  如权利要求2所述的密封和导引装置，其特征在于，所述角度(α)在5°至30°之间，尤其是在10°至20°之间。

4.  如权利要求1所述的密封和导引装置，其特征在于，所述位于上述平面(E)之外的区域是弧形区域(21a)。

5.  如权利要求4所述的密封和导引装置，其特征在于，所述弧形区域(21a)在与支撑环(22)的接触面上在导引环(21)的内侧圆周端部处形成。

6.  如权利要求4或5所述的密封和导引装置，其特征在于，所述导引环(21)的接触面还具有位于上述平面(E)内的区域(21b)。

7.  如权利要求4至6中任一项所述的密封和导引装置，其特征在于，所述弧形区域(21a)指向偏心轮(8)。

8.  如上述权利要求中任一项所述的密封和导引装置，其特征在于，所述支撑环(22)的径向向外指向的端部具有收缩的区域(22e)。

9.  如权利要求1至7中任一项所述的密封和导引装置，其特征在于，所述支撑环(22)的径向向外指向的端部构造成平行于轴向方向(X-X)的环面。

10.  如上述权利要求中任一项所述的密封和导引装置，其特征在于，所述支撑环(22)在径向方向上从内向外连续地收缩。

11.  如上述权利要求中任一项所述的密封和导引装置，其特征在于，所述支撑环(22)与导引环(21)的接触面同导引环(21)的接触面互补地形成。

12.  活塞泵，包括如上述权利要求中任一项所述的密封和导引装置(2)。

用于活塞泵的活塞的密封和导引装置
技术领域
本发明涉及一种密封和导引装置，其用于密封和导引活塞的外圆周，尤其用于活塞泵。
背景技术
活塞泵例如用于汽车中的液压系统或者制动设备。这种活塞泵具有活塞，它例如通过偏心轮运动。其中在活塞上设置独立的密封元件和独立的用于导引活塞的导引元件。但是这种密封在运行中经受剧烈的温度变化。尤其是在非常低的温度时，例如在汽车在冬天中冷起动时，或者在非常高的温度时不能保证活塞泵的密封性。尤其是在非常低的温度时使密封变硬，由此通过活塞的运动，在导引间隙中可能在密封与活塞之间产生镰刀形的间隙。
发明内容
按照本发明的具有权利要求1所述特征的密封和导引装置具有下述优点，即它可以实现自动校准。因此按照本发明的密封和导引装置尤其在低温时也能够提供足够的密封性。此外可以达到更高的使用寿命，因为在活塞与支撑环之间不会产生支撑环冲击，由此防止密封圈挤到支撑环下面。按照本发明这一点由此实现，即密封和导引装置包括导引环、支撑环和密封元件。支撑环设置在密封元件与导引环之间。导引环通过至少一个区域具有与支撑环的接触面，该区域位于垂直于活塞纵轴线X-X的平面之外，并且倾斜于该平面或者向着该平面收缩地设置。换言之，使支撑环在至少一个侧面上不是直线地在平面中形成，而是具有至少一个不位于上述平面中的局部区域。通过这个不位于所述平面中的局部区域，可以在泵运行中使密封元件顶压这个不位于所述平面中的局部区域，由此使径向向内指向的力施加在支撑环上。由此使支撑环可靠地贴靠在活塞的外轮廓上。由此防止，密封元件挤进支撑环与活塞之间的区域里，这可能导致损坏密封元件并导致泄漏。因此尤其可以防止在支撑环中产生径向频率。
从属权利要求给出本发明的改进方案。
优选使导引环的位于上述平面之外的区域与支撑环相对垂直于活塞轴向方向的平面呈角度地设置。由此可以提供特别简单且成本有利地加工的密封和导引装置。在此该角度优选在5°至30°之间，特别优选在10°至20°之间，并且特别优选约15°。
按照本发明的可备选的改进方案，使位于垂直于活塞轴向方向的平面之外的所述区域是弧形区域。在运行期间同样使压力在轴向方向上施加在密封元件上，由此使支撑环获得径向向内指向的力并且紧密贴靠在活塞上。
导引环的位于上述平面之外的所述弧形区域优选设置在指向活塞的内侧面上。特别优选使所述弧形区域这样设置，使它从处在垂直于轴向方向的平面里面的部分区域起指向偏心轮方向。
