DE102012213764A1 - Ventil einer Speichereinrichtung mit einem Öffnungsmittel - Google Patents

Ventil einer Speichereinrichtung mit einem Öffnungsmittel Download PDF

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Abstract

Ein Ventil (48) einer Speichereinrichtung (38), die mit einem Speicherzylinder (40) und einem darin geführten Speicherkolben (42) gebildet ist, ist mit einem Ventildichtkörper (50) zum wahlweisen Öffnen und Verschließen einer Ventilöffnung (58) an einem Ventilsitz (54) und einem Öffnungsmittel (70) zum wahlweisen Abheben des Ventildichtkörpers (50) von dem Ventilsitz (54) versehen, wobei das Öffnungsmittel (70) mit einem Federelement (64) gehalten ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Ventil einer Speichereinrichtung, die mit einem Speicherzylinder und einem darin geführten Speicherkolben gebildet ist. Das Ventil umfasst einen Ventildichtkörper zum wahlweisen Öffnen und Verschließen einer Ventilöffnung an einem Ventilsitz und ein Öffnungsmittel zum wahlweisen Abheben des Ventildichtkörpers von dem Ventilsitz.
  • Gattungsgemäße Speichereinrichtungen werden insbesondere bei Fahrzeugbremsanlagen verwendet und dienen dazu, Druckmittel in Form von Bremsfluid zwischenzuspeichern. Das Druckmittel wird dabei aus Radbremszylindern rückgeführt oder aus einem Hauptspeicher der Fahrzeugbremsanlage zugeführt, beispielsweise bei Fahrzeugbremsanlagen mit Antiblockiersystem (ABS) und Elektronischem Stabilitäts-Programm (ESP).
  • Ventile in Speichereinrichtungen von Hydraulikeinheiten, insbesondere von Fahrzeugbremsanlagen, werden verwendet, um die Menge an Druckmittel innerhalb der zugehörigen Speichereinrichtung zu steuern.
  • Die Speichereinrichtungen umfassen einen Speicherzylinder und einen darin geführten Speicherkolben, mit dem ein Speichervolumen für das Druckmittel abgegrenzt wird. Aus dem Speichervolumen kann das Druckmittel bei Bedarf in einen Bremskreislauf gefördert werden. Verkleinert sich das Speichervolumen, so fährt der Speicherkolben derart tief in den Speicherzylinder hinein, dass er mit einem Öffnungsmittel ein federunterstützt geschlossenes Ventil öffnet. Durch das geöffnete Ventil strömt dann wieder Druckmittel in den Speicherzylinder ein.
  • Herkömmlich verwendete Öffnungsmittel sind als Stift gestaltet, der in den Speicherkolben passgenau ortsfest eingesetzt, insbesondere eingepresst ist. Die passgenaue Fertigung ist nötig, da das Öffnungsmittel zum Abheben des Ventildichtkörpers diesen richtig treffen muss. In der Regel wird das stiftförmige Öffnungsmittel von der Kolbenseite durch die Ventilöffnung hindurch zum Ventildichtkörper geführt. Dazu ist insgesamt eine große Präzision bei der Teilegeometrie und bei der Hubbewegung des Speicherkolbens erforderlich. Eine präzise Teilegeometrie kann nur durch hochgenaue und damit kostenintensive Teile, Fertigung und Montage erreicht werden. Eine präzise Hubbewegung bedingt eine aufwändige Konstruktion mit beispielsweise zusätzlichen Führungsringen und großer Führlänge.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß ist ein Ventil einer Speichereinrichtung geschaffen, die mit einem Speicherzylinder und einem darin geführten Speicherkolben gebildet ist. Das Ventil ist mit einem Ventildichtkörper zum wahlweisen Öffnen und Verschließen einer Ventilöffnung an einem Ventilsitz versehen. Ferner weist das Ventil ein Öffnungsmittel zum wahlweisen Abheben des Ventildichtkörpers von dem Ventilsitz auf. Das Öffnungsmittel ist dabei mit einem Federelement bzw. federnd gehalten.
