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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Ventil für eine hydraulische Kolbenpumpe, mit einem Schließkörper zum wahlweisen Öffnen und Verschließen einer Ventilöffnung und einem Rückstellmittel zum Rückstellen des Schließkörpers an der Ventilöffnung nach dessen Öffnungsbewegung. Ferner betrifft die Erfindung eine hydraulische Kolbenpumpe.
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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 insbesondere auf einem in einem Zylinder ein- und ausfahrbaren Kolben 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 Innerem sich eine schraubenförmige Rückstellfeder befindet, welche gegen einen kugelförmigen Schließkörper drängt. Der kugelförmige Schließkörper liegt dadurch an einem Sitz bzw. Ventilsitz an, der an der Stirnseite des Kolbens ausgebildet ist.
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Wenn der Kolben mittels der Rückstellfeder aus dem Zylinder herausgedrückt wird, so wird der Schließkörper des Einlassventils von dem Ventilsitz gegen die Kraft der Rückstellfeder abgehoben, da ein Unterdruck im Zylinder aufgebaut 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 für eine hydraulische Kolbenpumpe mit einem Schließkörper zum wahlweisen Öffnen und Verschließen einer Ventilöffnung und einem Rückstellmittel zum Rückstellen des Schließkörpers an der Ventilöffnung nach dessen Öffnungsbewegung geschaffen, wobei das Rückstellmittel einstückig mit dem Schließkörper ausgebildet ist.
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Vorzugsweise umfasst die hydraulische Kolbenpumpe 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 dadurch über ein Einlassventil Fluid in den Druckbereich gesaugt. Beim Einfahren drängt der Kolben das Fluid über ein Auslassventil vom Druckbereich in ein Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit. 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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Sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil oder eines von den beiden Ventilen ist vorteilhaft als ein erfindungsgemäßes Ventil gestaltet. Das erfindungsgemäße Ventil weist einen Sitz mit einer Ventilöffnung, einen Schließkörper und ein Rückstellmittel auf, welches den Schließkörper mittels einer Rückstellkraft gegen den Sitz drängt. Der Sitz des Ventils umfasst eine Sitz-Vorderseite und eine Sitz-Rückseite, wobei der Schließkörper sowie das Rückstellmittel auf der Sitz-Vorderseite angeordnet sind. Unter der Sitz-Rückseite ist die Seite zu verstehen, auf der das Fluid in die Ventilöffnung hineinströmt und unter der Sitz-Vorderseite die Seite, an der das Fluid aus der Ventilöffnung herausströmt. Der Schließkörper und das Rückstellmittel sind einstückig ausgebildet und auf diese Weise kräfteübertragend miteinander gekoppelt. Das Rückstellmittel ist stets bestrebt, den Schließkörper gegen den Sitz des Ventils 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 dessen Schließkörper entgegen der vom Rückstellmittel ausgeübten Rückstell- bzw. Druckkraft vom Sitz des Ventils 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 Schließkörper auf den Sitz, so dass die Ventilöffnung im Wesentlichen fluiddicht verschlossen ist. Infolge des im Druckbereich erzeugten Drucks wird der Schließkörper 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 einstückig mit dem Schließkörper ausgebildet. Das Ventil bildet also eine Einheit mit dem Rückstellmittel, eine sogenannte Schließkörper-Rückstellmittel-Einheit, sodass das Rückstellmittel bzw. die Rückstellung in das erfindungsgemäße Ventil bzw. Dichtelement integriert ist. Auf diese Weise kann das Ventil besonders platzsparend sein, sodass dessen benötigter Einbauraum minimiert wird, d. h. ein kleinerer Bauraum als bei bekannten Kugelventilen verbraucht wird. Des weiteren ist von Vorteil, dass die Schließkörper-Rückstellmittel-Einheit unabhängig von weiteren Bauteilen in der Umgebung des Ventils hergestellt werden kann. Es können also in einem eigenen Fertigungsprozess große Stückzahlen dieser Einheit vorgefertigt werden, was durch den Stückzahleffekt zu einer Kostenersparnis führt.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventils ist, dass die Schließkörper-Rückstell-Einheit selbst bei geringen Drücken schnell und exakt anspricht, da durch die einstückige Ausbildung eine sehr gute Kraftübertragung gewährleistet ist. Es ist also ein gutes Öffnungs- und Schließverhalten bzw. ein schnell schließender und guter fluiddichter Verschluss auch bei geringen Drücken gegeben.
