CN102072146A - 具有阀关闭体的阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于活塞泵的阀，所述阀(22)具有阀关闭体(10)和在纵向对着阀关闭体(10)设置的阀座(26)，在所述阀中，所述阀关闭体(10)具有圆柱形的导向段(12)以及在纵向对着圆柱形导向段(10)且朝向阀座(26)的半球形密封段(14)，所述密封段用于可选择地关闭和打开被阀座(26)围住的孔(30)，依据本发明，所述密封段(14)具有至少一个通道开口(16)，所述通道开口在所述阀(22)的关闭状态下位于被阀座(26)围住的孔(30)之外，并且通向在阀关闭体(10)中大致沿流动方向延伸的通道(18)中。

Description

具有阀关闭体的阀
技术领域
本发明涉及一种用于活塞泵的阀，所述阀具有阀关闭体和在纵向对着阀关闭体设置的阀座。所述阀关闭体具有圆柱形段和在纵向对着圆柱形段且朝向阀座的半球形密封段，所述密封段用于可选择地关闭和打开被阀座围住的孔。此外本发明还涉及一种用于液压系统或气动系统的具有这种阀的活塞泵以及这种阀的应用。
背景技术
在现有技术中，阀以各种方式被应用在液压系统，特别是车辆制动系统的活塞泵中(DE 39 07 969 A1以及DE 10 2006 048 903 A1)。在这些制动系统中，活塞泵不仅对车轮制动缸中的压力进行控制，还用于在防抱死系统(ABS)中，例如使制动液从车轮制动缸回流到主制动缸中。ABS常常与防滑控制系统(ASR)相结合，在所述防滑控制系统(ASR)中同样地使用了由阀控制的活塞泵。通过对各个车轮进行针对性的制动对车辆的横向动力进行积极影响的电子稳定程序系统(ESP)也使用了由阀控制的活塞泵。
在车辆制动系统的活塞泵中使用的吸入阀和排出阀对流过泵的液体流动方向进行控制并且通常被设计成弹簧加载式止回阀。这些阀包含球形密封体和与密封体的球形形状相配合的阀座。如果活塞泵中的压力升高，则球体被从阀座上抬起，阀开启，并且液体围绕球体流到接在阀之后的阀室中。
如果液体流过阀，则如特别是在制动系统的高压泵中作用的高压缩力和膨胀力，会基于各种不同的原因产生不希望的振动和噪声。例如当各个部件的公差累加时，特别是由于阀关闭体的空间间隙，会在阀开启时产生不希望的噪声。为了减少噪声的形成，在DE 102006 027 555 A1中描述了一种排出阀，所述排出阀包含阀关闭体和单独的盘形元件，阀座设置在所述盘形元件上。通过使用盘形元件确保了活塞泵的各种不同部件的部件公差不会在排出阀开启或关闭时对噪声产生造成消极的影响。
除了部件公差，由于在开启的排出阀的阀关闭体周围的紊流也会产生不希望的振动和噪声。这些紊流在径向不确定地操纵阀关闭体，从而阀关闭体撞向阀室的内壁。此外，在阀开启时产生压力波动，因为压力波在阀关闭体被从阀座上抬起时进行传播并在阀室中发生反射。这些压力波动不仅使阀关闭体发生振动，还引起了显著的噪声并对活塞泵和与活塞泵相连的液压部件施加机械负载。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种在开启和关闭时的振动情况经过优化的阀，由此减少相连部件受到的机械负载。
本发明的任务通过一种根据本发明的用于活塞泵的阀和一种根据本发明的用于液压系统或气动系统的活塞泵以及根据本发明的将阀用于减少压力波动和/或噪声产生的应用得以解决。在从属权利要求中对本发明有利的改进方案进行描述。由至少两个由说明书、权利要求书以及/或者附图所公开的特征组成的全部组合也都落在本发明的范围中。
依据本发明，提出了一种用于活塞泵的阀，所述阀具有阀关闭体和在纵向对着阀关闭体设置的阀座，其中，阀关闭体具有圆柱形段以及在纵向对着圆柱形段且朝向阀座的半球形密封段，所述密封段用于可选择地关闭和打开被阀座围住的孔。所述密封段具有至少一个通道开口，所述通道开口在阀关闭状态下位于被阀座包围的孔之外，并且通向在阀关闭体中大致沿流动方向延伸的通道中。