  • Mit den federnden Eigenschaften des Federelements verformt sich dieses beim Ausüben einer Kraft und nimmt bei Wegfall der angreifenden Kraft seine ursprüngliche Form wieder an. Dabei hält das Federelement zugleich das Öffnungsmittel an dem Ventildichtkörper in Position. Das Federelement ermöglicht damit eine ortsgenaue und zugleich robuste Positionierung des Öffnungsmittels. Zugleich gibt es dem Öffnungsmittel definierten Bewegungsspielraum, damit dieses bei Bedarf den Ventildichtkörper vom Ventilsitz abheben kann.
  • Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist das Öffnungsmittel besonders einfach und kostengünstig präzise positionierbar. Zugleich ist das Öffnungsmittel an dem Federelement ausreichend beweglich, um bei einer Bewegung des Kolbens von diesem mitbewegt und gegen den Ventildichtkörper geschoben zu werden. Zum Montieren wird das Öffnungsmittel mit dem zugehörigen Federelement bevorzugt einfach an der Speichereinrichtung eingeschoben und eingeclipst bzw. aufgeclipst. Zudem ist das Federelement zusammen mit dem Öffnungsmittel als vergleichsweise kleines Präzisionsteil kostengünstig herzustellen. Vorzugsweise ist daher das Öffnungsmittel mit dem Federelement ferner als Einzelteil gestaltet, das vorteilhaft vorgefertigt und mit geringem Aufwand mittels des Federelements kraftschlüssig und/oder formschlüssig an der Speichereinrichtung gehalten ist.
  • Insgesamt ergeben sich im Vergleich zu herkömmlichen Speichereinrichtungen geringere Genauigkeitsanforderungen an die Fertigung des Öffnungsmittels und dessen Montage an der Speichereinrichtung. Damit werden der Fertigungsaufwand und die Fertigungskosten verringert.
  • Besonders bevorzugt ist das Öffnungsmittel mit dem Federelement am Speicherzylinder bzw. Zylinder gehalten. Mit der derartigen Halterung ist das Öffnungsmittel an jedem Bauteil gehalten, an dem zumindest indirekt auch der Ventilschließkörper an seinem Ventilsitz anliegt. Daher ist die relative Position zwischen diesen Bauteilen dann besonders präzise. Ferner kann das Öffnungsmittel durch einfaches Einclipsen am Zylinder sehr leicht montiert werden.
  • Alternativ ist das Öffnungsmittel vorteilhaft mit dem Federelement am Speicherkolben bzw. Kolben gehalten. Auch dort ist eine einfache Clip-Montage möglich. Es kann ferner bei dieser Weiterbildung ein einfacher Standard-Speicherkolben verwendet werden, ohne dass an diesem eine besonders präzise Presspassung für ein Öffnungsmittel erforderlich wäre. Die Kolbengeometrie kann daher sehr einfach verbleiben. Ferner ist die Gefahr von Spanabrieb oder Verformung aufgrund von Presskräften nahezu vollständig vermieden.
  • Eine besonders präzise Positionierung des erfindungsgemäß gehaltenen Öffnungsmittels ist möglich, indem das zugehörige Federelement unmittelbar an dem den Ventilsitz bildenden Bauteil, insbesondere eines Ventilsitzkörpers, angeordnet ist. Das derartige Federelement kann zusammen mit dem Öffnungsmittel dann auch besonders klein dimensioniert werden. Vorteilhaft ist auch eine einstückige Gestaltung des Federelements zusammen mit dem den Ventilsitz bildenden Bauteil. Ferner ist es auch von Vorteil, den Ventildichtkörper ebenso einteilig mit dem Öffnungsmittel und dem Federelement auszubilden. Dabei kann insbesondere die hohe Festigkeit von Federstahl auch für den Ventilsitz und/oder den Ventildichtkörper genutzt werden. Mit einem derartigen „Kombiteil“ kann auch das umgebende Pumpengehäuse besonders klein gestaltet sein.
  • Das Öffnungsmittel ist vorzugsweise mit einem Stiftelement zum Angreifen, insbesondere zum geringfügig exzentrischen Angreifen am Ventildichtkörper gestaltet. Ein derartiger Stift als Öffnungsmittel kann vorteilhaft durch die Ventilöffnung hindurchreichen, um dann einerseits am Ventildichtkörper anzugreifen und andererseits vom Speicherkolben betätigt zu werden. Das zum Ventildichtkörper gewandte Ende des Stiftes kann dazu besonders angepasst, insbesondere mit einer schräggestellten Kontaktfläche gestaltet sein, damit der Ventildichtkörper beim Anschlagen des Öffnungsmittels nicht an seiner Oberfläche verformt wird. Das Öffnungsmittel greift bevorzugt am Ventildichtkörper geringfügig exzentrisch an, wodurch das Ablösen und Abheben des Ventildichtkörpers von dem Ventilsitz erleichtert wird. Der Ventildichtkörper wird dann leicht asymmetrisch abgehoben, wodurch der Durchflussquerschnitt der Ventilöffnung schnell vergrößert wird und mehr Fluid pro Zeiteinheit hindurchfließen kann.
