DE19732810A1

DE19732810A1 - Rückschlagventil, insbesondere für eine Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE19732810A1
Application number: DE1997132810
Authority: DE
Inventors: Dieter Merklein; Siegfried Fritsch; Ralf Zitzelsberger; Andreas Weh; Michael Hellebrandt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 1999-02-04
Anticipated expiration: 2017-07-31
Also published as: DE19732810B4

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil nach der Gattung des Hauptanspruchs sowie eine Kolbenpumpe mit einem derartigen Rückschlagventil als Ein- und/oder Auslaßventil.

Ein derartiges Rückschlagventil für eine Kolbenpumpe ist bekannt aus der DE 44 45 361 A1. Das bekannte Rückschlagventil weist einen Ventilschließkörper auf, der von einer Scheibenfeder als Schließfederelement gegen einen Ventilsitz gedrückt wird. Die Scheibenfeder weist spiralförmige Federstege auf, die einstückig von einem Außenring der Scheibenfeder zum Zentrum verlaufen, wo sie sich vereinigen und eine Vertiefung zur Positionierung des Ventil schließkörpers aufweisen. Durch Punktschweißung am Außenring ist die Scheibenfeder starr mit einem Ventilsitzträger, der bei dem bekannten Rückschlagventil von einem Kolben der Kolbenpumpe gebildet wird, verbunden. Die starre Verbindung der Scheibenfeder hat den Nachteil, daß bei einem Fluchtungsfehler der Scheibenfeder diese den geöffneten Ventilschließkörper bei durchströmtem Rückschlagventil mit Radialversatz zum Ventilsitz führt, und daß bei geschlossenem Rückschlagventil der Ventilschließkörper mit Radialversatz und/oder mit einem Winkelfluchtungsfehler zwischen der Scheibenfeder und dem Ventilsitz gehalten wird. Beides führt zu einem schlechten Schließen des Rückschlagventils und zu Undichtigkeit.

Vorteile der Erfindung

Beim erfindungsgemäßen Rückschlagventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ist ein Radialspiel vorgesehen. Über eine Einrichtung zur Positionierung, beispielsweise eine Vertiefung oder ein Loch, richtet sich das Schließfederelement am Ventilschließkörper aus, der sich seinerseits am Ventilsitz ausrichtet. Dadurch ist auf vorteilhafte Weise ein exakt in einer vorgesehenen Konstruktionslage am Ventilsitz anliegender Ventilschließkörper sichergestellt, der den Ventilsitz bei geschlossenem Rückschlagventil dicht verschließt. Vorteilhafterweise wird ein Verkanten eines von einer Kugelform abweichenden, beispielsweise zylinderförmigen Ventilschließkörpers wird vermieden.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung zum Gegenstand.

Das Schließfederelement kann beispielsweise als Scheiben- oder Tellerfeder ausgebildet sein, es kann eine streifenförmige Blattfeder oder eine sternförmige Feder, also eine Feder mit radial oder auch in Sekantenrichtung verlaufenden Federstegen Verwendung finden (Anspruch 2).

Als Ventilschließkörper kann das erfindungsgemäße Rückschlagventil gemäß Anspruch 4 außer einer Ventilkugel beispielsweise auch einen rotationssymmetrischen Ventilschließkörper mit im wesentlichen zylindrischer Form, wie er in der bereits genannten DE 44 45 361 AI offenbart ist, Verwendung finden.

Insbesondere ist das Rückschlagventil zur Verwendung als Ein- und/oder Auslaßventil einer Kolbenpumpe für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung ist, daß sich eine kurzbauende Kolbenpumpe realisieren läßt, wobei das Ein- und/oder das Auslaßventil in einer Zylinderbohrung der Kolbenpumpe unterbringbar sind.

