DE102011078250A1

DE102011078250A1 - Ventilbaugruppe

Info

Publication number: DE102011078250A1
Application number: DE201110078250
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Briesewitz; Dieter Dinkel
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-03
Also published as: WO2013000783A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventilbaugruppe, insbesondere zur Dämpfung von Druckschwingungen in einem Hydrauliksystem, bestehend aus einem Ventilgehäuse (8), in dem ein mittels einer Schließfeder (1) belasteter Schließkörper (3) mit einem Ventilsitz (9) zusammenwirkt, wobei die Schließfeder (1) aus mehreren Windungen eines Federdrahts hergestellt ist, die sich mit ihrem ersten Windungsende am Schließkörper (3) und mit ihrem zum ersten Windungsende diametral angeordneten zweiten Windungsende entweder unmittelbar am Ventilgehäuse (8) oder an einem mit dem Ventilgehäuse (8) verbundenen Federanschlag abstützt. Die Erfindung sieht vor, dass im Ventilgehäuse (8) schwingungsdämpfende Mittel (1, 2, 5) vorgesehen sind, die im Strömungsweg vor oder hinter dem Schließkörper (3) oder unmittelbar am Schließkörper (3) ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe, insbesondere zur Dämpfung von Druckschwingungen in einem Hydrauliksystem, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Ventilbaugruppe der angegebenen Art ist bereits aus DE 10 2009 006 980 A1 bekannt. Diese Ventilbaugruppe ist Bestandteil einer Dämpfereinheit, um die von einer Kolbenpumpe initiierten Druckpulsation zu minimieren. Die Ventilbaugruppe besteht aus einem patronenförmigen Ventilgehäuse, in dem ein mittels einer Schließfeder belasteter Schließkörper mit einem Ventilsitz differenzdruckabhängig zusammenwirkt. Zur Variation des Durchflusses weist das Ventilgehäuse eine erste und eine zweite hydraulische Blende in unterschiedlichen Größen auf, mit der Besonderheit, dass die erste Blende in Reihenanordnung und die zweite Blende in Parallelanordnung zum Schließkörper im Ventilgehäuse aufgenommen ist. Die vorgeschlagene Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass durch die Ventilbaugruppe störende Geräusche verursacht werden, die aus dem Schwingungsverhalten des Feder-Masse-Systems resultieren.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilbaugruppe der eingangs genannten Art weiter zu entwickeln, um durch eine möglichst einfache und funktionsverbesserte Ausführung den vorgenannten Nachteil zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Ventilbaugruppe der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im Folgenden aus der Beschreibung mehreren Ausführungsbeispiele hervor.
Es zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Ventilbaugruppe im Längsschnitt mit einem stromaufwärts zum Schließkörper im Ventilgehäuse angeordneten Drallkörper,
2 eine erfindungsgemäße Ventilbaugruppe im Längsschnitt mit einer auf den Schließkörper einwirkenden Schließfeder, die zur Reduzierung des Schwingungsverhaltens eine progressive Federkennlinie aufweist,
3 eine erfindungsgemäße Ventilbaugruppe mit einem innerhalb der Schließfeder angeordneten Dämpfungszylinder,
4 eine Abwandlung des Erfindungsgegenstandes nach 3, wonach der Dämpfungszylinder mit einer konvexen Mantelfläche versehen ist,
5 eine erfindungsgemäße Ventilbaugruppe mit einem als kappenförmigen Hohlzylinder ausgebildeten Schließkörper, der flüssigkeitsdicht in einer Schließkörperaufnahmebohrung des Ventilgehäuses geführt ist,
6 abweichend von 5 den Schließkörper als Vollzylinder ausgeführt, der zur Ausbildung einer Ringspaltblende ein hinreichend groß bemessenes Laufspiel in der Schließkörperaufnahmebohrung aufweist,
7 alternativ zu 6 anstelle der Ringspaltblende einen zentral angeordneten Blendendurchgang im Schließkörper,
8 den Schließkörper als Ventilscheibe ausgebildet, der von einer Schließfeder beaufschlagt ist, welche sich auf einer in das Ventilgehäuse eingepressten Kugel abstützt.