  • Das erfindungsgemäße Federelement ist vorzugsweise mit einem im Wesentlichen radial gerichteten Stababschnitt gestaltet. Dieser Stababschnitt stellt eine federnde Verbindung von radial außen nach radial innen her und kann auf diese Weise sehr einfach ein stabförmiges Öffnungsmittel im Zentrum einer im Übrigen kreiszylindrischen Zylinder-Kolben-Anordnung halten. Dort im Zentrum kann vorteilhaft die Ventilöffnung angeordnet sein, wodurch ein symmetrischer und weitgehend laminarer Durchfluss durch das erfindungsgemäße Ventils erreicht werden kann. Dazu kann das Federelement sehr kostengünstig als ein einfacher Federdraht gestaltet sein. Mit dem Federdraht kann dann auch zugleich das stabförmige bzw. stiftförmige Öffnungsmittel hergestellt sein.
  • Zum ortsfesten Anbringen des Federelements insbesondere am Speicherzylinder oder Speicherkolben ist das Federelement vorzugsweise mit einem ringförmigen Halteabschnitt gestaltet. Dieser Halteabschnitt kann mit einem Federdraht einen Federring bilden, der insbesondere an seinem Endabschnitt radial nach innen gewandt ist.
  • Darüber hinaus ist es beim erfindungsgemäßen Ventil von Vorteil, wenn das Federelement mit einer zum Kolben gewandten, axialen Ausbuchtung gestaltet ist.
  • Die derartige Ausbuchtung stellt einen Abstandshalter zwischen dem Speicherkolben und dem Öffnungsmittel dar. Es ermöglicht eine besonders einfache Anpassung der erfindungsgemäßen Anordnung an verschiedene Typen von Speicherzylindern und/oder Speicherkolben.
  • Die Erfindung ist entsprechend ferner auf eine Verwendung eines derartigen erfindungsgemäßen Ventils in einer Speichereinrichtung gerichtet, insbesondere für ein Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage, bei der insbesondere der Speicherkolben mit einer zum Öffnungsmittel gewandten axialen Auswölbung gestaltet wird. Diese Gestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn zugleich das Öffnungsmittel am Speicherzylinder oder am Ventilsitzkörper montiert wird. Bevorzugt ist die zum Öffnungsmittel gewandte Kolbenstirnfläche mit ihrer Auswölbung zumindest annähernd kugelabschnittsförmig gestaltet. Der Mittelpunkt des Kugelabschnitts ist vorteilhaft jener Punkt, um den sich der Speicherkolben innerhalb des Speicherzylinders geringfügig drehen bzw. schwenken kann, wenn er von seiner theoretisch linearen Bewegung abweicht. Der derartige Versatz des Speicherkolbens in dem Speicherzylinder hat dann weitgehend keine Auswirkung mehr auf die Betätigung des Öffnungsmittels.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 einen Teil eines hydraulischen Schaltplans einer Fahrzeugbremsanlage mit einer Speichereinrichtung gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 das Detail II in 1,
  • 3 einen Längsschnitt einer Speichereinrichtung gemäß 1,
  • 4 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Federelements für eine Speichereinrichtung gemäß der Erfindung,
  • 5 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Federelements für eine Speichereinrichtung gemäß der Erfindung,
  • 6 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Speichereinrichtung mit einem Federelement gemäß der Erfindung und
  • 7 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Speichereinrichtung mit einem Federelement gemäß der Erfindung.
