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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Ventil einer Kolbenpumpe, insbesondere für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit einem Schließkörper, der gegen einen Dichtsitz federnd vorgespannt ist, und bei dem der Schließkörper zweiteilig mit einem Dämpfungskolben und einem darin eingesetzten Schließelement gebildet ist, wobei der Dämpfungskolben in einer zylindrischen Kolbenführung axial verschiebbar geführt ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung eines derartigen erfindungsgemäßen Ventils an einer Kolbenpumpe einer Fahrzeugbremsanlage.
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Ein gattungsgemäßes Ventil ist aus
DE 10 2010 039 501 A1 bekannt. Bei einem solchen Ventil ist der federbelastete Ventilkörper bzw. Schließkörper zum wahlweisen Verschließen einer zugehörigen Ventilöffnung zweiteilig gestaltet. Dabei ist insbesondere ein Dämpfungskolben als ein Teil des zweiteiligen Schließkörpers in einer zylindrischen Kolbenführung geführt. Mit dem zweiteiligen Schließkörper ist eine montagetechnisch besonders günstige Konstruktion erzielt, die ferner auch zum Ausgleich von Fertigungsmaßtoleranzen und für das Erreichen der über die Lebensdauer hinweg geforderten Dichtheit besonders gut geeignet ist. Es ergibt sich eine günstige Montagereihenfolge der zu montierenden Bauteile, die mit einem verfahrbaren Werkstückträger gut automatisierbar realisiert werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Gemäß der Erfindung ist ein Ventil einer Kolbenpumpe, insbesondere für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit einem Schließkörper geschaffen, der gegen einen Dichtsitz federnd vorgespannt ist, und bei dem der Schließkörper zweiteilig mit einem Dämpfungskolben und einem darin eingesetzten Schließelement gebildet ist, wobei der Dämpfungskolben in einer zylindrischen Kolbenführung axial verschiebbar geführt ist. Dabei ist zwischen dem Dämpfungskolben und der Kolbenführung mindestens ein Strömungskanal vorgesehen, durch den hindurch Fluid den Dämpfungskolben in dessen Längsrichtung umströmen kann.
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Der Kern der Erfindung ist eine geänderte Geometrie an dem Kontaktbereich zwischen einer Kolbenführung und einem Dämpfungskolben eines zweiteiligen Schließkörpers. An diesem Kontaktbereich ist erfindungsgemäß mindestens eine Umströmung für den Dämpfungskolben vorgesehen. Mit dieser Umströmung ist es möglich, das Dämpfungsverhalten des Dämpfungskolbens positiv zu beeinflussen. Insbesondere kann mit dieser erfindungsgemäßen Lösung der Schließkörper reaktionsschneller und weniger träge gestaltet werden. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es weiterhin möglich, den Dämpfungskolben und mit diesem den Schließkörper an der zugehörigen Ventilöffnung zu zentrieren. Zugleich kann eine zu starke hydraulische Dämpfung des Dämpfungskolbens mittels der erfindungsgemäßen Umströmung verhindert werden. Die Erfindung kann weitgehend kostenneutral hergestellt werden. Sie ermöglicht insgesamt niedrigere Innendrücke im zugehörigen Zylinder der Kolbenpumpe und verbessert den Wirkungsgrad der zugehörigen Ventilbaugruppe bzw. Ventilanordnung. Damit können erfindungsgemäß auch kleinere Antriebsmotoren bei gleicher Pumpenleistung genutzt werden.
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Der mindestens eine Strömungskanal ist vorzugsweise als Aussparung im Dämpfungskolben ausgebildet. Eine solche Weiterbildung kann insbesondere an einem spritzgegossenen Dämpfungskolben kostenneutral hergestellt werden. Die Aussparung ist dabei besonders bevorzugt als radial gerichteter Schlitz im Dämpfungskolben gestaltet. Besonders bevorzugt sind am Umfang des Dämpfungskolbens insgesamt drei oder vier Aussparungen in gleichen Abständen zueinander beabstandet angeordnet bzw. über den Umfang des Dämpfungskolbens gleichmäßig verteilt vorgesehen. Der Dämpfungskolben erhält dadurch in der Draufsicht auf seine Stirnseite bzw. im Querschnitt betrachtet eine Art Kleeblattform.