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Zum anderen ist die Schließkörper-Rückstellmittel-Einheit kostengünstig herzustellen. Es ist ein neuartiges Ventil geschaffen, welches im Vergleich zu bekannten Ventilen 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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Insbesondere ist das Rückstellmittel zentriert auf der Schließkörper-Vorderseite ausgebildet, besonders bevorzugt in der Mitte. Alternativ dazu ist das Rückstellmittel im äußeren Bereich der Schließkörper-Vorderseite ausgebildet. Unter Schließkörper-Vorderseite ist dabei die der Ventilöffnung entgegen gerichtete Seite des Schließkörpers zu verstehen und unter Schließkörper-Rückseite die der Schließkörper-Vorderseite gegenüberliegende Seite des Schließkörpers. Sie liegt bei verschlossenem Ventil am Sitz des Ventils an und bildet dadurch eine Dichtfläche, wodurch das Ventil im Wesentlichen fluiddicht geschlossen ist.
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Das Rückstellmittel des erfindungsgemäßen Ventils ist bevorzugt als Teller gestaltet. Besonders bevorzugt ist der Teller kreisrund gestaltet mit einer ebenen kreisrunden Fläche in der Mitte als Tellerboden und einer weitgehend ebenen, schrägen Fläche als Tellerwand, die ringförmig um die ebene kreisrunde Fläche ausgebildet ist. Diese ebene ringförmige Fläche ist bevorzugt in einem bestimmten stumpfen Winkel zur ebenen kreisrunden Fläche angeordnet, sodass die Form eines Tellers vorliegt. Der Tellerboden ist dabei an der Schließkörper-Vorderseite positioniert, sodass die weitgehend ebene, schräge ringförmige Fläche von der Schließkörper-Vorderseite weg weist. Vorteilhafterweise ist hiermit ein Rückstellmittel geschaffen, das kompakt und stabil gebaut ist.
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Alternativ zur tellerförmigen Gestaltung ist das Rückstellmittel mit mindestens einem Bein gestaltet. Das mindestens eine Bein ist dabei an der Schließkörper-Vorderseite positioniert und ist in einem bestimmten Winkel von der Schließkörper-Vorderseite weg gerichtet. Bevorzugt ist mehr als ein Bein ausgebildet, besonders bevorzugt mindestens zwei Beine. Die mindestens zwei Beine schließen jeweils mit der Schließkörper-Vorderseite einen bestimmten Winkel ein, der bevorzugt ein stumpfer Winkel ist, sodass die mindestens zwei Beine von der Schließkörper-Vorderseite weg weisen. Die mindestens zwei Beine sind zueinander gegenüberliegend bzw. ringförmig zentriert auf der Schließkörper-Vorderseite ausgebildet. Besonders vorteilhaft sind sie zueinander gegenüberliegend bzw. ringförmig zentriert von der Mitte der Schließkörper-Vorderseite beabstandet ausgebildet. Auf diese Weise ist ein Rückstellmittel geschaffen, das den Vorteil hat, ein geringes Eigengewicht aufzuweisen und je nach Umgebung entsprechend angepasst mit ein, zwei oder mehr Beinen gefertigt werden kann.
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Alternativ dazu kann das Rückstellmittel auch als Spirale gestaltet sein, die an der Schließkörper-Vorderseite ausgebildet ist.