  • In 1 ist eine Fahrzeugbremsanlage 10 veranschaulicht, die ein von einem Fahrer eines zugehörigen, vierrädrigen Fahrzeugs betätigbares Bremspedal 12 umfasst. Das Bremspedal 12 wirkt auf einen Bremskraftverstärker 14 ein, mittels dem an einem zugehörigen Hauptbremszylinder 16 Druck auf ein Fluid in Form von Bremsflüssigkeit erzeugt werden kann. Der Hauptbremszylinder 16 ist mit diversen Fluidleitungen 18 verbunden, mit denen insbesondere ein Umschaltventil 20, ein Pumpenelement 22 mit zugehörigem Antriebsmotor 24, ein Einlassventil 26 für links hinten, ein Einlassventil 28 für rechts vorne, ein Auslassventil 30 für links hinten, ein Auslassventil 32 für rechts vorne sowie ein Bremszylinder 34 für links hinten und ein Bremszylinder 36 für rechts vorne wahlweise fluidleitend miteinander verbunden sind. Ferner ist in die Fluidleitungen 18 eine Speichereinrichtung 38 zum Zwischenspeichern von Bremsfluid geschaltet.
  • Die Speichereinrichtung 38 ist in 2 mit einer gröberen und in 3 mit einer feineren Prinzipskizze veranschaulicht. Die Speichereinrichtung 38 umfasst einen becherförmigen, kreiszylindrischen Speicherzylinder 40, in dem ein Speicherkolben 42 verschiebbar gelagert ist. Der Speicherkolben 42 ist dabei innenseitig am Speicherzylinder 40 mittels einer am Speicherkolben 42 ortsfest angeordneten Kolbendichtung 44 fluiddicht, aber zugleich verschiebbar abgedichtet. Eine Kolbenfeder 46 drängt den derart verschiebbar gelagerten Speicherkolben 42 in die Becherform des Speicherzylinders 40 hinein, wodurch in dessen Inneren ein Druckraum zum Zwischenspeichern von Bremsfluid unter Druck gebildet ist.
  • An der dem Speicherkolben 42 gegenüberliegenden Bodenfläche der Becherform des Speicherzylinders 40 ist an diesem ein Ventil 48 ausgebildet, mittels dem wahlweise Bremsfluid in das Innere des Speicherzylinders 40 eingelassen werden kann. Das Ventil 48 wird mittels des Speicherkolbens 42 betätigt, wenn sich dieser weit in den Speicherzylinder 40 hineinbewegt und sich damit dem Ventil 48 nähert. Dazu ist das Ventil 48 mit einem Ventildichtkörper 50 gestaltet, der mittels einer Ventilfeder 52 in Richtung auf den Speicherkolben 42 gegen einen Ventilsitz 54 gedrängt wird. Der Ventilsitz 54 ist an einem Ventilsitzkörper 56 ausgeformt und umgibt dort eine Ventilöffnung 58. Der Ventilsitzkörper 56 kann einteilig ausgebildet sein, mehrteilig mit einem Ventilsitz sowie einem Ventilsitzträger oder integriert als eine Befestigung im Speicherzylinder 40.
  • An dem Speicherkolben 42 ist ein Öffnungsmittel 60 in Form eines Stiftes ausgebildet, der in einer Presspassung 62 am Speicherkolben 42 gegenüberliegend von der Ventilöffnung 58 eingepresst und dort ortsfest gehalten ist. Die Presspassung 62 dient dazu, das stiftförmige Öffnungsmittel 60 insbesondere in axialer Richtung des Speicherkolbens 42 sehr präzise relativ zu dem am Ventilsitz 54 anliegenden Ventildichtkörper 50 zu positionieren. Eine präzise Positionierung ist erforderlich, damit der Speicherkolben 42 den Ventildichtkörper 50 bei seiner Bewegung in den Speicherkolben 42 hinein an einer genau definierten Stelle vom Ventilsitz 54 abhebt und auf diese Weise das Ventil 48 öffnet.
  • In 4 ist ein Federelement 64 gemäß der Erfindung veranschaulicht. Das Federelement 64 ist aus Federdraht gebildet und umfasst einen ringförmigen, an einer Stelle offenen Halteabschnitt 66 sowie einen davon radial nach innen abstehenden Stababschnitt 68. Diese beiden Abschnitte 66 und 68 dienen dazu, ein Öffnungsmittel 70 federnd zu halten, welches an den Stababschnitt 68 in Form eines axial gerichteten Stiftabschnitts anschließt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiels eines Federelements 64 gemäß 5 ist am Übergang vom Stababschnitt 68 in das stiftförmige Öffnungsmittel 70 eine vom Öffnungsmittel 70 abgewandte Ausbuchtung 71 des Federdrahtes ausgeformt.
