DE10022811A1 - Rückschlagventil für eine Kolbenpumpe - Google Patents

Rückschlagventil für eine Kolbenpumpe

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil (10) für eine Kolbenpumpe (22) einer hydraulischen, schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlage. Die Erfindung schlägt vor, das Rückschlagventil (10) einstückig als Schraubenfeder (12) mit einer Abschlussscheibe (14) an einem und einem Fußring (16) zur Befestigung des Rückschlagventils (10) an einem anderen Stirnende der Schraubenfeder (12) auszubilden und als Kunststoffspritzteil herzustellen. Die Erfindung hat den Vorteil der einfachen und preisgünstigen Herstellbarkeit des Rückschlagventils (10).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für eine Kolbenpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Das Rückschlagventil ist zur Verwendung in einer Kolbenpumpe einer eine Schlupfregeleinrichtung aufweisenden, hydraulischen Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. Grundsätzlich lässt sich das Rückschlagventil überall zur Steuerung einer Strömungsrichtung bzw. zur Verhinderung eines Rückflusses verwenden.
Rückschlagventile sind dem Fachmann in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Sie weisen im Allgemeinen einen Ventilschließkörper und einen Ventilsitz auf, an dem der Ventilschließkörper bei geschlossenem Rückschlagventil dichtend anliegt und dadurch eine Durchströmung in einer Richtung verhindert und von dem der Ventilschließkörper bei geöffnetem Rückschlagventil abgehoben ist, so dass eine Durchströmung des Rückschlagventils möglich ist. Dabei gibt es federbeaufschlagte Rückschlagventile, deren Ventilschließkörper von einer Ventilschließfeder gegen den Ventilsitz gedrückt wird, so dass zum Öffnen des Rückschlagventils eine Druckdifferenz am Ventilschließkörper wirksam sein muss, die den Ventilschließkörper gegen die Kraft der Ventilschließfeder vom Ventilsitz abhebt. Des weiteren gibt es federlose Rückschlagventile, deren Ventilschließkörper zum Schließen durch eine Druckdifferenz gegen den Ventilsitz gedrückt werden muss.
Die bekannten Rückschlagventile haben den Nachteil, dass sie aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt werden müssen und dass eine Führung für den Ventilschließkörper notwendig ist, die sicherstellt, dass der Ventilschließkörper beim Schließen des Rückschlagventils in den Ventilsitz verschließender Weise in Anlage an den Ventilsitz kommt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Rückschlagventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist eine wendelförmige Feder auf, deren Windungen bei geschlossenem Rückschlagventil aneinander anliegen. Die bei geschlossenem Rückschlagventil aneinander anliegenden Windungen der Feder verhindern eine Strömung zwischen den Windungen der Feder hindurch von außen in einen von den Windungen der Feder umschlossenen Innenraum. Bei geöffnetem Rückschlagventil sind die Windungen der Feder voneinander abgehoben, so dass eine Strömung aus dem Innenraum der Feder zwischen den Windungen hindurch nach außen möglich ist. Unter wendelförmiger Feder sollen auch Federn verstanden werden, deren Windungen sich auf einer gedachten Kegelmantelfläche winden. Wesentlich ist, dass sich die Windungen bei zusammengedrückter Feder aneinander anlegen um eine Durchströmung zwischen den Windungen hindurch zu unterbinden.
Das erfindungsgemäße Rückschlagventil hat den Vorteil, dass es einfach, schnell und preisgünstig einstückig herstellbar ist, wodurch zudem Montageschritte zum Zusammenbau des Rückschlagventils entfallen. Weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Rückschlagventil ist, dass es beim Öffnen schnell einen großen Strömungsquerschnitt freigibt und dass es schnell schließt, es weist gute dynamische Eigenschaften auf. Zudem ist das erfindungsgemäße Rückschlagventil gut miniaturisierbar und eignet sich insbesondere als Ein- und/oder Auslassventil einer Kolbenpumpe einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Um eine gute Dichtwirkung zu erzielen sind bei einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 4 einander zugewandte Flächen der Windungen der Feder eben und parallel zueinander ausgebildet, so dass die Windungen bei geschlossenem Rückschlagventil flächig und nicht nur linienförmig aneinander anliegen. Die Feder kann beispielsweise einen rechteck- oder parallelogrammförmigen Windungsquerschnitt aufweisen.