Bevor auf die Unterschiede zwischen den in den 1 bis 8 abgebildeten Ventilbaugruppen eingegangen wird, sollen zunächst anhand der 1 die aus allen Figuren ersichtlichen gemeinsamen Merkmale herausgestellt werden.
Die 1 zeigt somit stellvertretend für die in den 2 bis 8 abgebildeten Ventilbaugruppen im Längsschnitt eine Gesamtansicht zur grundlegenden Konstruktion der erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe, die bevorzugt zur Dämpfung von Druckschwingungen in einem Bremshydrauliksystem eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wird, wozu eine hydraulische Blende im Bereich des Schließkörpers 3 angeordnet ist, die in der Ventilschließstellung eine definierte Durchströmung der Ventilbaugruppe erlaubt. Der Schließkörper 3 ist von einer Schließfeder 1 beaufschlagt, die den Schließkörper 3 gemäß allen Abbildungen in seiner Grundstellung am Ventilsitz 9 hält, sodass in der Grundstellung ausschließlich der Querschnitt der beispielhaft in 1 als Kerbe 11 ausgeführten Blende im Ventilsitz 9 freigegeben ist. Ein Abheben des Schließkörpers 3 vom Ventilsitz 9 erfolgt somit ausschließlich differenzdruckabhängig, d.h. sofern der auf den Schließkörper 3 einwirkende Hydraulikdruck größer ist als der Federdruck der als Zylinderfeder ausgeführten Schließfeder 1. Die Schließfeder 1 ist aus mehreren Windungen eines Federdrahts hergestellt, die sich mit ihrem ersten Windungsende am Schließkörper 3 und mit ihrem zum ersten Windungsende diametral angeordneten Federbereich, der das zweite Windungsende umfasst, entweder unmittelbar am Boden des Ventilgehäuses 8 oder an einem speziellen Federanschlag abstützt.
In den 1 bis 4 ist das Ventilgehäuse 8 zweiteilig ausgeführt, mit einem als Einpreßpatrone ausgeführten massiven Oberteil, der den Ventilsitz 9 trägt und einem topfförmigen, dünnwandigen Unterteil, das durch Tiefziehen von Dünnblech hergestellt und mit seinem Topfrand kraftschlüssig am Oberteil des Ventilgehäuses 8 befestigt ist. Das rohrförmige Oberteil des Ventilgehäuses 8 besteht aus einem dickwandigen Dreh- oder Kaltschlagteil, in dessen Hohlraum nach 2 bis 4 stromaufwärts zum Ventilsitz 9 ein Sieb 15 fixiert ist. Das Durchströmen des Ventilgehäuses 8 erfolgt somit von oben nach unten in Richtung der Gehäuselängsachse, wozu der die Schließfeder 1 tragende Boden des topfförmigen Unterteils als auch die Mantelfläche des Unterteils mit einem Durchgang versehen sind, der die Ventildurchströmung ermöglicht.
Die Erfindung sieht zum Zwecke der Reduzierung des Ventilschaltgeräuschs in allen Ausführungsbeispielen vor, dass jeweils im Ventilgehäuse 8 schwingungsdämpfende Mittel 1, 2, 5 zusätzlich vorgesehen sind, die im Strömungsweg vor oder hinter dem Schließkörper 3 oder unmittelbar am Schließkörper 3 ausgebildet sind.
Zu diesem generellen Problemlösungsansatz geht aus der 1 eine Ventilbaugruppe hervor, die im Strömungsweg vor dem Schließkörper 3 als schwingungsdämpfendes Mittel einen Drallerzeuger 2 im Ventilgehäuse 8 aufweist, der als Drallscheibe ausgeführt ist, wozu mehrere Leitschaufeln 4 über dem Umfang der Drallscheibe verteilt sind. Weiterhin weist das Ventilgehäuse 8 zwischen dem Drallerzeuger 2 und dem Ventilsitz 9 in Richtung des Schließkörpers 3 einen trichterförmig verengten Strömungsweg auf, der zur Verstärkung der Drallwirkung auf das Fluid bei Bedarf mit Rillen, Riefen oder gewinde- bzw. spiralförmigen Vertiefungen versehen ist.