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In bevorzugter Weise ist das Rückstellmittel aus Kunststoff gebildet. Verbunden mit der erfindungsgemäßen einstückigen Ausbildung des Rückstellmittels mit dem Schließkörper ist die geschaffene Schließkörper-Rückstellmittel-Einheit besonders vorteilhaft als ein Spritzgussteil gebildet. Auf diese Weise ist eine sehr stabile, leichte und kostengünstig herstellbare Schließkörper-Rückstellmittel-Einheit geschaffen.
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Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Ventil ein Begrenzungselement vorgesehen, mit dem das Rückstellmittel federnd vorgespannt ist.
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Das Begrenzungselement ist vorteilhaft als ein Element mit einer ebenen Fläche in Richtung Sitz-Vorderseite gestaltet und ist auf der Sitz-Vorderseite im Anschluss an das Rückstellmittel positioniert. Besonders bevorzugt ist das Begrenzungselement ein Deckel des Ventils bzw. ein Auslassventil-Deckel, der vorteilhaft an der Sitz-Vorderseite anliegt und eine Aussparung als Einbauraum für die Schließkörper-Rückstellmittel-Einheit aufweist.
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Wenn ein erzeugter Sog bzw. Druck im Sog- bzw. Druckbereich größer ist als die Rückstellkraft des Rückstellmittels, so wird der Schließkörper angehoben, die Ventilöffnung ist geöffnet und Fluid kann durch das Ventil strömen. Gleichzeitig wird dabei das Rückstellmittel angehoben und gegen das Begrenzungselement gedrückt. Dabei wird das Rückstellmittel entsprechend der zurückgelegten Strecke des Schließkörpers verformt bzw. deformiert und aufgrund seiner elastischen bzw. federnden Eigenschaften axial vorgespannt. Durch die dadurch entstehende Rückstellkraft übt das Rückstellmittel, insbesondere die verformte ringförmige Fläche des Tellers bzw. das verformte mindestens eine Bein einen Druck gegen den Schließkörper aus. Der Schließkörper wird auf diese Weise nach dem Ein- bzw. Ausschub des Fluids wieder zurück auf die Sitz-Vorderseite des Ventils gedrückt und die Ventilöffnung ist wieder fluiddicht verschlossen.
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Vorteilhaft ist das Rückstellmittel bereits vor dem Hub des Schließkörpers durch das Begrenzungselement vorgespannt, damit das Rückstellmittel auch im Ruhezustand den Schließkörper stets gegen den Sitz des Ventils drängt und ein fluiddichter Verschluss der Ventilöffnung geschaffen ist. Durch die Hubbewegung wird das Rückstellmittel weiter vorgespannt, was die Rückstellkraft erhöht und ein schnelles Verschließen nach dem Ausschub des Fluids gewährleistet.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass durch die Bildung der Schließkörper-Rückstellmittel-Einheit das Ventil unabhängig von der Umgebung flexibel einsetzbar ist, da verschiedene Begrenzungselemente verwendbar sind. Vorteilhaft ist die Schließkörper-Rückstellmittel-Einheit passgenau in einen Ventildeckel einsetzbar.
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Zusätzlich zum Begrenzungselement kann das Rückstellmittel mit einem Hubbegrenzungsmittel ausgebildet sein, das den Hub des Schließkörpers auf einen bestimmten Ventilweg begrenzt. Das Hubbegrenzungsmittel ist bevorzugt zylinderförmig in der Mitte des Tellers oder der Beine des Rückstellmittels ausgebildet. Es weist eine um das Ausmaß des Ventilwegs geringere axiale Ausdehnung auf als die axiale Ausdehnung der ringförmigen Fläche des Tellers oder der Beine in Richtung Begrenzungselement. Wird der Schließkörper durch Druck des Fluids angehoben, so wird er nur so weit angehoben, bis das Hubbegrenzungsmittel das Begrenzungselement erreicht.