In bevorzugter Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Rückschlagventil als Kunststoffspritzteil hergestellt (Anspruch 5).
Das erfindungsgemäße Rückschlagventil ist als ein- und/oder Auslassventil einer Kolbenpumpe einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe ist insbesondere als Pumpe in einer Brems­ anlage eines Fahrzeugs vorgesehen und wird beim Steuern des Drucks in Rad­ bremszylindern verwendet. Je nach Art der Bremsanlage werden für derartige Bremsanlagen die Kurzbezeichnungen ABS bzw. ASR bzw. FDR bzw. EHB ver­ wendet. In der Bremsanlage dient die Pumpe beispielsweise zum Rückfördern von Bremsflüssigkeit 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 Radbremszylinder (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 elektrohydraulischen 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 elektrohydraulischen 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.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugt ausgewählten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil im Achsschnitt; und
Fig. 2 eine Kolbenpumpe mit dem Rückschlagventil aus Fig. 1 gemäß der Erfindung im Achsschnitt. Die Kolbenpumpe ist als schematisierte und vereinfachte Darstellung zu verstehen.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in Fig. 1 dargestellte, erfindungsgemäße Rückschlagventil 10 weist eine Schraubenfeder 12 auf. Die Schraubenfeder 12 weist als Abschlusselement an einem Stirnende eine Abschlussscheibe 14 auf, die mit der Schraubenfeder 12 einstückig ist. Am anderen Stirnende ist eine letzte oder erste Windung der Schraubenfeder 12 als in Umfangsrichtung geschlossener Fußring 16 ausgebildet, der zum Einsetzen des Rückschlagventils 10 in eine in Fig. 1 nicht dargestellte Aufnahme, beispielsweise eine zylinderförmiger Ansenkung, radial nach außen übersteht. Die Schraubenfeder 12 mit der Abschlussscheibe 14 und dem Fußring 16 und somit das erfindungsgemäße Rückschlagventil 10 sind einstückig durch Spritzgießen aus Kunststoff hergestellt.
Die Schraubenfeder 12 weist einen quadratischen Windungsquerschnitt auf. Dadurch sind einander zugewandte Flächen 20 der Windungen der Schraubenfeder 12 eben und parallel zueinander, so dass bei einem axialen Zusammendrücken der Schraubenfeder 12 die Windungen dichtend aneinander liegen. Auch den Windungen der Schraubenfeder 12 zugewandte Flächen 20 der Abschlussscheibe 14 und des Fußrings 16 sind so ausgebildet, dass die Windungen der Schraubenfeder 12 mit ihren Flächen 20 bei zusammengedrückter Schraubenfeder 12 dichtend an diesen Flächen 20 der Abschlussscheibe 14 und des Fußrings 16 anliegen.
Die Funktion des erfindungsgemäßen Rückschlagventils 10 ist wie folgt: Eine Zuströmung zum Rückschlagventil 10 erfolgt durch den Fußring 16 in einen Innenraum zwischen die Windungen der Schraubenfeder 12. Ein Überdruck im Innenraum drückt die Windungen der Schraubenfeder 12 auseinander und ein Fluid strömt aus dem Innenraum zwischen den Windungen der Schraubenfeder 12 hindurch nach außen. Ist dagegen ein Druck auf einer Außenseite der Schraubenfeder 12 und der Abschlussscheibe 14 größer als im Innenraum, drückt der Druck die Windungen der Schraubenfeder 12 aneinander, so dass die Windungen der Schraubenfeder 12 dichtend aneinander anliegen. Des weiteren drückt der größere Druck auf der Außenseite die Abschlussscheibe 14 dichtend an das Stirnende der Schraubenfeder 12 und die Schraubenfeder 12 dichtend an den Fußring 16 an. Das Rückschlagventil 10 ist geschlossen, es sperrt gegen eine Durchströmung von außen nach innen.