Alternativ dazu geht aus der 2 eine Ventilbaugruppe hervor, deren Schließfeder 1 als schwingungsdämpfendes Mittel ausgebildet ist, wozu die Schließfeder 1 eine progressive Federkennlinie aufweist, wodurch sich die Bewegung des Schließkörpers 3 mit zunehmendem Ventilöffnungshub besser stabilisieren lässt, was sich auf die Eigenfrequenz des durch den Schließkörper 3 und die Schließfeder 1 gebildeten Schwingungssystems geräuschmindernd auswirkt.
Anhand der 3 wird eine verbesserte Ventilbaugruppe dargestellt, die als schwingungsdämpfendes Mittel innerhalb der Schließfeder 1 einen aus Kunststoff gefertigten Dämpfungszylinder 5 aufweist, dessen Mantelfläche zur Schwingungsreduzierung in Reibkontakt mit der Schließfeder 1 steht, wobei zur Begrenzung des Ventilöffnungshubs als auch des Anschlaggeräuschs der Schließkörper 3 an der Stirnfläche des Dämpfungszylinders 5 anlegbar ist.
In einer geringfügigen Abwandlung des in 3 gezeigten Dämpfungszylinders 5, ist dieser in 4 aus einem Elastomer gefertigt, wobei die Mantelfläche des Dämpfungszylinders 5 in Richtung der Schließfeder 1 konvex gewölbt ist. Infolge der elastomeren Federeigenschaften und der konvexen Formgebung des Dämpfungszylinders 5 ergeben sich besonders gute geräuschdämpfende Eigenschaften im Zusammewirken mit dem Schließkörper 3 und der Schließfeder 1.
Bezugnehmend auf die Ausführungsbeispiele nach 1 bis 4 bleibt schließlich noch zu erwähnen, dass in der bevorzugten Ausführungsform des Schließkörpers 3 dieser als (Stahl-) Kugel und der Ventilsitz 9 als Kegeldichtsitz ausgeführt ist, wobei zur Einstellung eines konstanten Drosselvolumenstroms zwischen dem Schließkörper 3 und dem Ventilsitz 9 der Bypass in der Funktion einer hydraulischen Blende jeweils durch eine Kerbe 11 im Ventilsitz 9 hergestellt ist.
In den 5 bis 8 ist anstelle der Verwendung einer Kugel der Schließkörper 3 als Hohl- oder Vollzylinder oder als Ventilscheibe mit oder ohne Führungsstift 6 ausgeführt, auf dessen Besonderheiten nachfolgend eingegangen wird.
Im Einzelnen geht aus der 5 ein kappenförmiger Hohlzylinder, in den 6, 7 jeweils ein Vollzylinder als Schließkörper 3 hervor, der jeweils in einer Schließkörperaufnahmebohrung 7 geführt ist, deren Mantelfläche in den 5, 7 den flüssigkeitsundurchlässigen Ventilsitz 9 im Ventilgehäuse 8 bildet, wozu der Schließkörper 3 mit einer engen Gleitpassung in der Schließkörperaufnahmebohrung 7 geführt ist. In den 5 bis 7 ist zur Freigabe des durch die Mantelfläche der Schließkörperaufnahmebohrung 7 gebildeten Ventilsitzes 9 die Schließkörperaufnahmebohrung 7 unterhalb des Schließkörpers 3 von einer Querbohrung 10 durchdrungen, die an einem auslassseitigen Strömungsweg im Ventilgehäuse 8 angeschlossen ist. Zur Aufnahme der Schließfeder 1 im Ventilgehäuse 8 ist in den 5 bis 7 die Schließkörperaufnahmebohrung 7 als Sackbohrung ausgeführt, die im Aufnahmebereich der Schließfeder 1 von der Querbohrung 10 durchdrungen ist. Zur Einstellung eines konstanten Drosselvolumenstroms zwischen dem Schließkörper 3 und dem Ventilsitz 9 ist in 5, 7 der Bypass unmittelbar durch einen zentralen Blendendurchgang 12 im Schließkörper 3 hergestellt, während in 6 die Blendenfunktion durch einen Ringspalt 13 zwischen Schließkörper 3 und der Schließkörperaufnahmebohrung 7 gebildet ist, wozu der Schließkörper 3 ein entsprechend großes Laufspiel in der Schließkörperaufnahmebohrung 7 aufweist.