Die Kolbenpumpe ist insbesondere als Pumpe in einer Bremsanlage eines Fahrzeugs vorgesehen und wird beim Steuern des Drucks in Radbremszylindern verwendet. Je nach Art der Bremsanlage werden für derartige Bremsanlagen die Kurzbezeichnungen ABS bzw. ASR bzw. FDR bzw. EHB verwendet. In der Bremsanlage dient die Pumpe beispielsweise zum Rückfördern von Bremsflüssigkeit aus einem Radbremszylinder oder aus mehreren Radbremszylindern in einen Hauptbremszylinder (ABS) und/oder zum Fördern von Bremsflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter in einen Radbremszylinder oder in mehrere Radbremszylinder (ASR bzw. FDR bzw. EHB). Die Pumpe wird beispielsweise bei einer Bremsanlage mit einer Radschlupfregelung (ABS bzw. ASR) und/oder bei einer als Lenkhilfe dienenden Bremsanlage (FDR) und/oder bei einer elektrohydraulischen Bremsanlage (EHB) benötigt. Mit der Radschlupfregelung (ABS bzw. ASR) kann beispielsweise ein Blockieren der Räder des Fahrzeugs während eines Bremsvorgangs bei starkem Druck auf das Bremspedal (ABS) und/oder ein Durchdrehen der angetriebenen Räder des Fahrzeugs bei starkem Druck auf das Gaspedal (ASR) verhindert werden. Bei einer als Lenkhilfe (FDR) dienenden Bremsanlage wird unabhängig von einer Betätigung des Bremspedals bzw. Gaspedals ein Bremsdruck in einem oder in mehreren Radbremszylindern aufgebaut, um beispielsweise ein Ausbrechen des Fahrzeugs aus der vom Fahrer gewünschten Spur zu verhindern. Die Pumpe kann auch bei einer elektrohydraulischen Bremsanlage (EHB) verwendet werden, bei der die Pumpe die Bremsflüssigkeit in den Radbremszylinder bzw. in die Radbremszylinder fördert, wenn ein elektrischer Bremspedalsensor eine Betätigung des Bremspedals erfaßt oder bei der die Pumpe zum Füllen eines Speichers der Bremsanlage dient.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt einer Kolbenpumpe mit zwei Rückschlagventilen gemäß der Erfindung; und

Fig. 2 eine Ansicht einer Ventilschließfeder der Rückschlagventile aus Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Fig. 1 dargestellte, erfindungsgemäße Kolbenpumpe 10 weist einen zylindrischen Kolben 12 auf, der axial verschieblich in einer Zylinderbohrung 14 eines Pumpengehäuses 16 aufgenommen ist. Das Pumpengehäuse 16 ist von einem Hydraulikblock gebildet, von dem in der Zeichnung lediglich ein die Kolbenpumpe 10 umgebendes Bruchstück dargestellt ist. Der Hydraulikblock ist Bestandteil einer im übrigen nicht dargestellten, hydraulischen, schlupfgeregelten Fahrzeugbremsanlage, in dem weitere, nicht dargestellte hydraulische Bauelemente wie Magnetventile, Hydrospeicher und Hydrodämpfer eingesetzt und untereinander sowie mit der Kolbenpumpe 10 hydraulisch verschaltet sind.

Zum Antrieb des Kolbens 12 weist die Kolbenpumpe 10 einen elektromotorisch rotierend antreibbaren Exzenter 18 auf, gegen dessen Umfang der Kolben 12 von einer Kolbenrückstellfeder 20 gedrückt wird, die in einem Verdrängungsraum 22 auf einer dem Exzenter 18 abgewandten Seite des Kolbens 12 in der Zylinderbohrung 14 untergebracht ist.

In Längsrichtung betrachtet, ungefähr in der Mitte des Kolbens 12, mündet eine Einlaßbohrung 24 radial in die Zylinderbohrung 14. Ein Fluideinlaß erfolgt durch eine umlaufende Nut 26 im Kolben 12, die so breit ist, daß sie die Einlaßbohrung 24 in jeder Hubstellung des Kolbens 12 überdeckt, in eine im Grund der Einlaßnut 26 angebrachte, durch den Kolben 12 durchgehende Querbohrung 28 und von dort in eine axiale Sackbohrung 30 des Kolbens 12, die sich von der Querbohrung 28 zum Verdrängungsraum 22 erstreckt.