Fig. 2 zeigt die Verwendung des Rückschlagventils 10 aus Fig. 1 in einer Kolbenpumpe 22 einer hydraulischen, eine Schlupfregeleinrichtung aufweisenden Fahrzeugbremsanlage. Die Kolbenpumpe 22 ist in einer gestuften Pumpenbohrung 24 in einem Hydraulikblock 26 der im übrigen nicht dargestellten Fahrzeugbremsanlage untergebracht. Im Hydraulikblock 26, von dem in der Zeichnung lediglich ein die Kolbenpumpe 22 umgebendes Bruchstück dargestellt ist, sind außer der Kolbenpumpe 22 weitere, nicht dargestellte hydraulische Bauelemente wie Magnetventile, Hydrospeicher und Dämpferkammer untergebracht und hydraulisch miteinander verschaltet. Der Hydraulikblock 26 ist an einen nicht dargestellten Hauptbremszylinder angeschlossen und an den Hydraulikblock 26 sind nicht dargestellte Radbremszylinder angeschlossen. Der Hydraulikblock 26 bildet ein Pumpengehäuse 26 der Kolbenpumpe 22 gemäß der Erfindung und wird nachfolgend als Pumpengehäuse 26 bezeichnet. Ein Kolben 28 der Kolbenpumpe 22 ist zweiteilig aus einem Außenteil 30 und einem eingesetzten Innenteil 32 zusammengesetzt. Das Außenteil 30 und das Innenteil 32 sind als hülsenförmige, gestufte Umformteile durch Tiefziehen aus Blech hergestellt und das Innenteil 32 ist aus dem Außenteil 30 axial vorstehend in das Außenteil 30 eingepresst. Das Außenteil 30 und das Innenteil 32 weisen eine mit ihnen einstückige Stirnwand auf. Eine offene Stirnseite des Innenteils 32 ist dem Außenteil 30 abgewandt.
Mit der offenen Stirnseite des Innenteils 32, die ein offenes Stirnende des Kolbens 28 bildet, ist der Kolben 28 in eine Laufbuchse 34 eingesetzt, die ihrerseits in die Pumpenbohrung 24 im Pumpengehäuse 26 eingesetzt ist. Über ca. 2/3 seiner Länge steht der Kolben 28 aus der Laufbuchse 34 vor und ist in der Pumpenbohrung 24 axial verschieblich geführt und mittels eines Dichtrings (Quadring) 36 abgedichtet. Die Laufbuchse 34 ist ein topfförmiges Umformteil mit einem mit der Laufbuchse 34 einstückigen Laufbuchsenboden 38 an einer Stirnseite und einem durch Bördeln nach innen stehend umgeformten Rand 40 an einem offenen Stirnende. Der nach innen geformte Rand 40 hält den Kolben 28 an einer Ringstufe 42 Verliersicher in der Laufbuchse 34. Abdichtung und axiale Führung des Kolbens 28 erfolgen mit einem Dicht- und Führungsring 44, der auf das aus dem Außenteil 30 des Kolbens 28 vorstehende Innenteil 32 aufgesetzt und zwischen dem Außen- und dem Innenteil 32 axial gehalten ist.
Eine Zuströmung in die Kolbenpumpe 22 erfolgt durch eine Einlassbohrung 46, die die Pumpenbohrung 24 kreuzend im Pumpengehäuse 26 angebracht ist. Aus der Einlassbohrung 46 strömt Fluid (Bremsflüssigkeit) durch Einlasslöcher 48, die im Umfang des Außenteils 30 des Kolbens 28 angebracht sind, in das Außenteil 30 des Kolbens 28 hinein. Aus dem Außenteil 30 gelangt die Zuströmung zur Kolbenpumpe 22 durch ein großflächiges Durchtrittsloch 50, welches in der Stirnwand des Innenteils 32 angebracht ist, zum erfindungsgemäßen Rückschlagventil 10, das in das Innenteil 32 eingesetzt ist. Das Rückschlagventil 10 ist mit seinem Fußring 16 voran in das Innenteil 32 eingesetzt, sein Fußring 16 liegt an der mit dem Durchtrittsloch 50 versehenen Stirnwand des Innenteils 32 an. Es besteht ein Presssitz zwischen dem Fußring 16 des Rückschlagventils 10 und dem Innenteil 32, so dass das Rückschlagventil 10 reibschlüssig durch Klemmkraft im Innenteil 32 befestigt ist. Da der Fußring 16 radial über die Schraubenfeder 12 und die Abschlussscheibe 14 des Rückschlagventils 10 übersteht, besteht ein ringförmiger Mantelraum 52 zwischen dem Rückschlagventil 10 und dem Innenteil 32 des Kolbens 28, so dass durch das Rückschlagventil 10 durchtretendes Fluid aus dem Rückschlagventil 10 austreten kann.