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Ferner umfasst der Schließkörper des erfindungsgemäßen Ventils vorzugsweise ein in die Ventilöffnung ragendes Positionierungselement. Als Positionierungselement ist auf der Schließkörper-Rückseite, das heißt auf der Seite des Schließkörpers, die der Ventilöffnung zugewandt ist, ein vorzugsweise zylinderförmiger Absatz bzw. Abschnitt ausgebildet. Dieser ist im Inneren der Ventilöffnung aufgenommen, vorzugsweise lose eingelegt und von einer inneren Wandung der Ventilöffnung beabstandet. Auf diese Weise ist bewerkstelligt, dass das Fluid bei abgehobenem Schließkörper zwischen der inneren Wandung der Ventilöffnung und einer äußeren Wandung des Positionierungselements durch die Ventilöffnung hindurchströmen kann. Das Positionierungselement ist vorzugsweise mit dem Schließkörper einstückig geformt. Der Schließkörper ist somit derart frei gelagert, dass er beim Schließvorgang exakt auf den Sitz des Ventils zurückgeführt wird.
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Dem Positionierungselement kommt dabei die Aufgabe zu, den Schließkörper radial und/oder axial zum Sitz bzw. zur Ventilöffnung zu führen bzw. zu positionieren.
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Bei einer axialen Positionierung des Schließkörpers 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 Schließkörper beim Abheben vom Sitz des Ventils geführt wird.
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Ferner umfasst das Positionierungselement vorzugsweise ein Einrastelement, das an der Sitz-Rückseite eingerastet ist. Vorteilhaft ist das Einrastelement elastisch ausgebildet und mit dem Positionierungselement bevorzugt einstückig gebildet. Der Schließkörper ist also auf der Sitz-Vorderseite angeordnet und über das Positionierungselement, das durch die Ventilöffnung hindurchragt, mit dem Einrastelement verbunden. Das Einrastelement ist auf der Sitz-Rückseite, vorzugsweise lose, angeordnet. Der Schließkörper ist so nicht nur lediglich lose in die Ventilöffnung eingelegt, sondern dort verliersicher montiert. Der Schließkörper kann somit mit dem Rückstellmittel und dem Sitz des Ventils eine vormontierte Baugruppe bilden, die einfach während eines Zusammenfügeprozesses der hydraulischen Kolbenpumpe handhabbar ist. Eine einfache Montage ist damit in vorteilhafter Weise gewährleistet.
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Das Einrastelement gewährleistet insbesondere, vorzugsweise über ein hinreichend lang ausgestaltetes Positionierungselement, dass der Schließkörper über einen vorbestimmten Hub vom Sitz abhebbar ist, ohne dass das Einrastelement diesen Hub behindert oder einschränkt. Das Einrastelement wirkt also vorzugsweise nicht als eine Rückstellfeder, die auf den Schließkörper eine Zugkraft ausübt.
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Das Einrastelement ist insbesondere derart gestaltet, dass es auf der Sitz-Rückseite eingeklippst ist. Hierzu umfasst das Einrastelement bevorzugt zwei elastisch voneinander abgespreizte Schenkel. Wenn das Einrastelement am Sitz montiert wird, so wird das Einrastelement von der Sitz-Vorderseite her durch die Ventilöffnung gesteckt. Hierbei werden die elastisch ausgebildeten Schenkel zusammengedrückt. Wenn das Einrastelement auf der Sitz-Rückseite angeordnet ist, dann klappen die Schenkel elastisch auf und halten den Schließkörper verliersicher am Sitz des Ventils.
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Vorteilhaft ist das Rückstellmittel und der Schließkörper mit dem Positionierungselement und dem Einrastelement bevorzugt einstückig als ein Spritzgussteil gestaltet. Eine solche spritzgegossene Kunststoffeinheit kann aufgrund ihrer Form besonders gut vorwärts auf einen Sitz eines Ventils und in eine hydraulische Kolbenpumpe montiert werden. Zudem ist ein solches Ventil robust und kostengünstig herstellbar.