在本发明中，概念“大致沿流动方向”的意思不仅指精确地沿流动方向，而且也指相对于流动方向最多偏转小于90°，优选为小于45°角的方向。
本发明的构思在于通过这样的方式改善本发明的阀的振动情况，即，在阀开启时减少阀关闭体的开启脉冲，从而避免阀关闭体的过度振动。为了减少阀关闭体的开启脉冲，通过在阀关闭体中的通道将在阀即将开启之前撞击在关闭体上的高压引开。由此可以减少阀关闭体的行程并且避免了例如由反射的冲击波和紊流产生的压力波动。通过将高压通过通道引开可以避免在活塞泵的传动系中突发的力和压力变化。通过本发明的阀，使紧随着所述压力波动和突发的压力变化产生的噪声发射最小化，所述噪声发射作为固体声传播到支撑的部件上并且是很难衰减的。除此以外，通过阀关闭体衰减的压力波动和振动，减少了与阀相连的部件的机械负载。
通过借助于通道而增大的液流可以实现阀关闭体更小的行程，所述行程又对本发明的阀的噪声情况产生积极的影响。
此外，通过本发明的阀的阀关闭体在开启时借助于圆柱形导向段被确定地导向，可以使本发明的阀的振动情况最小化。通过对阀关闭体的确定导向和减少阀关闭体的振动，减少了压力波动、噪声发射以及与阀相连的部件的机械负载。此外，所述导向段可以通过其纵向长度起到行程限制的作用，从而使阀关闭体的调节行程在每次开启运动时都是确定且恒定的。
本发明的阀具有如下优点：即制造成本低。可以将阀关闭体以大批量快速简单地并且由此便宜地有选择地制造为塑料注塑件或钢成型件。通过注塑工艺可以制造经济的、可直接使用的成型件，所述成型件仅有很小公差。由于密封段的半球形形状和导向段的圆柱形形状，不必为了容纳本发明的泵而改变常规活塞泵的造型。通过导向段的圆柱形形状可以简单地将阀关闭体集成到钻出的或铣出的盲孔或活塞泵的端盖中。
半球形的密封段具有用于密封由阀座围住的孔的表面，所述表面至少部分在两维中是拱起的。在这里，可以将球体、椭圆体或圆锥体的一部分定义为半球形。所述拱起的表面与例如设计成内锥座的阀座共同作用，从而在紧靠在阀座上的密封段上获得圆环形密封面或密封线。尽管有通道也能得到半球形密封段的密封功能，因为通道在阀开启后才起作用，并且在关闭状态下位于被阀座围住的孔之外。
具有半球形密封段的阀关闭体相对于周围呈球形的阀关闭体具有以下优点：半球体的开启横截面相对于球体可以明显增大。密封段的半球形形状的，即密封段拱起的表面的双曲率半径可以由此大于阀关闭体导向段的直径。
根据本发明的阀的第一种有利的改进方案，所述通道设置在阀关闭体的外部纵向面上并在纵向面上朝外敞开。
在阀关闭体的外部纵向面上的通道可以被容易地设计为凹槽或沟槽。绕阀关闭体表面流动并通过密封段的半球形形状被朝导向段方向引导的液体可以在流体技术上有利地被导入到通道中，所述通道设置在阀关闭体的外部纵向面上并在纵向面上朝外敞开。
根据本发明的阀的第二种有利的改进方案，所述通道是呈管状封闭的，并且延伸穿过阀关闭体。
所述在阀关闭体中穿过的呈管状封闭的通道可以例如通过钻孔容易地形成并且无困难地被对准仅是大致符合流动方向的方向。
在另一种有利的实施方式中，所述阀关闭体具有多个，优选是四个均匀布置在所述阀关闭体中的通道，用于在阀开启时迅速并有效地减少阀关闭体受到的高压和由此产生的开启脉冲。所述通道优选地被设计为圆柱形，并且在优选的实施方式中具有圆形的横截面。
在一种特别有利的实施方式中，所述阀关闭体不是如迄今为止的情况一样通常由钢制成，而是由塑料制成，由此可以使阀关闭体的质量减少多倍。阀开启时更轻的阀关闭体的开启脉冲得以进一步减少，从而避免了阀关闭体的过度振动以及由反射冲击波产生的压力波动。通过轻质塑料部件也同样地减少突发的力和压力变化以及由此产生的噪声发射。通过所述具有塑料关闭体的阀的改善的振动情况减少了与阀相连的部件的机械负载。
此外，通过塑料关闭体优化了阀座上的磨损情况，由此在活塞泵的使用寿命内获得改善的阀密封性。
作为替代，阀关闭体也可以由钢制成，其中，特别低成本的且有利的是将所述阀关闭体制成深冲件。
在本发明的阀的另一种有利的实施方式中，所述导向段具有空心圆柱形内腔，回位弹簧轴向地设置在所述内腔中。所述与阀关闭体共同作用的回位弹簧至少部分地位于导向段内。由此本发明的阀更好地利用了活塞泵中的结构空间，从而减小了活塞泵的尺寸或结构空间可作其它用。
