DE102018222386A1

DE102018222386A1 - Rückschlagventil mit einem Ventilsitz

Info

Publication number: DE102018222386A1
Application number: DE102018222386.6A
Authority: DE
Inventors: Juergen Haecker; Edgar Kurz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2020-06-25
Also published as: KR20200077444A; CN111350850B; CN111350850A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil (36) mit einem Ventilsitz (42), einem Ventilkörper (40) und einer Ventilkörperführung (50), wobei der Ventilkörper (40) zum Verschließen des Rückschlagventils (36) an den Ventilsitz (42) anlegbar und zum Öffnen des Rückschlagventils (36) von dem Ventilsitz (42) abhebbar und dabei in seiner Bewegung mittels der Ventilkörperführung (50) geführt ist. Gemäß der Erfindung sind die Ventilkörperführung (50) und der Ventilsitz (42) als ein einstückiges Bauteil (52) gebildet, das in einem Gehäuse (14) des Rückschlagventils (36) eingesetzt ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil mit einem Ventilsitz, einem Ventilkörper und einer Ventilkörperführung, wobei der Ventilkörper zum Verschließen des Ventils an den Ventilsitz anlegbar und zum Öffnen des Ventils von dem Ventilsitz abhebbar und dabei in seiner Bewegung mittels der Ventilkörperführung geführt ist.
Rückschlagventile der gattungsgemäßen Art werden insbesondere bei hydraulischen Fahrzeugbremssystemen verwendet, um in einem Hydraulikaggregat Funktionen eines Antiblockiersystems oder einer Fahrdynamikregelung auszuführen. Solche Rückschlagventile sollen ein besonders schnelles und betriebssicheres Öffnen und Schließen einer hydraulischen Leitung gewährleisten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rückschlagventil der eingangs genannten Art derart zu Verbessern, dass es bei gleicher oder besserer Funktionsweise kostengünstiger herstellbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß der Erfindung ist ein Rückschlagventil mit einem Ventilsitz, einem Ventilkörper und einer Ventilkörperführung geschaffen, wobei der Ventilkörper zum Verschließen des Ventils an den Ventilsitz anlegbar und zum Öffnen des Ventils von dem Ventilsitz abhebbar und dabei in seiner Bewegung mittels der Ventilkörperführung geführt ist. Dabei sind erfindungsgemäß Ventilkörperführung und der Ventilsitz als ein einstückiges Bauteil gebildet, das in einem Gehäuse des Ventils eingesetzt ist.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass Rückschlagventile für einen geräuschlosen und verschleißarmen Betrieb eine relativ enge Führung des Ventilkörpers bzw. Schließkörpers benötigen. Als Ventilkörper werden vorteilhaft Kugeln verwendet, wobei andere Formen wie z.B. Halbkugeln oder Kegel mit jeweils zylindrischem Fortsatz ebenfalls möglich sind. Auch ist es von Vorteil, wenn der Ventilkörper beim Durchströmen des Ventils schnell aus dem Sitz gehoben wird. Dadurch wird vermieden, dass Strömungskräfte im Bereich des Ventilsitzes bzw. Dichtsitzbereiches den Ventilkörper zum Schwingen anregen.
Die Erfindung sieht vor, dass die Ventilkörperführung und der Dichtsitz bzw. Ventilsitz als ein einstückiges Bauteil gebildet sind, das in einem Gehäuse des Ventils eingesetzt ist. Das einstückige Bauteil kann mit besonders geringen Maßtoleranzen hergestellt werden. Zugleich ist das derart hochpräzise Bauteil dabei vergleichsweise klein und damit kostengünstig. Indem es in einem zugehörigen Gehäuse verbaut ist, kann mittels des Gehäuses die restliche Funktionalität, insbesondere die eines Pumpenzylinders abgebildet werden.