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Vorzugsweise ist der Schließkörper des erfindungsgemäßen Ventils plattenförmig gestaltet. Ein derartiger plattenförmiger Schließkörper weist im Vergleich zu einem kugelförmigen Schließkörper eine relativ geringe Höhe bzw. Dimension auf. Aufgrund der geringeren Höhe eines solchen Schließkörpers kann ein Ventil zum Einlass und/oder Auslass geschaffen werden, das ein sehr geringes Totvolumen aufweist, wodurch der Wirkungsgrad der hydraulischen Kolbenpumpe gesteigert wird.
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Der Schließkörper kann auch wahlweise kalottenförmig gestaltet sein, das heißt als ein bestimmtes Kugelsegment bzw. bestimmter Kugelabschnitt. Dabei ragt der Kugelabschnitt bevorzugt in die Ventilöffnung und drückt bei geschlossenem Ventil gegen die Wand der Ventilöffnung. Auf diese Weise ist ein gut dichtendes Ventil geschaffen.
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Alternativ dazu ist der Schließkörper als eine Halbkugel oder als ein Kegel gestaltet.
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Die erfindungsgemäß geschaffene Schließkörper-Rückstellmittel-Einheit bildet ein so genanntes Masse-Feder-System. Eine Verbesserung der Funktionalität des Ventils wird durch die erfindungsgemäße Reduzierung des erforderlichen Einbauraums für das genannte Masse-Feder-System erreicht. Hierdurch kann insbesondere der Bauraum für ein Pulsationsdämpfungselement vergrößert werden, wodurch ein Druckpulsationsniveau der Kolbenpumpe vermindert werden kann.
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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 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 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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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 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ventils und
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3 ein Schrägbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer Schließkörper-Rückstellmittel-Einheit des erfindungsgemäßen Ventils und
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4 den Längsschnitt IV gemäß 3.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 und 2 zeigen ein Ventil 10 einer ausschnittsweise dargestellten hydraulischen Kolbenpumpe eines Fahrzeugbremssystems. Das Ventil 10 umfasst einen Ventilsitz bzw. Sitz 12 mit einer Sitz-Vorderseite 14 und einer Sitz-Rückseite 16, in dem eine kreisförmige Ventilöffnung 18 ausgebildet ist. Ferner umfasst das Ventil 10 eine Schließkörper-Rückstellmittel-Einheit 20, die aus einem Schließkörper 22 und einem Rückstellmittel 24 einstückig als Kunststoff-Spritzgussteil geformt ist. Die Einheit 20 ist auf der Sitz-Vorderseite 14 über der Ventilöffnung 18 positioniert und dient zum wahlweisen Öffnen und Schließen der Ventilöffnung 18.
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Der Schließkörper 22 ist vorliegend in Form einer im Wesentlichen kreisförmigen Platte 26 gestaltet und weist eine Schließkörper-Vorderseite 28 und eine Schließkörper-Rückseite 30 auf. Dabei ist unter Schließkörper-Vorderseite 28 die von der Ventilöffnung 14 abgewandte Seite des Schließkörpers 22 zu verstehen und unter Schließkörper-Rückseite 30 die der Schließkörper-Vorderseite 28 zugewandte Seite des Schließkörpers 22. Die Schließkörper-Rückseite 30 liegt bei verschlossenem Ventil 10 am Sitz 12 auf der Sitz-Vorderseite 14 auf und bildet dadurch eine Dichtfläche 32, mit der das Ventil 10 im Wesentlichen fluiddicht verschlossen ist.
