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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Ventil, insbesondere einer hydraulischen Kolbenpumpe, mit einem Ventilsitz, in dem eine Ventilöffnung ausgebildet ist und der eine Vorder- und eine Rückseite aufweist, einem Ventilschließkörper, der auf der Vorderseite des Ventilsitzes zum wahlweisen Öffnen und Schließen der Ventilöffnung angeordnet ist, und einem Rückstellmittel, das auf der Vorderseite des Ventilsitzes angeordnet ist und den Ventilschließkörper gegen den Ventilsitz drängt. Ferner betrifft die Erfindung eine hydraulische Kolbenpumpe und ein Fahrzeugbremssystem.
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Hydraulische Kolbenpumpen, wie beispielsweise von Fahrzeugbremssystemen, weisen in der Regel als Ein- und Auslassventile Kugelventile auf, da diese relativ kostengünstig herzustellen sind.
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Ein solches Ventil in Form eines Kugelventils ist gewöhnlich in einem Ventilgehäuse angeordnet, das auf einer Halterung eines in einem Zylinder ein- und ausfahrbaren Kolbens festgespannt ist. Das Einlassventil ist dazu vorgesehen, dass Fluid mittels einer Hubbewegung des Kolbens durch eine Einlassvorrichtung in einen Druckbereich im Inneren des Zylinders gesaugt werden kann. Durch das Auslassventil wird sodann das Fluid unter Druck aus dem Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit gefördert.
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Das Ventilgehäuse ist in der Regel becherförmig als ein Käfig gestaltet, in dessen Inneren sich eine schraubenförmige Rückstellfeder befindet, welche gegen einen kugelförmigen Schließkörper drängt. Der kugelförmige Schließkörper liegt dadurch an einem Ventilsitz an, der an der Stirnseite des Kolbens ausgebildet ist.
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Wenn der Kolben mittels einer Rückstellfeder aus dem Zylinder herausgedrückt wird, so wird also der Schließkörper des Einlassventils von dem Ventilsitz gegen die Kraft der Rückstellfeder abgehoben, da ein Unterdruck im Zylinderaufgebaut wird. Bei dieser Bewegung des Kolbens wird das Einlassventil geöffnet und Fluid wird über die Einlassvorrichtung in den Druckbereich eingesaugt.
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Wenn der Kolben in den Zylinder mittels eines Exzenters hineingedrückt wird, so schließt sich das Einlassventil und das Auslassventil wird geöffnet, indem dort der Schließkörper entgegen einer Federkraft abgehoben wird. Das Fluid wird aus dem Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit gefördert.
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DE 10 2008 043 841 A1 offenbart ein Kugelventil, insbesondere ein Hochdruckventil für Hochdruckpumpen von Brennstoffeinspritzanlagen, mit einer Ventilkugel und einer Ventilsitzfläche, wobei die. Ventilkugel zum Unterbrechen einer Verbindung zwischen einem Zulauf und einem Ablauf mit der Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Die Ventilkugel ist dabei mittels einer schraubenförmigen Rückstellfeder gegen die Ventilsitzfläche gedrängt.
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Des Weiteren offenbart
DE 10 2004 028 889 A1 eine Kolbenpumpe zur Förderung von Hydraulikfluid, mit einem Zylinderelement, einem im Zylinderelement hin- und herbewegbaren Kolben und einem Kolbenraum, in welchem das Hydraulikfluid mittels des Kolbens druckbeaufschlagbar ist. Ferner umfasst die Kolbenpumpe ein Auslassventil und ein schlitzgesteuertes Einlassventil. Bei dem Auslassventil ist eine Ventilkugel als Schließkörper mittels einer scheibenförmigen Rückstellfeder gegen einen zugehörigen Ventilsitz gedrängt.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist ein Ventil, insbesondere einer hydraulischen Kolbenpumpe, mit einem Ventilsitz, in dem eine Ventilöffnung ausgebildet ist und der eine Vorder- und eine Rückseite aufweist, einem Ventilschließkörper, der auf der Vorderseite des Ventilsitzes zum wahlweisen Öffnen und Schließen der Ventilöffnung angeordnet ist, und einem Rückstellmittel, das auf der Vorderseite des Ventilsitzes angeordnet ist und den Ventilschließkörper gegen den Ventilsitz drängt, geschaffen, wobei das Rückstellmittel als eine Brückenfeder gebildet ist.