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Alternativ oder zusätzlich ist der mindestens eine Strömungskanal als Aussparung in der Kolbenführung ausgebildet. Als Dämpfungskolben kann für diese Ausgestaltung ein herkömmlicher, am Umfang vollständig geschlossener Dämpfungskolben verwendet werden. Die Aussparung ist vorteilhaft als radial gerichtete Nut in der Kolbenführung gestaltet. Eine solche Nut kann mittels Fräsen in der Kolbenführung, die in der Regel ein Ventildeckel bzw. ein Pumpendeckel ist, sehr günstig hergestellt werden.
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Besonders bevorzugt sind insgesamt vier bis zehn, vorzugsweise acht Aussparungen über den Umfang der Kolbenführung gleichmäßig verteilt vorgesehen.
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Das Schließelement ist bevorzugt mit einem an einer Stirnseite des Dämpfungskolbens anliegenden Kopf und einem in den Dämpfungskolben eingesteckten Schaft gebildet. Der Kopf ist vorzugsweise kalottenförmig und/oder der Schaft zylindrisch gestaltet. Das derartig pilzförmig gestaltete Schließelement ist mit seinem in den Dämpfungskolben einzusteckenden Schaft in besonders gut automatisierbarer Weise zu montieren; insbesondere auf einem verfahrbaren Werkstückträger.
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In dem Schließelement, insbesondere in dessen Kopf, ist vorzugsweise an der dem Dichtsitz zugewandten Stirnseite eine zentrale Vertiefung ausgebildet. Die zentrale Vertiefung bildet einen konkaven Bereich an der Stirnseite des Schließelements, der dem auf das Ventil zuströmenden Fluid zugewandt ist. Dieser konkave Bereich erzeugt Stauwirkung für das anströmende Fluid und führt zu einem besonders guten Öffnungsverhalten des Ventils.
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Das Schließelement ist bevorzugt an dem Dämpfungskolben mittels einer Verrastung rückgehalten, insbesondere in Form mindestens einer am Schaft ausgebildeten Raste. Der derartige Schaft kann durch einfaches Einstecken bzw. Einsetzen und Verrasten bzw. Einrasten an dem Dämpfungskolben montiert und dort befestigt werden. Die mindestens eine Raste ist bevorzugt als Absatz, Klips oder Noppe gestaltet.
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Das Schließelement ist ferner erfindungsgemäß an dem Dämpfungskolben mit radialem Spiel gehalten, das insbesondere durch einen radialen Abstand des Schaftes zum umgebenden Dämpfungskolben hergestellt ist. Bei dieser erfindungsgemäßen Gestaltung ist insbesondere der Durchmesser des dann kreiszylindrischen Schaftes geringfügig kleiner ausgebildet als der Durchmesser einer im Dämpfungskolben ausgeformten, dann kreiszylindrischen Öffnung zum Aufnehmen und Rückhalten des Schaftes. Das derart bereitgestellte radiale Spiel ermöglicht es dem Schließelement, sich im Dämpfungskolben geringfügig radial zu bewegen und dabei insbesondere mit seinem Kopf an der Stirnseite des Dämpfungskolbens entlang zu gleiten. Diese radiale Bewegung erlaubt es dem Schließelement, dass es sich an den zugehörigen Ventilsitz vollflächig anlegen kann, ohne dass dabei ein unerwünschter Versatz des Schließelements relativ zum Ventilsitz entstehen könnte.