  • Der Stiftabschnitt ragt, wie in den 6 und 7 veranschaulicht ist, durch die zugehörige Ventilöffnung 58 und endet mit einer schräg ausgerichteten Kontaktfläche 72, die dazu vorgesehen ist, gegen den zugehörigen Ventildichtkörper 50 anzuschlagen. Die Positionierung des Öffnungsmittels 70 entspricht damit jenem des Öffnungsmittels 60 gemäß dem Stand der Technik. Zugleich ist das Öffnungsmittel 70 aber nicht starr an einem anderen Körper der Speichereinrichtung 38 angeordnet, sondern federnd. Sie kann derart insbesondere federnd direkt oder indirekt an dem Speicherzylinder angeordnet sein, wodurch eine einfache und zugleich präzise Positionierung relativ zum Ventildichtkörper möglich ist.
  • Die 6 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Federelement 64 mit seinem Halteabschnitt 66 innenseitig an dem Speicherzylinder 40 eingeclipst und auf diese Weise dort ortsfest angebracht ist. Die 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Federelement 64 mit seinem ringförmigen Halteabschnitt 66 an einem entsprechend ausgeformten Ventilsitzkörper 56 und damit in unmittelbarer Nähe zum Ventilsitz 54 gehaltert ist.
  • Das derart am Speicherzylinder 40 bzw. am Ventilsitzkörper 56 federnd gehaltene Öffnungsmittel 70 wird mittels des Speicherkolbens 42 gegen den Ventildichtkörper 50 bewegt, um diesen wie oben bereits erläutert vom Ventilsitz 54 abheben zu können. Dazu ist an einer dem Federelement 64 zugewandten Kolbenstirnfläche 74 mittig eine Auswölbung 76 ausgebildet, mit der der Speicherkolben 42 bei seiner Bewegung in den Speicherzylinder 40 hinein anstößt. Die Auswölbung 76 ist in der Form eines Kugelabschnitts gestaltet und weist dabei einen Radius 78 auf, der derart gewählt ist, dass der Speicherkolben 42 bei einem geringfügigen Schwenken innerhalb des Speicherzylinders 40 sich um jenen Mittelpunkt 80 schwenkt, von dem der Radius 78 ausgeht.

Claims (10)

  1. Ventil (48) einer Speichereinrichtung (38), die mit einem Speicherzylinder (40) und einem darin geführten Speicherkolben (42) gebildet ist, mit einem Ventildichtkörper (50) zum wahlweisen Öffnen und Verschließen einer Ventilöffnung (58) an einem Ventilsitz (54) und einem Öffnungsmittel (70) zum wahlweisen Abheben des Ventildichtkörpers (50) von dem Ventilsitz (54), bei dem das Öffnungsmittel (70) mit einem Federelement (64) gehalten ist.
  2. Ventil nach Anspruch 1, bei dem das Öffnungsmittel (70) mit dem Federelement (64) am Speicherzylinder (40) gehalten ist.
  3. Ventil nach Anspruch 1, bei dem das Öffnungsmittel (70) mit dem Federelement (64) am Speicherkolben (42) gehalten ist.
  4. Ventil nach Anspruch 1, bei dem das Öffnungsmittel (70) mit dem Federelement (64) an einem den Ventilsitz (54) bildenden Ventilsitzkörper (56) gehalten ist.
  5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Öffnungsmittel (70) mit einem Stiftelement zum Angreifen, insbesondere zum geringfügig exzentrischen Angreifen am Ventildichtkörper (50) gestaltet ist.
  6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Federelement (64) mit einem im Wesentlichen radial gerichteten Stababschnitt (68) gestaltet ist.
  7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Federelement (64) als Federdraht gestaltet ist.
  8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Federelement (64) mit einem ringförmigen Halteabschnitt (66) gestaltet ist
  9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Federelement (64) mit einer zum Speicherkolben (42) gewandten, axialen Ausbuchtung (71) gestaltet ist.
  10. Verwendung eines Ventils (48) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einer Speichereinrichtung (38), insbesondere für ein Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage (10), bei der insbesondere der Speicherkolben (42) mit einer zum Öffnungsmittel (70) gewandten axialen Auswölbung (76) gestaltet wird.
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