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Die hydraulische Kolbenpumpe umfasst vorzugsweise einen zylindrischen Kolben, der in einem Innenraum eines Zylinders ein- und ausfahrbar gelagert ist. Im Innenraum des Zylinders ist ein mit einem Fluid gefüllter Druckbereich vorgesehen und abgedichtet. 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.
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Unter einem Fluid ist vorliegend ein Gas oder auch eine Hydraulikflüssigkeit zu verstehen, wie etwa eine Hydraulikflüssigkeit auf Mineralöl- oder Glycolbasis.
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Das Einlassventil und/oder Auslassventil ist vorteilhaft als ein erfindungsgemäßes Ventil gestaltet. Das erfindungsgemäße Ventil weist einen Ventilsitz mit einer Ventilöffnung, einen Ventilschließkörper und ein Rückstellmittel auf, welches den Ventilschließkörper mittels einer Rückstellkraft gegen den Ventilsitz drängt. Der Ventilsitz umfasst eine Vorder- und eine Rückseite, wobei der Ventilschließkörper sowie das Rückstellmittel auf der Vorderseite des Ventilsitzes angeordnet sind. Unter der Rückseite des Ventilsitzes ist die Seite zu verstehen, auf der das Fluid in die Ventilöffnung hineinströmt und unter der Vorderseite die Seite, an der das Fluid aus der Ventilöffnung herausströmt. Der Ventilschließkörper und das Rückstellmittel sind kräfteübertragend miteinander verbunden. Das Rückstellmittel ist stets bestrebt, den Ventilschließkörper gegen den Ventilsitz zu drängen und so die Ventilöffnung zu verschließen.
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Während des Ausfahrens des Kolbens aus dem Zylinder wird Fluid durch das Einlassventil infolge des erzeugten Unterdrucks in den Druckbereich gesaugt. Dabei wird der Ventilschließkörper entgegen der vom Rückstellmittel ausgeübten Rückstell- bzw. Druckkraft vom Ventilsitz über eine bestimmte Strecke abgehoben und das Fluid strömt durch die Ventilöffnung in den Druckbereich. Das Auslassventil ist während des Ausfahrens des Kolbens aus dem Zylinder im Wesentlichen fluiddicht verschlossen.
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Beim Einfahren des Kolbens in den Zylinder ist das Einlassventil geschlossen; das Rückstellmittel drängt den Ventilschließkörper auf den Ventilsitz, so dass die Ventilöffnung im Wesentlichen fluiddicht verschlossen ist. Infolge des im Druckbereich erzeugten Drucks wird der Ventilschließkörper des Auslassventils entgegen der Rückstellkraft des Rückstellmittels abgehoben und die Ventilöffnung ist geöffnet. Fluid strömt sodann aus dem Druckbereich entlang des Auslassventils in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit.
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Erfindungsgemäß ist das Rückstellmittel als eine Brückenfeder gestaltet. Diese Brückenfeder ist insbesondere länglich bzw. stab- oder stegförmig ausgebildet und weist zwei Enden bzw. Endbereiche auf, die einen Mittelbereich einschließen. Die Brückenfeder überspannt den Ventilschließkörper brückenartig und kommt mit den beiden Endbereichen auf einer Auflagefläche eines Ventilgehäuses bzw. Ventildeckels zu liegen.
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Die Brückenfeder umfasst vorzugsweise drei Lagerstellen bzw. Kraftübertragungsknoten, nämlich jeweils einen an den jeweiligen Enden bzw. Endbereichen und einen zwischen diesen Enden, im so genannten Mittelbereich. Hierbei fungieren die beiden Knoten an den beiden Enden vorzugsweise als je ein Loslager und der zwischen diesen beiden Enden angeordnete Knoten als ein Festlager oder als eine feste Einspannung.