Die Erfindung kann bei allen Arten von Rückschlagventilen in der Hydraulik angewendet werden. Erfindungsgemäß bevorzugt ist aber eine Verwendung eines derartigen Rückschlagventils an einer Fahrzeugbremsanlage, insbesondere an einer Pumpe der Fahrzeugbremsanlage.
Das einstückige Bauteil aus Ventilkörperführung und Ventilsitz ist vorzugsweise um den Ventilsitz herum gegen das Gehäuse fluiddicht abgedichtet. Die derartige Abdichtung kann kostengünstig mittels eines Presssitzes hergestellt sein. Das Bauteil ist dazu vorzugsweise in das Gehäuse zu verstemmen. Entsprechend ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung das einstückige Bauteil aus Ventilkörperführung und Ventilsitz in dem Gehäuse mittels einer Presspassung ortsfest gehalten und insbesondere abgedichtet.
Besonders bevorzugt ist das einstückige Bauteil aus Ventilkörperführung und Ventilsitz spanlos hergestellt. Die spanlose Herstellung ist besonders kostengü nstig.
Die Ventilkörperführung ist ferner bevorzugt topfförmig mit einer zylindrischen Topfwandung und einem insbesondere kreisrunden Topfboden gestaltet, wobei in dem Topfboden der Ventilsitz zentrisch angeordnet ist. Die zylindrische Topfwandung stellt eine vergleichsweise lange Führungsbahn für den Ventilkörper zur Verfügung. Dabei ist der Ventilkörper vorzugsweise mit einem Verschlussabschnitt gebildet, der besonders bevorzugt zumindest teilweise kugelförmig bzw. halbkugelförmig gestaltet ist. Ferner ist der Ventilkörper vorzugsweise mit einem zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen Führungsabschnitt gestaltet, mittels dem der Verschlussabschnitt gestützt und geführt ist. Der Führungsabschnitt gleitet dabei mit geringer Toleranz innerhalb der oben genannten Topfwandung.
In dem Gehäuse ist vorzugsweise ein Aufnahmeraum für die Ventilkörperführung vorgesehen, in den die Ventilkörperführung mit ihrer Topfwandung frei hineinragt. Mit der derartigen Anordnung der Ventilkörperführung in einen vergleichsweise groß dimensionierten und insbesondere im Durchmesser größeren Aufnahmeraum ist abströmseitig von dem Ventilkörper ein Raum mit entsprechend großem Querschnitt bereitgestellt, in den hinein eine Leckageströmung an einem Führungspalt zwischen Ventilkörper und Ventilkörperführung hydraulisch zu entlasten ist. Entsprechend ist in dem Gehäuse vorteilhaft ein Aufnahmeraum für die Ventilkörperführung vorgesehen, dessen Volumen derart groß bemessen ist, dass der Ventilkörper bei der Bewegung des Öffnens hydraulisch entlastet ist.
Zur weiteren hydraulischen Optimierung des erfindungsgemäßen Rückschlagventils ist der dortige Ventilsitz vorzugsweise derart gestaltet, dass ein den Ventilsitz durchströmender Fluidstrom in Strömungsrichtung vor dem Ventilkörper hydraulisch umgelenkt ist.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1 einen Längsschnitt einer Pumpe einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Rückschlagventil gemäß dem Stand der Technik,
2 einen Längsschnitt einer Pumpe einer Fahrzeugbremsanlage mit einem erfindungsgemäßen Rückschlagventil und
3 einen perspektivischen Längsschnitt einer Ventilkörperführung und eines Ventilkörpers der Pumpe gemäß 2.

In 1 ist eine Pumpe 10 eines ESP-Bremsregelsystems dargestellt, die um eine Längsachse 12 herum mit einem zylindrischen Gehäuse 14 versehen ist. Das Gehäuse 14 weist einen zentralen, kreiszylindrischen Druckraum 16 auf, in dem sich eine Druckfeder 18 sowie ein Einlassventilkäfig 20 befinden. Der Einlassventilkäfig 20 weist einen äußeren Dichtabschnitt 22 auf, der mittels eines ersten Kolbenabschnitts 24 und eines in Längsrichtung anschließenden zweiten Kolbenabschnitts 26 gegen die Druckfeder 18 gedrängt ist. Die Kolbenabschnitte 24 und 26 sind mittels eines nicht dargestellten Exzenters am, bezogen auf 1, rechten stirnseitigen Ende des zweiten Kolbenabschnitts 26 in Längsrichtung hin und her bewegbar.