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An der dem Schließelement zugewandten Stirnseite des Dämpfungskolbens ist bevorzugt mindestens ein Kanal ausgebildet, durch den hindurch ein radiales, von außen nach innen gerichtetes Unterströmen des Schließelements möglich ist. Durch den Kanal kann Fluid, welches durch die Öffnung des Ventilsitzes hindurch getreten ist, in den Dämpfungskolben hinein, an die Rückseite des Kopfes und auch an die Rückseite des Dämpfungskolbens gelangen. Dieses Fluid kann zu einer gezielt eingestellten Dämpfung der Bewegung des Dämpfungskolbens genutzt werden. Der Kanal bildet bevorzugt einen Abschnitt einer Strömungsverbindung durch den Dämpfungskolben hindurch zu dessen anderer Stirnseite. In Strömungsrichtung hinter dem genannten Kanal ist die restliche Strömungsverbindung vorteilhaft mittels einer zentralen Durchgangsöffnung im Dämpfungskolben gebildet, in die dann auch das pilzförmige Schließelement mittels seines Schaftes mit Spiel eingesetzt ist. In dem Kanal ist vorteilhaft eine Verengung ausgebildet, mit der eine Drossel gebildet ist. Die Drossel führt dazu, dass das Abströmen von Fluid in das Innere des Dämpfungskolbens hinein und zu dessen Rückseite gezielt gebremst bzw. gestaut werden kann. Auf diese Weise kann gezielt eine stärkere Dämpfungswirkung des Dämpfungskolbens im Hinblick auf ein schwingungsärmeres Verhalten des zugehörigen Schließelements bewirkt werden. Der Kanal ist bevorzugt mittels einer im Dämpfungskolben ausgeformten radial gerichteten Nut gebildet, deren Öffnungsquerschnitt an einer Stelle in axialer Richtung verkleinert ist. Diese Gestaltung des Kanals mit der zugehörigen Drossel kann durch einen einfachen Fräsvorgang besonders kostengünstig gefertigt werden.
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Die Erfindung ist auch auf eine Verwendung eines derartigen erfindungsgemäßen Ventils an einer Kolbenpumpe einer Fahrzeugbremsanlage gerichtet.
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Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen teilweisen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe,
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2 eine perspektivische Ansicht des Schließkörpers gemäß 1,
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3 den Schnitt III-III gemäß 1,
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4 den Längsschnitt gemäß 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe,
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5 eine perspektivische Ansicht des Schließkörpers gemäß 4 und
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6 den Schnitt VI-VI gemäß 4.
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In 1 bis 3 ist eine erste Kolbenpumpe 10 für eine nicht weiter dargestellte hydraulische Fahrzeugbremsanlage veranschaulicht, die zum Erzeugen eines Fluiddrucks von Bremsfluid innerhalb der Fahrzeugbremsanlage dient. Die Kolbenpumpe 10 weist dazu einen becherförmigen Zylinder 12 auf, in dem gegen eine Schraubenfeder 14 ein nicht dargestellter Kolben verschiebbar gelagert ist. Der Kolben fördert Bremsfluid durch eine im Bodenbereich des Zylinders 12 ausgebildete, kreisrunde Abströmöffnung 16. Die Abströmöffnung 16 ist von einem Ventilsitz bzw. Dichtsitz 18 umgeben, der Teil eines Auslassventils 20 ist. Eine Schraubenfeder 24 ist an einem Pumpendeckel 26 abgestützt, der den Zylinder 12 stirnseitig umfasst. Mit dem Pumpendeckel 26 ist eine zylindrische Kolbenführung 28 gebildet. Die Schraubenfeder 24 drängt einen zweiteiligen Schließkörper 22 gegen den Dichtsitz 18. Der Schließkörper 22 umfasst einen Dämpfungskolben 30 sowie ein darin eingesetztes pilzförmiges Schließelement 32. Der Dämpfungskolben 30 ist von der Kolbenführung 28 geführt. Auf diese Weise ist eine Konstruktion geschaffen, mit der Fertigungsmaßtoleranzen insbesondere zwischen dem Dichtsitz 18 und dem Schließkörper 22 in radialer Richtung ausgeglichen werden können. Das Schließelement 32 liegt dabei mit seiner schaftseitigen Stirnfläche an der Stirnseite des Dämpfungskolbens 30 an und ist geringfügig radial bewegbar. Das Schließelement 32 umfasst einen anliegenden Kopf 34 und einen in den Dämpfungskolben 30 eingesteckten und dort hineinragenden Schaft 36.