通过借助于通道实现的增大的液流，可以实现阀关闭体更小的行程。由此可以缩短回位弹簧，从而在泵元件上节省结构空间和制造材料。此外，阀关闭体更小的行程能对本发明的阀的噪声情况产生积极的影响。
根据本发明的另一种有利的改进方案，所述密封段是空心的。
通过导向段的空心圆柱形内腔以及密封段的空心构造，可以再次减轻阀关闭体的质量，从而进一步使所述阀关闭体的振动最小化，并避免压力波动。由此进一步减小噪声发射和与阀相连的部件的机械负载。
在本发明的另一种有利的改进方案中，所述通道从在半球形段中的通道开口延伸穿过阀关闭体直到导向段的空心圆柱形内腔。
可以通过仅延伸一段很短距离之后就终止于导向段的宽的空心圆柱形内腔的通道，快速并有效地吸收高压。
在本发明的另一种有利的改进方案中，所述导向段具有至少一个用于支撑阀关闭体的导向凸条。
所述导向凸条优选地均匀地分布在导向段的周边上并且在导向段的轴向上延伸。为了稳定的导向，所述导向凸条优选地在导向段的近似整个轴向长度上延伸。
在本发明的另一种有利的改进方案中，所述导向段在纵向长于密封段的最大直径。
通过阀关闭体延长的导向，使阀关闭体被更稳定地支承。通过借助于导向凸条的稳定导向以及/或者借助于延长的导向段的稳定支承，进一步减少了阀关闭体的振动情况，从而进一步减少压力波动、噪声产生和与阀相连的部件的机械负载。
在一种有利的实施方式中，本发明的阀具有壳体，该壳体容纳阀关闭体，从而在导向元件的外侧面和所述壳体沿纵向朝向导向元件的内壁之间形成一个通路。
通过所述通路，在阀开启时，也就是说在阀关闭体从阀座被抬起时，液体沿轴向在阀关闭体旁边和在导向段旁边流过。
在另一种实施方式中，所述壳体具有在流动方向上位于阀后面的流出口。
优选的是，所述流出口是在壳体中形成的径向槽，液体可以通过所述径向槽从壳体中流出。
在另一种有利的实施方式中，将所述流出口设置在壳体的底部上。
通过流体在底部上流出，可以将聚集的空气在阀关闭体后面或者从导向段空心圆柱体中冲走。此外，可以补偿从阀中流过的液体在温度波动时的粘度差别。
本发明同样涉及一种具有本发明的阀的用于液压系统或气动系统的活塞泵。
所述活塞泵除了活塞、阀、入口和出口外，还至少包括一个本发明的阀。所述活塞泵优选地适用于高压系统以及例如在车辆的制动系统，如ABS、ASP以及ESP中使用。在活塞泵的泵升程期间，阀关闭体被从阀座上抬起，从而液压介质从泵的压缩室中排出，围绕阀关闭体流动，并且由此流到阀室中并可以通过流出口从阀室中排出。
此外，本发明还涉及将本发明的阀特别是在液压系统或气动系统中用于减少压力波动以及/或者噪声产生的应用。
通过阀关闭体在开启时借助于圆柱形导向元件被确定地导向，对本发明的阀的振动情况进行改善。通过减少阀关闭体的振动减少压力波动、噪声发射和与阀相连的液压或气动部件的机械负载。为了减少压力波动以及/或者噪声产生，优选地将本发明的阀应用在压力泵、吸入泵和活塞泵中，以及应用在高压系统，例如车辆制动系统，比如ABS、ASP和ESP中。
附图说明
下面将借助于附加的示意图对本发明解决方式的实施例进行详细阐述。其中：
图1以从右上方的立体斜视图示出了阀关闭体；
图2以从左上方看的立体斜视图示出了阀关闭体；
图3以立体纵剖视图示出了如图2的阀关闭体；
图4以纵剖视图示出了开启状态下的具有壳体和阀座的阀；以及
图5示出了关闭状态下的如图4的视图。
具体实施方式
图1到图3示出了阀关闭体10的两种实施方式，所述阀关闭体具有圆柱形的导向段12和在纵向对着圆柱形导向段的半球形密封段14。所述密封段14具有拱起的表面和四个在密封段14的圆周方向上均匀间隔布置的通道开口16。
在图1的实施方式中，各有一条笔直延伸的具有矩形通道横截面的通道18终止于通道开口16中的每一个。所述通道18设置在圆柱形的导向段12的外部纵向面上并在纵向面上朝外敞开，也就是说，所述通道仅有三个限定的矩形通道壁。