In dem Einlassventilkäfig 20 befindet sich ein Einlassventil 28, dass mittels einer Ventilfeder 30, einem Ventilkörper 32 und einem Ventilsitz 34 gebildet ist. Die Ventilfeder 30 stützt sich innen am Einlassventilkäfig 20 ab und drängt den Ventilkörper 32 gegen den Ventilsitz 34. Der Ventilsitz 34 ist dabei an dem dem Druckraum 16 zugewandten stirnseitigen Ende des ersten Kolbenabschnitts 24 angeordnet.
Mit der Bewegung des ersten Kolbenabschnitts 24 in Richtung weg vom Druckraum 16 entsteht im Druckraum 16 eine Druckreduzierung bzw. ein Unterdruck, mittels dem ein hydraulisches Medium, vorliegend Bremsfluid, von außen durch den ersten Kolbenabschnitt 24 und den Ventilsitz 34 hindurch in den Druckraum 16 eingesogen wird.
An dem dem Kolbenabschnitt 24 gegenüberliegenden, rechten Ende des Druckraums 16 befindet sich im Gehäuse 14 ein Auslassventil 36, das mittels einer Ventilfeder 38, eines Ventilkörpers 40 und eines Ventilsitzes 42 gebildet ist. Die Ventilfeder 38 und der Ventilkörper 40 befinden sich in einem Aufnahmeraum 44, der im Gehäuse 14 bezogen auf 1 links vom Druckraum 16 angeordnet ist. Der Ventilsitz 42 befindet sich zwischen diesem Aufnahmeraum 44 und dem Druckraum 16 an dessen stirnseitigem Ende.
Bei einer Bewegung des ersten Kolbenabschnitts 24 bezogen auf 1 nach links, wird im Druckraum 16 der dortige Druck des hydraulischen Mediums erhöht und dieses in Richtung zum Ventilsitz 42 und dort gegen den Ventilkörper 40 gedrängt. Der Ventilkörper 40 wird nachfolgend vom Ventilsitz 42 abgehoben und das hydraulische Medium wird in den Aufnahmeraum 44 gefördert.
Bei einer Rückbewegung des ersten Kolbenabschnitts 24 wird der Druck im Druckraum 16 wie oben beschrieben dann wieder gesenkt. Der Ventilkörper 40 legt sich wieder an den Ventilsitz 42 an und der Aufnahmeraum 44 wird dort verschlossen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung gemäß 2 und 3 ist der Ventilkörper 40 mit einem hohlzylindrischen, im Querschnitt kreisförmigen Führungsabschnitt 46 und einem, diesen stirnseitig verschließenden, halbkugelförmigen Dichtabschnitt 48 gestaltet. Ferner ist eine ebenfalls hohlzylindrische, im Querschnitt kreisförmige Ventilkörperführung 50 vorgesehen, welche den Führungsabschnitt 46 mit einer Spielpassung außenseitig umgibt. Mittels der Ventilkörperführung 50 ist eine Führung des Führungsabschnitts 46 und damit des Dichtabschnitts 48 in Längsrichtung geschaffen. Der Dichtabschnitt 48 wird daher bei seiner Öffnungs- und Schließbewegung am Ventilsitz 42 im Vergleich zur Ausgestaltung gemäß 1 nur wenig in radialer Richtung versetzt.