还优选这样形成支撑环，使它具有径向向外指向的端部，该端部具有收缩的区域。通过这个位于支撑环外侧面上的收缩区域，避免支撑环在产生预压力时形成锐利的棱边并因此可能损坏密封元件
还优选使支撑环在径向方向上从内向外连续地收缩。在此使支撑环特别优选相对于中间平面对称地形成。
特别优选使支撑环的接触面对应于导引环的接触面的形状形成。由此保证，使支撑环无变形地贴靠在导引环的轮廓上。
按照本发明的密封和导引装置特别优选在汽车的活塞泵中使用。在此活塞泵例如在制动设备中作为径向活塞泵使用或者在汽车液压系统中使用。
附图说明
下面借助于附图描述本发明的优选实施例。附图中：
图1示出活塞泵的示意截面图，其具有按照本发明的第一实施例的密封和导引装置，
图2示出图1中的密封和导引装置的放大局部图，
图3示出按照本发明第二实施例的密封和导引装置的放大局部图，
图4示出按照本发明第三实施例的密封和导引装置的放大局部图。
具体实施方式
如图1所示，活塞泵1包括活塞6，它通过偏心轮8驱动。该偏心轮8在箭头C方向上旋转并且与活塞6的端部接触。由此使活塞6在双箭头D的方向上沿着活塞泵1的轴向方向X-X往复运动。在活塞6中设有四个(或两个)横向孔6a，通过它们使来自输入管道32的流体通过过滤器9流到纵向孔9b里面。这一点通过箭头A表示。
活塞泵1还包括进入阀12、排出阀17和设置在进入阀12与排出阀17之间的压力室33。该压力室33设置在气缸部件11里面，气缸部件11具有基本上呈钵形的形状。在气缸部件11的指向偏心轮8的端部上固定有过滤器9。在活塞6的处在压力室侧的端部上设置进入阀12。该进入阀12包括由球形成的封闭元件13、进入阀弹簧14和保持架元件15。该保持架元件15保持住进入阀弹簧14并且具有环区域15a，环区域15a设置在活塞的处于压力室侧的端部上。压力室33通过密封件24相对于抽吸区域密封。附图标记16表示活塞复位弹簧，活塞复位弹簧顶压保持架元件15的环区域15a。
排出阀17设置在气缸部件11底部中的通孔11a上。排出阀17包括封闭元件19和排出口弹簧20，排出口弹簧20设置在盖18的凹槽里面。封闭元件19关闭或释放通孔11a。
在活塞6上还设置密封和导引装置2。该密封和导引装置2使活塞泵的流体区在输入管道32的区域内相对于偏心轮室8a密封，偏心轮8即布置在该偏心轮室里面。在图2中详细示出密封和导引装置2。
尤其如图2所示，密封和导引装置2包括导引环21、支撑环22和环形的密封元件23。导引环21设置在外壳7的台阶7a上并且具有两个不同的外径。导引环21用于导引活塞。支撑环22设置在密封元件23与导引环21之间。支撑环22在其指向导引环21的一侧上具有这样的区域，该区域位于垂直于活塞泵的轴向方向X-X的平面E之外。如图2所示，上述位于所述平面之外的区域是倾斜于平面E的接触面22a，接触面22a指向导引环21的方向。在此这样形成支撑环22，使得在其内圆周上的宽度B1大于在其外圆周上的宽度B2。支撑环与导引环的接触面22a在此以角度α相对于平面E设置，其中角度α约为15°。如图2所示，因此导引环21或支撑环22的接触面21a、22a彼此互补地形成。在此导引环21和支撑环22具有尤其不复杂的几何形状，因此可以非常成本有利地加工这些部件。此外能够非常简单地装配。
在活塞泵运行期间会在抽吸区域中存在压力，这个压力大于偏心轮室8a中的压力。也可能在抽吸运行中在抽吸区域中存在负压。因此在泵的抽吸区域与偏心轮室8a之间存在压力降，偏心轮室必需通过按照本发明的密封和导引装置2密封。由于压力差密封圈23如同通过图2中的箭头P表示的那样顶压支撑环21的垂直的侧面21b。由此使支撑环22顶压导引环21。由于支撑环22与导引环21之间的倾斜平面，产生垂直于轴向方向X-X的力分量。这一点在图2中通过箭头F表示。因此支撑环22在运行中通过其整个内圆周总是紧密地贴靠在活塞6上，因此在活塞6与支撑环22之间不存在间隙。由此可以防止，密封元件23部分地拉入到支撑环22与活塞6之间的间隙里面并由此损坏，而在现有技术中就是这种情况。