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Im Festlager ist die Brückenfeder vorteilhaft mit dem Ventilschließkörper ortsfest verbunden. An den jeweiligen Enden liegt die Brückenfeder vorzugsweise lose an der Auflagefläche an, im Falle eines Einlassventils beispielsweise an einem Absatz eines Ventilkäfigs oder im Falle eines Auslassventils beispielsweise an einem Absatz des Ventildeckels. Im Bereich der beiden Loslager ist die Brückenfeder somit in ihrer Bewegung in einem Freiheitsgrad und im Festlager in zwei Freiheitsgraden bzw. im Falle einer festen Einspannung in drei Freiheitsgraden eingeschränkt. Die Brückenfeder kann auch am Ventilkäfig oder am Ventildeckel eingelegt oder eingerastet und somit über den Einbauraum vorgespannt sein. Somit ist insbesondere eine einfache Vormontage möglich.
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Die erfindungsgemäße Brückenfeder bildet in Verbindung mit dem Ventilschließkörper und den beiden Auflageflächen an den Endbereichen ein so genanntes Masse-Feder-System. Die Kraftübertragungsknoten werden in diesem System auch als Masseknoten bezeichnet, wobei die beiden Masseknoten, die durch die beiden Loslager gebildet werden, über einen Brückenfederabschnitt benachbart zum Festlager bzw. zur festen Einspannung liegen.
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Wenn der Ventilschließkörper infolge eines erzeugten Sogs bzw. Drucks vom Ventilsitz abgehoben wird, das heißt dieser Sog bzw. Druck größer ist als die Rückstellkraft der Feder, so wird die Brückenfeder deformiert. Die Ventilöffnung wird geöffnet und Fluid kann durch das Ventil strömen. Die beiden Endbereiche der Brückenfeder drücken dabei gegen die Auflagefläche und der mittlere Masseknoten, in dem die Feder mit dem Ventilschließkörper verbunden ist, wird um einen bestimmten Hub verschoben. Dieser Masseknoten nimmt dabei eine definierte potenzielle Energie auf. Beim Abheben des Ventilschließkörpers vom Ventilsitz verformt sich also das Rückstellmittel entsprechend der zurückgelegten Strecke des Ventilschließkörpers. Im Ruhezustand drängt die Feder den Ventilschließkörper gegen den Ventilsitz und verschließt die Ventilöffnung im Wesentlichen fluiddicht.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das erfindungsgemäße Ventil zum einen einen guten fluiddichten Verschluss, das heißt ein leichtes und gutes Schließverhalten, gewährleistet und auch bei geringen Drücken schnell und exakt anspricht. Zum anderen ist die Brückenfeder kostengünstig herzustellen und weist ein geringes Eigengewicht auf; es ist ein neuartiges Ventil geschaffen, welches keine komplex zu montierende schraubenförmige Rückstellfeder erfordert, die in einem Ventilkäfig zu haltern ist. Aufgrund des sehr einfachen Aufbaus des erfindungsgemäßen Ventils können die Produktionskosten gesenkt werden.
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Ferner erfordert das erfindungsgemäße Ventil einen relativ kleinen Einbauraum, da die Feder in Form einer Brückenfeder lediglich geringe Dimensionen aufweist. Eine Verbesserung der Funktionalität des Ventils wird durch eine Reduzierung des erforderlichen. Einbauaums für das genannten Masse-Feder-Systems erreicht. Hierdurch kann insbesondere der Bauraum für ein Pulsationsdämpfungselement vergrößert werden, wodurch ein Druckpulsationsniveau der Kolbenpumpe vermindert werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventils ist die Brückenfeder als ein Rundstab, insbesondere als ein Federdraht, gestaltet.
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Die Brückenfeder besteht bevorzugt aus einem Federstahl, wie etwa aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung. Sie weist insbesondere die Form eines im Wesentlichen geraden und langgestreckten Stabs oder Drahts mit einem relativ geringen Durchmesser auf.
