DE102005059475A1

DE102005059475A1 - Einrichtung zur Druckmittelversorgung

Info

Publication number: DE102005059475A1
Application number: DE200510059475
Authority: DE
Inventors: Martin Hiller; Christoph Markowetz
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2007-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Druckmittelversorgung eines Verbrauchers mit einem fluidischen Druckmittel. Kennzeichnend für die Erfindung ist,
- dass ein Druckbegrenzungsventil in das Gehäuse integriert ist
- dass das Druckbegrenzungsventil aus nicht mehr als zwei, innerhalb eines bestimmten Bereichs axial verschiebbaren Bauteilen besteht
- dass das erste Bauteil aus einem Federelement (3)
- dass das zweite Bauteil aus einem Ventilglied (4) besteht
- dass beide Bauteile in einer im Gehäuse integrierten Ventilkammer (2) angeordnet sind;
- dass die Ventilkammer (2) über einen Zulauf (5) mit der Druckerzeugungseinrichtung (7) verbunden ist;
- dass ein Abschlussstück (6) zur einseitigen Festlegung der axialen Position des Federelements (3) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Druckmittelversorgung eines Verbrauchers mit einem fluidischen Druckmittel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Pumpen zur Förderung von Druckmittel bekannt, so offenbart die DE 44 16 077 A1 eine Flügelzellenpumpe mit einem im Lagergehäuse angeordneten Druckbegrenzungsventil. Druckbegrenzungsventile (DBV) haben die Aufgabe, den Druck des Druckmittels auf einen für das System festgelegten, maximalen Betriebsdruck zu begrenzen. DBVs sind aus diesem Grund nahe der Druckerzeugungseinrichtung, beispielsweise einer Flügelzellen-, Taumelscheiben- oder Kolbenpumpe angeordnet.

Die genannte A1-Schrift offenbart in 2 ein Druckbegrenzungsventil, welches jedoch den Nachteil hat, dass es bauteil- und herstellungsaufwändig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung des maximalen Arbeitsdrucks in der Druckmittelversorgungseinrichtung und des angeschlossenen Verbrauchers vorzuschlagen, bei dem die Fertigungs- und Montagekosten drastisch reduziert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Einrichtung zur Druckmittelversorgung eines Verbrauchers dadurch gelöst, dass zur Bildung der Druckbegrenzungsfunktionalität eine in das Gehäuse integrierte Ventilkammer vorgesehen ist und die in der Ventilkammer angeordneten beweglichen Teile lediglich ein Federelement und ein Ventilglied sind, wobei das Federelement mittels eines Abschlussstücks einseitig axial festgelegt ist und die Ventilkammer über einen Zulauf mit einen Druckerzeugungseinrichtung verbunden ist.

Die axial beweglichen Bauteile der Druckbegrenzungseinrichtung der erfindungsgemäßen Druckmittelversorgungseinrichtung bestehen somit aus nicht mehr als zwei durch Druckeinwirkung verschiebbaren Bauteilen.

Die Vorteile ergeben sich entsprechend der Aufgabenstellung.

Da nur 2 bewegliche Bauteile und ein Abschlussstück zur Realisierung einer Druckbegrenzungsfunktionalität vorgesehen sind, ergeben sich erhebliche Vorteile hinsichtlich des Herstellungs- und Montageaufwands eines integrierten DBV. Hülsen oder Patronen sind nicht erforderlich, da die Ventilkammer selbst wesentlicher Bestandteil zur Realisierung der DBV-Funktionalität ist, sie übernimmt die Lagerung und Führung des Ventilglieds.

Werden Ventilkammer und Zulauf als konzentrische Bohrungen mit einer gemeinsamen Mittelachse in das Gehäusematerial eingebracht, so erreicht man dadurch eine ideale Zentrierwirkung des Ventilglieds der Ventilkammer und des Zulaufs zueinander.

Als weitere besonders bevorzugte Ausführungsform wird angesehen, das Ventilglied auf der der Druckmittelerzeugungseinrichtung zugewanden Seite mit einer kugelförmige Ausprägung und auf der gegenüberliegenden, dem Abschlussstück zugewandten Seite, mit einem zylinderförmigen Hohlraum zu versehen. Der Hohlraum dient zur Aufnahme, Zentrierung und Verhinderung des seitlichen Einknickens des Federelements. Die kugelförmige Ausprägung dient zur druckabhängigen Abdichtung der Ventilkammer gegenüber dem mit der Druckmittelerzeugungseinheit verbundenen Zulauf wobei eine kreisförmige Abdichtkante entsteht, wenn das Ventilglied am Übergang der Ventilkammer zum Zulauf anliegt. Das Ventilglied ist in der Ventilkammer innerhalb eines bestimmten Bereichs axial verschiebbar. Die Grenzen des Bereichs sind dabei durch die Position des Abschlussstücks und der gebildeten Abdichtkante festgelegt.

Eine weitere Ausführungsvariante sieht die Verwendung einer Stahl- oder Aluminium-Legierung als Werkstoff für das Ventilglied vor.

Werden diese Materialien als Werkstoffe verwendet, so wird es besonders vorteilhaft angesehen, das Ventilglied als einteiliges Bauteil unter Verwendung eines Tiefzieh-Verfahrens auszuführen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, als Werkstoff für das Ventilglied ein Kunststoff- oder Kunststoffverbundmaterial zu verwenden. In diesem Fall wird es als besonders vorteilhaft angesehen, das Ventilglied als ein einteiliges Kunststoff-Spritzgussteil auszuführen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung überwindet die in der Fachwelt vorherrschende Meinung, dass sich eine Stahl-Legierung als Material für das Ventilglied nicht in Verbindung mit einem weicheren Al-Druckguss-Gehäuse zur Bildung einer Abdichtkante kombinieren lasse, das sich das Ventilglied in das Gehäusematerial „eingraben" würde. Versuche mit 20000 Lastwechselzyklen haben jedoch gezeigt, dass sich das durch den Fachmann befürchtete „Eingraben" des Ventilglieds in der erfindungsgemäßen Anordnung in das Gehäusematerial entgegen der Erwartung nicht einstellt.