因为径向向内指向的力即使例如在汽车冷起动时也能够立刻建立，因此在低温时支撑环22也可靠地贴靠在活塞6上。
支撑环22优选由较硬的塑料、尤其是由PTFE或由PA66制成。因此通过按照本发明的自校准的支撑环22，尤其也提高密封元件23的使用寿命。密封元件23一般由弹性体制成。因此按照本发明可以实现泵元件的更长运行时间，因为在活塞6与支撑环22之间不会产生支撑环冲击而导致密封元件挤入到活塞与支撑环之间的间隙里面。因此支撑环22总是自动地校准，只要泵元件以预压力加载。此外支撑环22附加地起到污物去除器的作用，这进一步减少密封元件23的磨损并且延长密封元件的使用寿命。
为了避免由于支撑环22在活塞上引起太大的摩擦，角度α不能选择太大。因此优选为5°至30°之间。
按照本发明的活塞泵1的功能如下。在抽吸行程期间，流体通过输入管道22、横向孔6a和纵向孔6b通过打开的进入阀12抽吸到压力室33里面。当活塞6达到其下死点时，活塞的运动方向反向，因此使活塞朝着排出阀17的方向运动。由此关闭进入阀12并且在压力室33中建立压力。当压力室33中的压力大于在排出通道21中存在的反压和排出阀封闭弹簧20的预应力时，排出阀17就被打开，因此使处于压力下的流体如箭头B所示流进排出通道21中并且从那里到达相应的消耗器。当活塞6达到其上死点时，压力建立状态结束并且又开始抽吸状态，其中排出阀17关闭而进入阀12打开。如图1所示，按照本发明的密封和导引装置2在整个循环期间承担活塞6的导引以及抽吸区域相对于偏心轮室8a的密封。
下面借助于图3描述按照本发明第二实施例的密封和导引装置2。相同的或功能相同的部件配有与第一实施例相同的附图标记。
如图3所示，在第二实施例中，导引环21和支撑环22与第一实施例不同地形成。导引环21具有位于平面E之外的区域21a，区域21a通过指向偏心轮方向的半径R形成。因此所述位于平面E之外的区域21a由弧形区域形成。此外导引环与支撑环的接触面还具有位于平面E内的局部区域21b，局部区域21b一直达到导引环21的外圆周。在弧形区域21a与位于所述平面中的局部区域21b之间的过渡部位是连续地形成的。
第二实施例的支撑环22与导引环具有接触面，该接触面与导引环21的接触面互补地形成。因此支撑环22同样具有弧形的区域22a以及位于平面E内的直线区域22b。弧形区域22a位于支撑环22内侧面的方向上。如图3所示，支撑环22相对于穿过支撑环的中心平面G对称地垂直于纵向方向X-X形成，因此指向密封元件23的区域同样具有弧形区域22c和直线区域22d。
按照第二实施例的密封和导引装置2的功能与第一实施例的功能类似。当预压力朝着偏心轮方向作用于密封元件23上时，密封元件顶压支撑环22，如同通过箭头P表示的那样。由此使支撑环22一方面顶压导引环21，另一方面由于弧形区域产生径向向内指向的力F，因此使支撑环22紧密地贴靠在活塞6上。这个向内指向的力F在支撑环22的整个内圆周上存在。由此可以防止密封元件23挤入到活塞6与支撑环22之间的间隙里面。这个实施例在其他方面对应于第一实施例，因此可以参照那里的描述。
图4示出按照本发明第三实施例的密封和导引装置2，其中相同的或功能相同的部件配有与前面实施例相同的附图标记。
如图4所示，第三实施例基本对应于第二实施例，其中支撑环22的径向外侧端部区域不同地形成。如图4所示，支撑环22的径向外侧端部区域22e收缩地形成。由此可以防止在存在预压力作用于密封元件23上时形成锐利的棱边。这个实施例在其他方面对应于第二实施例，因此可以参照那里的描述。