Die Ventilkörperführung 50 ist als ein einstückiges Bauteil 52 zusammen mit dem Ventilsitz 42 mittels eines Stanz-Press-Verfahrens spanlos hergestellt worden. Nachfolgend ist diese einstückige Bauteil 52 in das Gehäuse 14 mittels einer Presspassung 54 am stirnseitigen Ende des Druckraums 16 ortsfest und zugleich fluiddicht eingesetzt worden. Die Ventilkörperführung 50 ist topfförmig gestaltet und weist dabei eine zylindrische Topfwandung 56, innerhalb der der Führungsabschnitt 46 geführt ist. An die Topfwandung 56 schließt ein Topfboden 58 an, in dem sich zentrisch der dabei ebenfalls kreisrunde Ventilsitz 42 befindet. Am Übergang vom Topfboden 58 zur Topfwandung 56 befinden sich in der Topfwandung 56 mehrere über den Umfang der Topfwandung 56 verteilt angeordnete Durchgangsöffnungen 60, von denen die Topfwandung 56 durchsetzt ist. Durch diese Durchgangsöffnungen 60 kann das hydraulische Medium, das durch den Ventilsitz 42 getreten ist, von innerhalb der Topfwandung 56 nach außerhalb der Topfwandung 56 abströmen. Außerhalb der Topfwandung 56 ist ein die Topfwandung 56 umgebendes Volumen 62 ausgebildet, das eine hydraulische Entlastung für einen derart strömenden Fluidstrom 64 schafft. Der Fluidstrom 64 ist dabei zugleich in Strömungsrichtung vor dem Ventilkörper 40 hydraulisch umgelenkt, so dass vor dem Ventilkörper 40 nur ein lokal wenig höherer Partialdruck entstehen kann.

Claims

Rückschlagventil (36) mit einem Ventilsitz (42), einem Ventilkörper (40) und einer Ventilkörperführung (50), wobei der Ventilkörper (40) zum Verschließen des Rückschlagventils (36) an den Ventilsitz (42) anlegbar und zum Öffnen des Rückschlagventils (36) von dem Ventilsitz (42) abhebbar und dabei in seiner Bewegung mittels der Ventilkörperführung (50) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkörperführung (50) und der Ventilsitz (42) als ein einstückiges Bauteil (52) gebildet sind, das in einem Gehäuse (14) des Rückschlagventils (36) eingesetzt ist.
Rückschlagventil (36) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückige Bauteil (52) aus Ventilkörperführung (50) und Ventilsitz (42) um den Ventilsitz (42) herum gegen das Gehäuse (14) fluiddicht abgedichtet ist.
Rückschlagventil (36) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückige Bauteil (52) aus Ventilkörperführung (50) und Ventilsitz (42) in dem Gehäuse (14) mittels einer Presspassung (54) ortsfest gehalten und insbesondere abgedichtet ist.
Rückschlagventil (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das einstückige Bauteil (52) aus Ventilkörperführung (50) und Ventilsitz (42) spanlos hergestellt ist.
Rückschlagventil (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkörperführung (50) topfförmig mit einer zylindrischen Topfwandung (56) und einem insbesondere kreisrunden Topfboden (58) gestaltet ist, wobei in dem Topfboden (58) der Ventilsitz (42) zentrisch angeordnet ist.
Rückschlagventil (36) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (14) ein Aufnahmeraum (44) für die Ventilkörperführung (50) vorgesehen ist, in den die Ventilkörperführung (50) mit ihrer Topfwandung (56) frei hineinragt.
Rückschlagventil (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (14) ein Aufnahmeraum (44) für die Ventilkörperführung (50) vorgesehen ist, dessen Volumen (62) derart groß bemessen ist, dass der Ventilkörper (40) bei der Bewegung des Öffnens hydraulisch entlastet ist.
Rückschlagventil (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (42) derart gestaltet ist, dass ein den Ventilsitz (42) durchströmender Fluidstrom (64) in Strömungsrichtung vor dem Ventilkörper (40) hydraulisch umgelenkt ist.
Verwendung eines Rückschlagventils (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 an einer Fahrzeugbremsanlage, insbesondere an einer Pumpe (10) der Fahrzeugbremsanlage.