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Der Schließkörper 22 weist auf der Schließkörper-Rückseite 30 ein Positionierungselement 34 in Form eines zylinderförmigen Absatzes auf, der in die Ventilöffnung 18 (3 und 4), bevorzugt aber durch die Ventilöffnung 18 ragt (1 und 2). Das Positionierungselement 34 ist von einer inneren Wandung 36 der Ventilöffnung 18 beabstandet und gewährleistet, dass ein Fluid bei angehobenem Schließkörper 22 zwischen der inneren Wandung 36 der Ventilöffnung 14 und dem Positionierungselement 34 hindurchströmen kann. Dem Positionierungselement 34 kommt die Aufgabe zu, den Schließkörper 22 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 34 ragt durch die Ventilöffnung 14 hindurch (1 und 2). An seinem Endabschnitt, nämlich auf der Sitz-Rückseite 16, ist ein Einrastelement 38 angeordnet. Das Einrastelement 38 ist mittels zwei voneinander abgespreizten Schenkeln 40, die elastisch zueinander ausgebildet sind, auf der Sitz-Rückseite 16 eingeklippst. Wenn das Einrastelement 38 bei einer so genannten „Vorwärtsmontage” des Ventils 10 durch die Ventilöffnung 14 hindurchgesteckt wird, so werden die beiden Schenkel 40 zusammengedrückt.
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Wenn das Einrastelement 38 auf der Sitz-Rückseite 16 angeordnet ist, dann klappen die Schenkel 40 wieder auseinander. Über das Einrastelement 38 ist der Schließkörper 22 und damit auch die Schließkörper-Rückstellmittel-Einheit 20 somit verliersicher am Sitz 12 zu einer Baugruppe montiert.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 weist der Schließkörper 22 kein Einrastelement 38 auf, sondern ein verkürzt ausgebildetes Positionierungselement 34 in Form eines kurzen zylinderförmigen Absatzes auf, der in die Ventilöffnung 18 über einen bestimmten Abschnitt hineinragt. Das Positionierungselement 34 liegt dabei mit seinem Absatz enger an der inneren Wandung 36 der Ventilöffnung 18 an, als im Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2. Hierdurch erfolgt insbesondere eine Positionierung des Schließkörpers 22 in radialer Richtung. Der Schließkörper 22 ist zum einen frei gelagert und findet zum anderen beim Schließen des Ventils 10 exakt auf die Dichtfläche 32.
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Zentriert auf der Schließkörper-Vorderseite 28 ist das Rückstellmittel 24 ausgebildet, im Ausführungsbeispiel von 2 in der Mitte und in den Ausführungsbeispielen von 1, 3 und 4 im äußeren Bereich der Schließkörper-Vorderseite 28.
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In den Ausführungsbeispielen von 3 und 4 ist das Rückstellmittel 24 als Feder in Form eines im Wesentlichen kreisrunden Tellers gestaltet mit einer ebenen kreisrunden Fläche 42 als Tellerboden und einer ebenen Fläche 44 als Tellerwand, die ringförmig um die ebene kreisrunde Fläche 42 ausgebildet ist. Die ebene ringförmige Fläche 44 ist im Winkel 46 zur ebenen kreisrunden Fläche 42 angeordnet. Der Winkel 46 ist bevorzugt ein stumpfer Winkel, d. h. er beträgt zwischen 90° und 180°, besonders bevorzugt weist er vorliegend etwa 135° auf. Der Tellerboden bzw. die ebene kreisrunde Fläche 42 ist an der Schließkörper-Vorderseite 28 positioniert, sodass die ebene ringförmige Fläche 44 von der Schließkörper-Vorderseite 28 weg weist.