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Der Rundstab, der vorzugsweise als ein Federdraht gestaltet ist, überspannt den Ventilschließkörper auf der der Ventilöffnung abgewandten Seite brückenartig. Dabei ist der Rundstab am Ventilschließkörper mittels eines Festlagers oder einer festen Einspannung ortsfest gehaltert. An seinen beiden Enden liegt der Rundstab an einer Auflagefläche des Ventilgehäuses oder des Ventildeckels lose an oder ist dort eingerastet. Während des Abhebens des Ventilschließkörpers vom Ventilsitz deformiert sich die Feder entsprechend des zurückgelegten Wegs des Ventilschließkörpers.
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Vorteilhafterweise ist hiermit ein Rückstellmittel geschaffen, das sehr kostengünstig herzustellen ist und ein geringes Eigengewicht aufweist.
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Gemäß einer alternativen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventils ist die Brückenfeder als eine Blattfeder gestaltet.
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Alternativ kann die Feder als eine ebene langgestreckte Biegefeder, wie eine Blattfeder gestaltet sein. Die Blattfeder besteht bevorzugt aus einem flachen Metallband, das bogenförmig vorgespannt ist. Die Blattfeder ist besonders einfach im Ventil zu montieren. Die Feder besteht auch hier bevorzugt aus einem Federstahl, wie etwa aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung ist die Brückenfeder am Ventilschließkörper in einer Aufnahmeeinrichtung gehaltert.
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Die Aufnahmeeinrichtung ist mit dem Ventilschließkörper ortsfest verbunden, vorzugsweise als ein mit dem Ventilschließkörper einstückig vorliegendes Spritzgussteil gefertigt. Die Aufnahmeeinrichtung kann beispielsweise die Form einer absatzförmigen Erhebung aufweisen, die vorzugsweise von einer schlitzförmigen Aussparung bzw. Querbohrung durchbrochen ist.
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Die Aufnahmeeinrichtung ist auf einer Oberfläche des Ventilschließkörpers angeordnet, die dem Ventilsitz abgewandt ist. Die Brückenfeder kann in die schlitzförmige Ausnehmung bzw. Bohrung beispielsweise eingerastet, eingepresst, eingeclippst, eingeschoben oder lediglich lose eingelegt sein. Die Aufnahmeeinrichtung kann somit für die Brückenfeder als ein Festlager oder auch eine feste Einspannung dienen.
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Wenn die Brückenfeder beispielsweise mit der Aufnahmeeinrichtung ortsfest verbunden ist, so wird eine vormontierte Baugruppe, nämlich eine Einheit aus dem Ventilschließkörper und der Brückenfeder, zur Verfügung gestellt, die als solche handhabbar ist. Diese Baugruppe ist mit dem Ventilsitz auf einfache und kostengünstige Art und Weise zusammenfügbar.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventils umfasst der Ventilschließkörper ein in die Ventilöffnung ragendes Positionierungselement.
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Bei einer derartigen Weiterbildung ist auf der Seite des Ventilschließkörpers, die der Ventilöffnung zugewandt ist, ein vorzugsweise zylinderförmiger Absatz bzw. Abschnitt angeordnet, der im Inneren der Ventilöffnung aufgenommen ist. Das Positionierungselement ist in die Ventilöffnung vorzugsweise lose eingelegt. Es ist dabei von einer inneren Wandung der Ventilöffnung beabstandet und bewerkstelligt, dass das Fluid bei abgehobenem Ventilschließkörper zwischen der inneren Wandung der Ventilöffnung und einer äußeren Wandung des Positionierungselements durch die Ventilöffnung hindurchströmen kann. Das Positionierungselement ist vorzugsweise mit dem Ventilschließkörper einstückig geformt. Der Ventilschließkörper ist somit derart frei gelagert, dass er beim Schließvorgang exakt auf den Ventilsitz zurückgeführt wird.
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Dem Positionierungselement kommt dabei die Aufgabe zu, den Ventilschließkörper radial und/oder axial zum Ventilsitz bzw. zur Ventilöffnung zu führen bzw. zu positionieren.