Aufgrund dieser Erkenntnis wird gemäß Anspruch 7 vorgeschlagen, als Werkstoff des Ventilglieds eine Stahl-Legierung, beispielsweise Dc 04 EN 10139, und in Kombination hierzu als Werkstoff des Gehäusematerials eine Aluminium-Verbindung, beispielsweise Al Cu Mg Pb F 37, einzusetzen. Dieser, auf Aluminium basierende Werkstoff, eignet sich besonders für größere Gehäusebaugruppen, die mit dem Druckguss-Verfahren hergestellt werden.

Im Folgenden wird die Funktionsweise anhand des in 1 schematisch gezeigten Ausführungsbeispiels beschrieben:
In einem Gehäuse 9 einer Druckmittelversorgungseinrichtung 1 ist ein integriertes Druckbegrenzungsventil vorgesehen. Dargestellt ist der „geschlossene" Zustand des DBVs. Eine Ventilkammer 2 dient zur Aufnahme eines Federelements 3 und eines Ventilglieds 4.
Über einen Zulauf 5 ist die Ventilkammer 4 mit einer Druckerzeugungseinrichtung 7 verbunden, die Druckerzeugungseinrichtung 7 entnimmt dabei das fluidische Druckmittel aus einem Tank 8 und führt es über eine nicht dargestellte fluidische Verbindung den an der Druckmittelversorgungseinrichtung 1 angeschlossenen Verbrauchern zu. Der Zulauf 5 wird in der Regel als eine kurze Verbindung zur Druckerzeugungseinrichtung ausgeführt.
Das Ventilglied 4 weist einen zylinderförmigen Hohlraum zur Aufnahme und Führung des Federelements 3 auf. Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine kugelförmige Ausprägung vorgesehen, welche zur Bildung einer kreisförmigen Abdichtkante zwecks Abdichtung der Ventilkammer 3 gegenüber dem Zulauf 5 und damit der Druckerzeugungseinrichtung 7 dient.
Das Ventilglied 4 und das Federelement 3 sind axial in der Ventilkammer in gewissen Grenzen verschiebbar. Das Federelement 3 ist einseitig mittels eines Abschlussstücks 6 festgelegt. Entsprechend der Größe der Oberfläche der kugelförmigen Ausbildung des Ventilgliedes 4 und in Abhängigkeit des Drucks des fluidischen Mittels wirkt entsprechend der Formel P = F/A eine Kraft gegen die durch das Federelement 4 auf das Ventilglied 4 gemäß der Federkennlinie einwirkenden Kraft. Entsprechend diesem Kräfteverhältnis öffnet und schließt sich das Ventil. Öffnet sich das Ventil wird das fluidische Druckmittel mittels eines nicht dargestellten Rückleitung zum Tank 8 abgeführt. Dies kann durch eine hierfür vorgesehene Öffnung im Abschlussteil 6 erfolgen oder durch eine ebenfalls nicht dargestellte, mit der Ventilkammer in Verbindung befindlichen Bohrungen.

1: Druckmittelversorgungseinrichtung
2: Ventilkammer
3: Federelement
4: Ventilglied
5: Zulauf
6: Abschlussstück
7: Druckerzeugungseinrichtung
8: Tank
9: Gehäuse

Claims

Einrichtung zur Druckmittelversorgung (1) eines Verbrauchers mit einem Gehäuse (9), einer Druckerzeugungseinrichtung (7) zur Erzeugung eines fluidischen Drucks welches zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass ein Druckbegrenzungsventil in das Gehäuse (9) integriert ist; – dass das Druckbegrenzungsventil aus nicht mehr als zwei, innerhalb eines bestimmten Bereichs axial verschiebbaren Bauteilen besteht – dass das erste Bauteil aus einem Federelement (3) – dass das zweite Bauteil aus einem Ventilglied (4) besteht – dass beide Bauteile in einer im Gehäuse integrierten Ventilkammer (2) angeordnet sind; – dass die Ventilkammer (2) über einen Zulauf (5) mit der Druckerzeugungseinrichtung (7) verbunden ist; – dass ein Abschlussstück (6) zur einseitigen Festlegung der axialen Position des Federelements (3) vorgesehen ist;
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Abschlussstück (6) zugewandte Seite des Ventilglieds einen zylinderförmigen Hohlraum zur Aufnahme und Führung des Federelements (3) und auf der gegenüberliegenden Seite eine kugelförmige Ausprägung zur Abdichtung der Ventilkammer (2) gegenüber dem mit einer Druckerzeugungseinrichtung (7) in Verbindung stehenden Zulaufs (5) aufweist, wobei die Abdichtung mittels einer im wesentlichen kreisförmig ausgebildeten Abdichtkante erfolgt.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff des Ventilglieds (4) eine Stahl- oder Aluminiumlegierung vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied als ein mittels Tiefziehung hergestelltes, einteiliges Bauteil ausgeführt ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff des Ventilglieds (4) ein Kunststoff- oder Kunststoffverbundmaterial vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied als ein mittels Spritzguss hergestelltes, einteiliges Bauteil ausgeführt ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkstoff des Gehäuses (9) eine Aluminiumlegierung und als Werkstoff des Ventilglieds (4) eine Stahllegierung vorgesehen ist.