在图2和图3的实施例中，设有一种阀关闭体10，在所述阀关闭体中，导向段12具有空心圆柱形内腔20。通道18被设计为圆形圆柱形并且是呈管状封闭的。所述通道倾斜于导向段12的纵向方向地穿过阀关闭体10并终止于导向段12的空心圆柱形内腔20。
图4示出了一种阀22，所述阀具有壳体24以及缸体28的圆锥形阀座26。所述阀座26呈圆形地围住缸体28的孔30。所述阀22具有如图2和图3的实施例的阀关闭体10。所述阀关闭体10相应地具有朝向缸体的密封段14和在轴向与所述密封段相连的朝远离缸体28的方向延伸的导向段12。
在阀22的壳体24内部，在中央形成作为阀室的盲孔。在所述盲孔中设置了阀关闭体10和作为螺旋压力弹簧的回位弹簧32。为了容纳所述回位弹簧32，壳体24具有在轴向延伸的位于端面上的环形槽34。所述回位弹簧32的一端支承在盲孔底部上的环形槽34中。所述回位弹簧的另一端沿轴向伸进阀关闭体10的导向段12的空心圆柱形内腔20中。阀关闭体10设置在壳体24中，从而在导向段12的外侧面36和壳体24沿纵向朝向导向段12的内壁38之间形成一个通路40。
在阀22开启时，所述阀关闭体10被从缸体28的孔30流出的液流的压力从阀座26上抬起(图4)。从缸体28的孔30流出的液体在密封段14旁边流过，不但通过通道18流到空心圆柱形内腔20中，还通过通路40顺着导向段12，即在导向段12的外侧面36和壳体24的内壁38之间流到壳体24中。通过将液体经由通道18排出，减少了开启脉冲，从而防止压力波动并减少了阀关闭体10的振动。由此阻止了噪声发射以及减小了与阀22相连的部件受到的机械负载。
如果液流的压力减小，则阀关闭体10就通过回位弹簧32逆着流动方向被压向阀座26，从而密封段14将孔30关闭。因此，阀22用作止回阀。密封段14的通道开口16在阀22的关闭状态下位于被阀座26围住的排出孔之外，从而在关闭状态下没有液体能够流过通道18或阀22。

Claims (11)

1.一种用于活塞泵的阀，所述阀(22)具有阀关闭体(10)和在纵向对着阀关闭体(10)设置的阀座(26)，在所述阀中，所述阀关闭体(10)具有圆柱形的导向段(12)以及在纵向对着圆柱形导向段(12)且朝向阀座(26)的半球形密封段(14)，所述密封段用于可选择地关闭和打开被阀座(26)围住的孔(30)，
其特征在于，所述密封段(14)具有至少一个通道开口(16)，所述通道开口在所述阀(22)的关闭状态下位于被阀座(26)围住的孔(30)之外，并通向在阀关闭体(10)中大致沿流动方向延伸的通道(18)中。
2.按照权利要求1所述的阀，其特征在于，所述通道(18)设置在阀关闭体(10)的外部纵向面上并在纵向面上向外敞开。
3.按照权利要求1所述的阀，其特征在于，所述通道(18)是呈管状封闭的，并且延伸穿过阀关闭体(10)。
4.按照前述权利要求中任意一项所述的阀，其特征在于，所述阀是由塑料制成的。
5.按照前述权利要求中任意一项所述的阀，其特征在于，所述导向段(12)具有空心圆柱形内腔(20)，在所述内腔中沿轴向设置了回位弹簧(32)。
6.按照前述权利要求中任意一项所述的阀，其特征在于，所述密封段(14)是空心的。
7.按照前述权利要求中任意一项所述的阀，其特征在于，所述导向段(12)具有至少一个用于支撑阀关闭体(10)的导向凸条。
8.按照前述权利要求中任意一项所述的阀，其特征在于，所述导向段(12)在纵向长于所述密封段(14)的最大直径。
9.按照前述权利要求中任意一项所述的阀(22)，其特征在于，所述阀(22)具有壳体(24)，该壳体容纳阀关闭体(10)，从而在导向段(12)的外侧面(36)和壳体(24)沿纵向朝向导向段(12)的内壁(38)之间形成一个通路。
10.一种用于液压系统或气动系统的活塞泵，其特征在于，所述活塞泵具有根据权利要求1到9中任意一项所述的阀(22)。
11.根据权利要求1到9中任意一项所述的阀(22)的应用，其特征在于，所述阀用于减少压力波动以及/或者噪声产生。
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