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Um den Ventilschließkörper radial zum Ventilsitz, das heißt zur Ventilöffnung, zu positionieren bzw. während des Hubs in der gewünschten radialen Positionierung zu führen, weist das Positionierungselement insbesondere einen. zylinderförmigen Absatz auf, der relativ eng an der inneren Wandung der Ventilöffnung anliegt. Wenn der Ventilschließkörper während des Öffnens des Ventils vom Ventilsitz abgehoben wird, so führt das Positionierungselement den Ventilschließkörper, so dass dieser in radialer Richtung im Wesentlichen nicht verrutscht und während eines Schließvorgangs des Ventils wieder seine ursprüngliche Position einnimmt.
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Bei einer axialen Positionierung des Ventilschließkörpers zum Ventilsitz weist das Positionierungselement insbesondere einen verlängerten zylinderförmigen Absatz auf, der weniger eng an der inneren Wandung der Ventilöffnung anliegen kann als bei einer radialen Positionierung. Der verlängerte zylinderförmige Absatz kann insbesondere durch die Ventilöffnung hindurchragen und auf diese Weise gewährleisten, dass der Ventilschließkörper beim Abheben vom Ventilsitz geführt wird.
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In einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung umfasst das Positionierungselement ein Einrastelement, das an der Rückseite des Ventilsitzes eingerastet ist.
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Vorliegend ist das Einrastelement elastisch ausgebildet und mit dem Positionierungselement vorzugsweise einstückig gebildet. Der Ventilschließkörper ist also auf der Vorderseite des Ventilsitzes angeordnet und über das Positionierungselement, das durch die Ventilöffnung hindurchragt, mit dem Einrastelement verbunden. Das Einrastelement ist auf der Rückseite des Ventilsitzes, vorzugsweise lose, angeordnet.
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Der Ventilschließkörper ist so nicht nur lediglich lose in die Ventilöffnung eingelegt, sondern dort verliersicher montiert. Der Ventilschließkörper kann somit mit dem Ventilsitz eine vormontierte Baugruppe bilden, die einfach während eines Zusammenfügeprozesses der hydraulischen Kolbenpumpe handhabbar ist.
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Das Einrastelement gewährleistet insbesondere, vorzugsweise über ein hinreichend lang ausgestaltetes Positionierungselement, dass der Ventilschließkörper über einen vorbestimmten Hub vom Ventilsitz abhebbar ist, ohne dass das Einrastelement diesen Hub behindert oder einschränkt. Das Einrastelement wirkt also vorzugsweise nicht als eine Rückstellfeder, die auf den Ventilschließkörper eine Zugkraft ausübt.
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Das Einrastelement ist insbesondere derart gestaltet, dass es auf der Rückseite des Ventilsitzes eingeklippst ist. Hierzu umfasst das Einrastelement bevorzugt zwei elastisch voneinander abgespreizte Schenkel. Wenn das Einrastelement am Ventilsitz montiert wird, so wird das Einrastelement von der Vorderseite des Ventilsitzes her durch die Ventilöffnung gesteckt. Hierbei werden die elastisch ausgebildeten Schenkel zusammengedrückt. Wenn das Einrastelement auf der Rückseite des Ventilsitzes angeordnet ist, dann klappen die Schenkel elastisch auf und halten den Ventilschließkörper verliersicher am Ventilsitz.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventils ist der Ventilschließkörper als ein Spritzgussteil gestaltet.
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Eine derartige Weiterbildung kann insbesondere einstückig mit einem Positionierungs- und Einrastelement als Spritzformteil ausgebildet sein. Eine solche spritzgegossene Kunststoffeinheit kann aufgrund ihrer Form besonders gut vorwärts auf einen Ventilsitz und in eine hydraulische Kolbenpumpe montiert werden. Sie ist im Herstellungsprozess einfach mit weiten Bauteilen, insbesondere der Brückenfeder, zusammenzufügen. Zudem ist ein solches Ventil robust und kostengünstig herstellbar.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ventils ist der Ventilschließkörper plattenförmig gestaltet.
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Ein derartiges Ventil stellt einen plattenförmigen Ventilschließkörper zur Verfügung, der im Vergleich zu einem kugelförmigen Ventilschließkörper eine relativ geringe Höhe bzw. Dimension. aufweist. Aufgrund der geringeren Höhe eines solchen Ventilschließkörpers kann ein Einlass- und/oder Auslassventil geschaffen werden, das ein sehr geringes Totvolumen aufweist, wodurch der Wirkungsgrad der hydraulischen Kolbenpumpe gesteigert wird.