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Das Schließelement 32 ist mit seinem Schaft 36 in eine im Dämpfungskolben 30 ausgebildete zentrale Durchgangsöffnung 38 eingesteckt worden und weist an seinem Kopf 34 an der dem Dichtsitz 18 zugewandten Stirnseite eine zentrale Vertiefung 40 auf. Diese zentrale Vertiefung 40 erzeugt Stauwirkung für das anströmende Fluid und führt zu einem verbesserten Öffnungsverhalten des Auslassventils 20.
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Das Schließelement 32 ist an dem Dämpfungskolben 30 mittels einer Verrastung rückgehalten, die bei dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem am freien Ende des Schaftes 36 ausgebildeten umlaufenden Absatz 42 gebildet ist. Der Durchmesser des Absatzes 42 ist geringfügig größer als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 38. Der restliche Schaft 36 weist einen geringfügig kleineren Durchmesser auf als die Durchgangsöffnung 38. Das Schließelement 32 ist auf diese Weise an dem Dämpfungskolben 30 mit radialem Spiel gehalten, was insbesondere durch den dann radialen Abstand des Schaftes 36 zum ihn umgebenden Dämpfungskolben 30 gewährleistet ist.
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An der dem Schließelement 32 zugewandten Stirnseite 44 des Dämpfungskolbens 30 ist ein radial ausgerichteter Kanal 46 ausgeformt, durch den hindurch Fluid unter dem Kopf 34 hindurch in das Innere des Dämpfungskolbens 30 und zu dessen Rückseite strömen kann. Dieses Fluid trägt zu einer bei unterschiedlichen Betriebsdrücken gezielt einstellbaren Dämpfung der Bewegung des Dämpfungskolbens 30 bei. Der Dämpfungskolben 30 ist dabei an seiner Rückseite ebenfalls mittels einer Schraubenfeder 24 federnd vorgespannt, die sich an einem Pumpendeckel 26 abstützt.
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In dem Kanal 46 ist eine Verengung 48 ausgebildet, mit der eine Drossel gebildet ist. Diese Drossel bremst gezielt das Abströmen von Fluid in das Innere des Dämpfungskolbens 30 hinein.
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Zum Einfügen des Schließelements 32 mittels seines Schaftes 36 in die Durchgangsöffnung 38 hinein, ist sowohl am freien Ende des Schaftes 36 als auch am stirnseitigen Rand der Durchgangsöffnung 38 je eine Phase 50 bzw. 52 ausgebildet.
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Wie in 3 dargestellt ist, sind zwischen dem Dämpfungskolben 30 und der Kolbenführung 28 vier Strömungskanäle 56 vorgesehen, durch die hindurch Fluid den Dämpfungskolben 30 in dessen Längsrichtung umströmen kann. Die Strömungskanäle sind als je eine Aussparung bzw. als ein radial gerichteter Schlitz im Dämpfungskolben 30 gestaltet. Durch diese Schlitze kann Fluid, welches aus dem Auslassventil 20 abströmt, den Dämpfungskolben 30 umströmen, wodurch dessen Dämpfungsverhalten gezielt beeinflusst werden kann.
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In den 4 bis 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen zweiteiligen Schließkörpers 22 veranschaulicht, bei dem die Verrastung zwischen dem Dämpfungskolben 30 und dem pilzförmigen Schließelement 32 mittels Noppen 54 hergestellt ist. Die Noppen 54 befinden sich über den Umfang des zugehörigen Schaftes 36 hinweg in regelmäßigen Abständen verteilt dort, wo bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 3 der Absatz 42 ausgebildet ist.
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Ferner sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 bis 6 acht Strömungskanäle 56 zum Umströmen des Dämpfungskolbens 30 in dessen Längsrichtung vorgesehen. Die Strömungskanäle 56 sind je als eine Aussparung bzw. als eine radial nach außen gerichtete und sich in Längsrichtung erstreckende Nut in der Kolbenführung 28 gestaltet. Dabei sind die insgesamt acht Nuten über den inneren Umfang der Kolbenführung 28 gleichmäßig verteilt beabstandet angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010039501 A1 [0002]