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Alternativ dazu ist das Rückstellmittel 24 in 1 und 2 als Feder mit zwei Beinen 48 ausgebildet, die zueinander gegenüberliegend an der Schließkörper-Vorderseite 28, von der Mitte beabstandet positioniert sind. Die Beine 48 schließen jeweils mit der Schließkörper-Vorderseite 28 einen Winkel 46 ein, der bevorzugt ein stumpfer Winkel ist, das heißt er beträgt zwischen 90° und 180°, besonders bevorzugt weist er vorliegend etwa 135° auf. Zusätzlich zu den Beinen 48 ist im in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel in der Mitte auf der Schließkörper-Vorderseite 28 ein zylinderförmiges Hubbegrenzungsmittel 50 ausgebildet, das einen Hub des Schließkörpers 22 auf einen bestimmten Ventilweg 52 begrenzt. Das Hubbegrenzungsmittel 50 weist dazu eine um den Ventilweg 52 geringere axiale Ausdehnung auf, als die axiale Ausdehnung der Beine 48.
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Als Begrenzungselement 54 ist vorteilhaft ein Element 54 mit einer ebenen Fläche 56 in Richtung Sitz-Vorderseite 14 gestaltet und auf der Sitz-Vorderseite 14 im Anschluss an das Rückstellmittel 24 positioniert (2). Besonders bevorzugt ist das Begrenzungselement 54 mit einem Deckel 58 des Ventils 10 gebildet, der an der Sitz-Vorderseite 14 anliegt und einen Einbauraum 60 aufweist, in den die Schließkörper-Rückstellmittel-Einheit 20 hineinragt (1). Vorteilhaft ist das Rückstellmittel 24 am Begrenzungselement 54 bereits vor einer Hubbewegung vorgespannt, damit das Rückstellmittel 24 den Schließkörper 22 auch im Ruhezustand mit einer Rückstellkraft beaufschlagt und gegen den Sitz 12 drängt.
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Das erfindungsgemäße Ventil 10 ist vorliegend als ein Auslassventil 10 einer ausschnittsweise dargestellten hydraulischen Kolbenpumpe 62 gestaltet. Die hydraulische Kolbenpumpe 62 umfasst einen in einem Zylinder 64 ein- und ausfahrbaren Kolben 66, der mittels eines nicht näher dargestellten Exzenters angetrieben wird. Wenn der Kolben 66 aus dem Zylinder 64 herausfährt, so wird in einem Druckbereich 68 im Inneren des Zylinders 64 ein Unterdruck erzeugt. Wenn dieser Unterdruck größer ist als die auf den Schließkörper eines nicht näher dargestellten Einlassventils ausübte Rückstellkraft, dann wird der Schließkörper vom zugehörigen Sitz abgehoben und Fluid, im vorliegenden Fall eine Bremsflüssigkeit, strömt von einem Fluideinlass durch die zugehörige Ventilöffnung in den Druckbereich 68.
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Beim Hineinfahren des Kolbens 66 in den Zylinder 64 wird das Fluid im Druckbereich 68 druckbeaufschlagt und gegen den Schließkörper 22 des Auslassventils 10 gedrängt. Wenn der auf den Schließkörper 22 ausgeübte Druck größer ist als die Rückstellkraft des vorgespannten Rückstellmittels 24, 50 wird der Schließkörper 22 vom Sitz 12 abgehoben, die Ventilöffnung 18 ist geöffnet und das Fluid strömt in ein nicht näher dargestelltes Hydrauliksystem zur Verrichtung von Arbeit. Gleichzeitig wird dabei auch das Rückstellmittel 24 angehoben und weiter gegen das Begrenzungselement 54 gedrückt. Dabei wird das Rückstellmittel 24 weiter verformt und der Winkel 46 vergrößert, entsprechend der zurückgelegten Strecke des Schließkörpers 22. Aufgrund der elastischen bzw. federnden Eigenschaften des Rückstellmittels 24 ist es axial vorgespannt und drückt durch die dadurch entstehende Rückstellkraft den Schließkörper 22 nach dem Ausschub des Fluids wieder zurück auf die Sitz-Vorderseite 14 des Ventils 10 und die Ventilöffnung 18 ist wieder fluiddicht verschlossen.
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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. Der Einbauraum ist minimiert.
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Das erfindungsgemäße Ventil 10 ist vorliegend als ein Plattenventil gestaltet, 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.
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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]