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Der Ventilschließkörper kann auch wahlweise als eine Kugelkalotte, das heißt als ein bestimmtes Kugelsegment bzw. bestimmter Kugelabschnitt, als eine Halbkugel oder auch als ein Kegel gestaltet sein.
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Des Weiteren ist die Aufgabe gemäß der Erfindung mittels einer hydraulischen Kolbenpumpe mit einem erfindungsgemäßen Ventil gelöst.
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Die erfindungsgemäße hydraulische Kolbenpumpe umfasst einen Zylinder und einen in dem Zylinder ein- und ausfahrbar gelagerten Kolben. Im Innenraum des Zylinders ist ein mit einem Fluid gefüllter Druckbereich gebildet. 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 hingegen das Fluid über ein Auslassventil vom Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit.
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Das Einlass- und/oder Auslassventil ist in vorteilhafter Weise als ein erfindungsgemäßes Ventil gemäß den oben genannten Merkmalen und Vorteilen gestaltet. Ein solches Ventil gewährleistet zum einen eine hohe Robustheit und ein gutes Abdichtverhalten. Zum anderen ist ein derartiges Ventil kostengünstig herstellbar und einfach in die hydraulische Kolbenpumpe zu integrieren. Insbesondere erfordert das erfindungsgemäße Rückstellmittel in Form einer Brückenfeder lediglich einen geringen Einbauraum. Hierdurch kann beispielsweise einem in der Kolbenpumpe vorgesehenen Pulsationsdämpfungselement mehr Einbauraum zur Verfügung gestellt werden, was zu einem verbesserten Dämpfungsverhalten der hydraulischen Kolbenpumpe führt.
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Schließlich ist ein Fahrzeugbremssystem mit einer erfindungsgemäßen hydraulischen Kolbenpumpe zur Verfügung gestellt.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeugbremssystem umfasst eine hydraulische Kolbenpumpe mit einem erfindungsgemäßen Ventil gemäß den oben erläuterten Merkmalen und Vorteilen.
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Ein 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 robuste und gleichzeitig kostengünstig herzustellende Ventile aufweisen, die eine hohe Dichtigkeit gewährleisten und eine optimale Funktion des Bremssystems bei einer langen Laufleistung zur Verfügung stellen. Insbesondere erweist sich ein geringes Druckpulsationsniveau als vorteilhaft.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung. anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert: Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ventils,
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2 eine Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Ventilschließkörpers mit einer Brückenfeder,
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3 die Ansicht III gemäß 2, und
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4 den Längsschnitt IV gemäß 2 und 3.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt ein Ventil 10 einer hydraulischen Kolbenpumpe eines Fahrzeugbremssystems. Das Ventil 10 umfasst einen Ventilsitz 12, in dem eine kreisförmige Ventilöffnung 14 ausgebildet ist, und einen Ventilschließkörper 16, der die Ventilöffnung 14 wahlweise öffnet und verschließt. Der Ventilschließkörper ist plattenförmig und einstückig als Kunststoff-Spritzgussteil geformt und umfasst ein Positionierungselement 18, ein Einrastelement 20 und eine Aufnahmeeinrichtung 22 zum Haltern eines Rückstellmittels 24, das den Ventilschließkörper 16 mit einer Rückstellkraft beaufschlagt und gegen den Ventilsitz 12 drängt.
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Das erfindungsgemäße Ventil 10 ist vorliegend als ein Einlassventil 10 der hydraulischen Kolbenpumpe gestaltet. Die hydraulische Kolbenpumpe umfasst einen in einem Zylinder ein- und ausfahrbaren Kolben, der mittels eines Exzenters angetrieben wird. Wenn der Kolben aus dem Zylinder herausfährt, so wird in einem Druckbereich im Inneren des Zylinders ein Unterdruck erzeugt. Wenn dieser Unterdruck größer ist als die auf den Ventilschließkörper 16 ausübte Rückstellkraft, dann wird der Ventilschließkörper 16 vom Ventilsitz 12 abgehoben und Fluid strömt von einem Fluideinlass durch die Ventilöffnung 14 in den Druckbereich. Beim Hinfahren des Kolbens in den Zylinder wird das Fluid im Druckbereich druckbeaufschlagt und gegen den Ventilschließkörper 16 des Auslassventils 10 gedrängt. Wenn der auf den Ventilschließkörper 16 ausgeübte Druck größer ist als die Rückstellkraft des Rückstellmittels 24, so wird der Ventilschließkörper 16 vom Ventilsitz 12 abgehoben und das Fluid in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit geleitet.