Bei Verwendung eines Vollzylinders als Schließkörper 3 wird gemäß den 6, 7 vorteilhaft auf hochpräzise, standardisierte Wälzlagerkörper zurückgegriffen, die als Zylinderrollen und Nadellager in hoher Oberflächengüte preisgünstig erhältlich sind. Analog dazu können Wälzlagerkugeln als Schließkörper 3 in den 1 bis 4 kostengünstig zum Einsatz gelangen.
Schließlich geht aus der 8 eine Ventilbaugruppe hervor, dessen Schließkörperaufnahmebohrung 7 wie in den 5–7 unmittelbar in einem einteiligen, patronenförmigen Ventilgehäuse 8 ausgebildet ist, dessen vom Schließkörper 3 abgewandtes Ende der Schließkörperaufnahmebohrung 7 von einer Kugel 14 verschlossen ist, auf der sich das vom Schließkörper 3 abgewandte Ende der Schließfeder 1 selbstzentrierend abstützt. Anstelle der Ausführung als Kugel, Hohl- oder Vollkolben ist der Schließkörper 3 als Ventilscheibe ausgeführt, die bei Wunsch oder Bedarf zu Führung des scheibenförmigen Schließkörpers 3 mit einem mittig angeordneten Führungsstift 6 versehen ist, der sich entgegengesetzt zur Strömungsrichtung in den Ventileingang selbstzentrierend erstreckt. Der Ventilsitz 9 ist durch eine Bohrungsstufe am oberen Ende der Schließkörperaufnahmebohrung 7 gebildet, an deren Stirnfläche die Ringfläche des Schließkörpers 3 unter der Wirkung der Schließfeder 1 anliegt. Die in die Schließkörperaufnahmebohrung 7 einmündende Querbohrung 10 grenzt unmittelbar an den bevorzugt aus Kunststoff hergestellten Schließkörper 3 an, wozu sich die Querbohrung 10 in teilweiser Überdeckung mit der Mantelfläche des scheibenförmigen Schließkörpers 3 befindet. Der Führungsstift 6 als auch der scheibenförmige Schließkörper 3 sind mittig von einem Blendendurchgang 12 durchdrungen, sodass der Schließkörper 3 einen gedrosselten Volumenstrom in Richtung der Querbohrung 10 (Ventilausgang) ermöglicht, solange der Schließkörper 3 noch nicht den zum Abheben vom Ventilsitz 9 erforderlichen hydraulischen Öffnungsdruck ausgesetzt ist.