Wie zu Fig. 1 beschrieben, ist das Rückschlagventil 10 bei einem Überdruck auf der Seite seines Fußrings 16, also vom Außenteil 30 in Richtung des Innenteils 32 des Kolbens 28 durchströmbar, wenn im Außenteil 30 der Druck höher als im Innenteil 32, d. h. in der Laufbuchse 34 ist. Dies ist der Fall bei einem Saughub des Kolbens 28 in Richtung aus der Laufbuchse 34 heraus. Wird der Kolben 28 bei einem Förderhub in die Laufbuchse 34 hineinbewegt, ist der Druck in der Laufbuche 34 und damit im Innenteil 32 größer als im Außenteil 30, so dass das Rückschlagventil 10 sperrt und eine Rückströmung aus der Laufbuchse 34 bzw. dem Innenteil 32 in das Außenteil 30 verhindert. Das Rückschlagventil 10 bildet ein Einlassventil der Kolbenpumpe 22.
Als Auslassventil der Kolbenpumpe 22 ist prinzipiell auch das erfindungsgemäße, in Fig. 1 dargestellte Rückschlagventil 10 verwendbar. In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe 22 ist das Auslassventil 54 als herkömmliches, federbelastetes Rückschlagventil mit einer Ventilkugel 56 ausgebildet, die von einer als Schraubendruckfeder ausgebildeten Ventilfeder 58 gegen einen Ventilsitz 60 gedrückt wird. Das Auslassventil 54 ist in einem Sackloch 62 eines Verschlussstopfens 64 angeordnet, der auf einer Außenseite des Laufbuchsenbodens 38 in die Pumpenbohrung 24 eingesetzt ist. Der Verschlussstopfen 64 ist durch eine umlaufende Verstemmung 66 im Pumpengehäuse 26 gehalten. Der Verschlussstopfen 64 hält die Laufbuchse 34 in der Pumpenbohrung 24 und verschließt die Pumpenbohrung 24 auf der Seite des Laufbuchsenbodens 38 druckdicht.
Der Ventilsitz 60 des Auslassventils 54 ist an einer Außenseite des Laufbuchsenbodens 38 an einer Mündung eines Mittellochs 68 im Laufbuchsenboden 38 angebracht. Eine Ausströmung von durch das Auslassventil 54 ausgelassenem Fluid erfolgt durch Radialkanäle 70 zwischen dem Laufbuchsenboden 38 und dem Verschlussstopfen 64 in eine Ringleitung 72, die den Verschlussstopfen 64 zwischen einer Wand der Pumpenbohrung 24 und dem Verschlussstopfen 64 umschließt, und aus der Ringleitung 721n 'eine radial zur Pumpenbohrung 24 im Pumpengehäuse 26 angebrachte Auslassbohrung 74.
Zum Antrieb des Kolbens 28 ist auf dessen aus der Laufbuchse 34 vorstehendem Stirnende ein elektromotorisch rotierend antreibbarer Exzenter 76 angeordnet, gegen dessen Umfang das geschlossene Ende des Kolbens 28 von einer Kolbenrückstellfeder 78 gedrückt wird. Die Kolbenrückstellfeder 78 ist als Schraubendruckfeder ausgebildet, sie ist die Laufbuchse 34 eingesetzt, stützt sich am Laufbuchsenboden 38 ab und drückt gegen die Ringstufe 42 des Kolbens 28 an der Innenseite des Innenteils 32 des Kolbens 28.

Claims (5)

1. Rückschlagventil für eine Kolbenpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (10) einstückig ist, und dass das Rückschlagventil (10) eine wendelförmige Feder (12) aufweist, deren Windungen bei geschlossenem Rückschlagventil (10) aneinander anliegen.
2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (10) ein Abschlusselement (14) aufweist, das an einem Stirnende der Feder (12) angeordnet, das mit der Feder (12) einstückig ist und an dem bei geschlossenem Rückschlagventil (10) eine äußere Windung der Feder (12) anliegt.
3. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (12) einen Fußring (16) aufweist, der an einem Stirnende der Feder (12) angeordnet, der mit der Feder (12) einstückig ist und an dem bei geschlossenem Rückschlagventil (10) eine äußere Windung der Feder (12) anliegt.
4. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einander zugewandte Flächen (20) der Windungen der Feder (12) parallel zueinander sind.
5. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (10) ein Kunststoffspritzteil ist.
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