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Der Ventilsitz 12 weist eine Vorder- und eine Rückseite 26, 28 auf, wobei die Vorderseite 26 als die Seite definiert ist, auf der das Fluid, im Vorliegenden eine Bremsflüssigkeit, in die Ventilöffnung 14 hineinströmt, und die Rückseite 28 als die Seite, auf der das Fluid aus der Ventilöffnung 14 herausströmt.
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Das Rückstellmittel 24 und ein plattenförmigen Abschnitt 30 des Ventilschließkörpers 16 sind auf der Vorderseite 26 des Ventilsitzes 12 angeordnet. Dabei übt das Rückstellmittel 24, das erfindungsgemäß als eine Brückenfeder 24 gestaltet ist, auf den Ventilschließkörper 16 eine Druckkraft auf, so dass der Ventilschließkörper 16 im Ruhezustand gegen den Ventilsitz 12 gedrückt wird. Der Bereich, in dem der Ventilschließkörper 16 auf dem Ventilsitz 12 aufliegt, bildet eine Dichtfläche 32, die einen im Wesentlichen fluiddichten Verschluss des Ventils 10 bewerkstelligt.
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Die Brückenfeder 24 ist als ein Rundstab, nämlich als ein Federdraht 24, gebildet, der zwei Endbereiche 34, 36 und einen Mittelbereich 38 umfasst. Der Federdraht 24 ist im Mittelbereich 38 von der Aufnahmeeinrichtung 22 des Ventilschließkörpers 16 aufgenommen (vgl. auch 2). Die Aufnahmeeinrichtung 22 weist eine absatzförmige Erhebung 46 auf der Oberfläche des Ventilschließkörpers 16 auf, die dem Ventilsitz 12 abgewandt ist. Diese Erhebung 46 ist von einer schlitzartigen Queröffnung 48 durchbrochen (vgl. auch 2). Der Federdraht 24 ist in dieser Queröffnung 48 eingeclippst, das heißt dort ortsfest verbunden. Die Aufnahmeeinrichtung 22 bildet für die Brückenfeder 24 somit ein so genanntes Festlager. Sie beschränkt die Bewegungsrichtungen der Brückenfeder 24 in drei Freiheitsgraden.
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Infolge der ortsfesten Verbindung des Ventilschließkörpers 16 mit dem Federdraht 24 wird eine vormontierte Baugruppe 50, das heißt eine Einheit 50 zur Verfügung gestellt, die als solche handhabbar ist (vgl. 2). Diese Einheit 50 kann mit dem Ventilsitz 12 während der Montage der Kolbenpumpe auf eine einfache Art und Weise zusammengefügt werden.
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Der Federdraht 24 überspannt den Ventilschließkörper 16 brückenartig und ist mit den beiden Endbereichen 34, 36 an einer Auflagefläche 40 gelagert, die als ein Loslager fungiert. Diese Auflagefläche 40 ist in einem Absatz 42 eines Ventildeckels 44 zur Verfügung gestellt. Der Federdraht 24 ist also in einem Einbauraum über den Ventildeckel 44 und den Ventilschließkörper 16 vorgespannt.
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Wenn der Ventilschließkörper 16 vom Ventilsitz 12 abgehoben wird, das heißt der vom Fluid ausgeübte Druck größer ist als die Rückstellkraft der Brückenfeder 24, so wird die Feder 24 deformiert. Die beiden Endbereiche 34, 36 drücken dabei gegen die Anlagefläche 40 und der Mittelbereich 38 wird um einen durch die Spannkraft der Feder 24 definierten Hub verschoben. Während des Abhebens des Ventilschließkörpers 16 vom Ventilsitz 12 verformt sich also die Brückenfeder 24 entsprechend der zurückgelegten Strecke des Ventilschließkörpers 16.