Bezugszeichenliste

1: Schließfeder
2: Drallerzeuger
3: Schließkörper
4: Leitschaufel
5: Dämpfungszylinder
6: Führungsstift
7: Schließkörperaufnahmebohrung
8: Ventilgehäuse
9: Ventilsitz
10: Querbohrung
11: Kerbe
12: Blendendurchgang
13: Ringspalt
14: Kugel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009006980 A1 [0002]

Claims

Ventilbaugruppe, insbesondere zur Dämpfung von Druckschwingungen in einem Hydrauliksystem, bestehend aus einem Ventilgehäuse, in dem ein mittels einer Schließfeder belasteter Schließkörper mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, wobei die Schließfeder aus mehreren Windungen eines Federdrahts hergestellt ist, die sich mit ihrem ersten Windungsende am Schließkörper und mit ihrem zum ersten Windungsende diametral angeordneten zweiten Windungsende entweder unmittelbar am Ventilgehäuse oder an einem mit dem Ventilgehäuse verbundenen Federanschlag abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass im Ventilgehäuse (8) schwingungsdämpfende Mittel (1, 2, 5) vorgesehen sind, die entweder im Strömungsweg vor oder hinter dem Schließkörper (3) oder unmittelbar am Schließkörper (3) ausgebildet sind.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg vor dem Schließkörper (3) als schwingungsdämpfendes Mittel ein Drallerzeuger (2) in das Ventilgehäuse (8) eingesetzt ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger (2) als Drallscheibe ausgeführt ist, wozu mehrere, einen Strömungsdrall erzeugende Leitschaufeln (4) über dem Umfang der Drallscheibe verteilt sind.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Drallerzeuger (2) und dem Ventilsitz (9) das Ventilgehäuse (8) in Richtung des Schließkörpers (3) einen trichterförmig verengten Strömungsweg aufweist. Ventilbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den trichterförmig verengten Strömungsweg des Ventilgehäuses (8) wenigstens ein den Drall der Strömung verstärkendes Mittel in Form von Rillen, Riefen oder Gewinde eingebracht ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließfeder (1) als schwingungsdämpfendes Mittel ausgebildet ist, wozu die Schließfeder (1) eine progressive Federkennlinie aufweist, sodass sich die Bewegung des Schließkörpers (3) mit zunehmendem Ventilöffnungshub stabilisiert, wodurch sich die Eigenfrequenz des durch den Schließkörper (3) und die Schließfeder (1) gebildeten Schwingungssystem geräuschmindernd ändert.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als schwingungsdämpfendes Mittel in die Schließfeder (1) ein Dämpfungszylinder (5) eingesetzt ist, dessen Mantelfläche in Reibkontakt mit der Schließfeder (1) steht, wobei vorzugsweise der Schließkörper (3) zur Begrenzung des Ventilöffnungshubs an der Stirnfläche des Dämpfungszylinders (5) anlegbar ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des Dämpfungszylinders (5) in Richtung der Schließfeder (1) konvex gewölbt ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (3) als Kugel und der Ventilsitz (9) als Kegeldichtsitz ausgeführt ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (3) als Hohl- oder Vollzylinder oder als Ventilscheibe mit oder ohne Führungsstift (6) ausgeführt ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (3) in einer Schließkörperaufnahmebohrung (7) geführt ist, deren Mantelfläche den Ventilsitz (9) im Ventilgehäuse (8) bildet, in welcher der Schließkörper (3) mittels einer Gleitpassung geführt ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Freigabe des durch die Mantelfläche der Schließkörperaufnahmebohrung (7) gebildeten Ventilsitzes (9) die Schließkörperaufnahmebohrung (7) in einem axialen Abstand zum Schließkörper (3) von einer auslassseitigen Querbohrung (10) durchdrungen ist, die abhängig vom Hub des Schließkörpers (3) mit einem einlassseitigen Strömungsweg im Ventilgehäuse (8) verbunden ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Schließfeder (1) im Ventilgehäuse (8) die Schließkörperaufnahmebohrung (7) als Sackbohrung ausgeführt ist, die im Aufnahmebereich der Schließfeder (1) von der Querbohrung (10) durchdrungen ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schließstellung des Schließkörpers (3) am Ventilsitz (9) zur Einstellung eines konstanten Drosselvolumenstroms zwischen dem Schließkörper (3) und dem Ventilsitz (9) ein Bypass vorgesehen ist, der entweder durch eine Kerbe (11) im Ventilsitz (9), oder durch einen Blendendurchgang (12) im Schließkörper (3), oder durch einen Ringspalt (13) zwischen Schließkörper (3) und Ventilsitz (9) gebildet ist.
Ventilbaugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkörperaufnahmebohrung (7) an dem vom Schließkörper (3) abgewandten Ende von einer Kugel (14) verschlossen ist, auf der sich das vom Schließkörper (3) abgewandte Ende der Schließfeder (1) abstützt.