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Auf der der Ventilöffnung 14 zugewandten Seite des Ventilschließkörpers 16 ist das Positionierungselement 18 in Form eines zylinderförmigen Absatzes angeordnet, der im Inneren der Ventilöffnung 14 aufgenommen ist. Das Positionierungselement 18 ist von einer inneren Wandung 52 der Ventilöffnung 14 beabstandet und gewährleistet, dass das Fluid bei angehobenen Ventilschließkörper 16 zwischen der inneren Wandung 52 der Ventilöffnung 14 und dem Positionierungselement 18 hindurchströmen kann. Dem Positionierungselement 18 kommt die Aufgabe zu, den Ventilschließkörper in axialer Richtung während des Öffnens und Schließens des Ventils 10 zu führen und insbesondere im geschlossenen Zustand des Ventils 10 exakt auf der Dichtfläche 32 zu positionieren.
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Das Positionierungselement 18 ragt durch die Ventilöffnung 14 hindurch. An seinem Endabschnitt, nämlich auf der Rückseite 28 des Ventilsitzes 12, ist das Einrastelement 20 angeordnet. Das Einrastelement 20 ist mittels zwei voneinander abgespreizten Schenkeln 54, die elastisch zueinander ausgebildet sind, auf der Rückseite 28 des Ventilsitzes 12 eingeklippst. Wenn das Einrastelement 20 bei der Montage des Ventils 10 durch die Ventilöffnung 14 hindurchgesteckt wird, so werden die beiden Schenkel 54 zusammengedrückt. Wenn das Einrastelement auf der Rückseite 28 des Ventilsitzes 12 angeordnet ist, dann klappen die Schenkel 54 wieder auseinander. Über das Einrastelement 20 ist der Ventilschließkörper 16 somit verliersicher am Ventilsitz 12 zu einer Baugruppe montiert.
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In den 2 bis 4 ist der Ventilschließkörper 16 gemäß 1 dargestellt. Der Ventilschließkörper 16 weist jedoch kein Einrastelement 20 auf, sondern ein verkürzt ausgebildetes Positionierungselement 18. Dieses Positionierungselement 18 ist lose in die Ventilöffnung 14 eingelegt und ragt über einen bestimmten Abschnitt 56 in die Ventilöffnung 14 hinein (vgl. insbesondere 4). Das Positionierungselement liegt vorliegend mit seinem zylinderförmigen Absatz 42 enger an der inneren Wandung 52 der Ventilöffnung 14 an, als im Ausführungsbeispiel gemäß 1. Hierdurch erfolgt insbesondere eine Positionierung des Ventilschließkörpers 16 in radialer Richtung. Der Ventilschließkörper 16 ist zum einen frei gelagert und findet zum anderen beim Schließen des Ventils 10 exakt auf die Dichtfläche 32.
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Es ist somit ein kostengünstiges und robustes Ventil 10 geschaffen, das eine gute Dichtwirkung bei einem schnellen Schließverhalten gewährleistet und einfach in eine hydraulische Kolbenpumpe zu integrieren ist. Die Brückenfeder 24 weist lediglich geringe Dimensionen auf, wodurch nur ein geringer Bauraum zur Integration der Feder 24 im Ventil 10 benötigt wird. Der Einbauraum ist minimiert.
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Das erfindungsgemäße Ventil 10 ist vorliegend als ein Plattenventil 10 veranschaulicht, da ein solches Ventil 10 ein geringes Totvolumen in der Kolbenpumpe gewährleistet. Es sind jedoch auch andere Ventilgeometrien denkbar, wie etwa Kalotten-, Halbkugel- oder Kegelventile. Ferner kann auch anstelle eines Federdrahts 24 eine Blatt- oder Spiralfeder Einsatz finden.
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Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz des vorgenommenen formalen Rückbezugs auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008043841 A1 [0007]
- DE 102004028889 A1 [0008]