Als Einlaßventil 32 weist die Kolbenpumpe 10 ein Rückschlagventil gemäß der Erfindung auf, das in die Sackbohrung 30 des Kolbens 12 integriert ist: An einer Ringstufe, mit der sich die Sackbohrung 30 in Richtung des Verdrängungsraums 22 erweitert, ist ein konischer Ventilsitz 34 ausgebildet. Als Ventilschließkörper weist das Einlaßventil eine Ventilkugel 36 auf, die von einer in Fig. 2 als Einzelheit dargestellten Scheibenfeder 38 als Ventilschließfeder gegen den Ventilsitz 34 gedrückt wird. Ein Ende des in Form der Scheibenfeder 38 ausgebildeten Schließfederelements wirkt auf den in Form der Ventilkugel 36 ausgebildeten Ventilschließkörper. Dieses Ende des Schließfederelements wird nachfolgend als schließkörperseitiges Ende bezeichnet. Beim
Ausführungsbeispiel stützt sich die Scheibenfeder 38 mit ihrem anderen Ende über einen Befestigungsring 48 indirekt am Kolben 12 ab. Dieses kolbenseitige Ende der Scheibenfeder 38 erhält die Bezeichnung schließkörperabgewandtes Ende des Schließfederelements. Die Scheibenfeder 38 weist einen Außenring 40 und einen Innenring 42 auf, zwischen denen sich zwei konzentrische, halbkreisförmige Federstege 44 erstrecken, die an ihrem einen Ende einstückig mit dem Außenring 40 und an ihrem anderen Ende einstückig mit dem Innenring 42 sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel bildet der Innenring 42 das schließkörperseitige Ende der Scheibenfeder 38, und der Außenring 40 bildet das schließkörperabgewandte Ende der Scheibenfeder 38. Ein Mittelloch 46 der Scheibenfeder 38 bildet eine Einrichtung zur Positionierung der Scheibenfeder 38 an der Ventilkugel 36. Über das Mittelloch 46 erfolgt eine koaxiale Ausrichtung der Scheibenfeder 38 an der Ventilkugel 36, und über die Ventilkugel 36 wiederum erfolgt eine Ausrichtung gegenüber dem Ventilsitz 34.

Die Scheibenfeder kann als Blechstanzteil hergestellt sein. Bei kleinem Durchmesser kann sie in einem Ätzverfahren hergestellt werden. Sie besteht in diesem Fall beispielsweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung. Auch eine Herstellung beispielsweise aus Kunststoff ist möglich. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Scheibenfeder 38 einen Durchmesser von 9 mm.

Zur Abstützung des schließkörperabgewandten Endes der Scheibenfeder 38 ist der Befestigungsring 48 mit treppenförmigem Ringquerschnitt vorgesehen, der von der Kolbenrückstellfeder 20 gegen eine verdrängungsraumseitige Stirnseite des Kolbens 12 gedrückt wird. Der Befestigungsring 48 umgreift den Kolben 12 an einer an der Kolbenstirnseite angebrachten Ringstufe, er hält das schließkörperabgewandte Ende der Scheibenfeder 38 mit einer Radialfläche 50 mit Spiel sowohl in radialer als auch in axialer Richtung zwischen sich und der Stirnfläche des Kolbens 12. Der Außenumfang des schließkörperabgewandten Endes der Scheibenfeder 38, beim Ausführungsbeispiel der Außenumfang des Außenrings 40, ist auf den Befestigungsring 48 so abgestimmt, daß auch beim Zusammentreffen ungünstiger Toleranzlagen zwischen dem Außenumfang des schließkörperabgewandten Endes der Scheibenfeder 38 und dem Befestigungsring 48 in radialer Richtung ein stets ausreichendes Radialspiel vorhanden ist. Das Spiel in radialer Richtung ermöglicht das koaxiale Ausrichten der Scheibenfeder 38 in Bezug auf den Ventilsitz 34 mittels der Ventilkugel 36. Das axiale Spiel verhindert ein Festklemmen des schließkörperabgewandten Endes der Scheibenfeder 38 zwischen dem Befestigungsring 48 und der Stirnfläche des Kolbens 12 und erlaubt in radialer Richtung freie Beweglichkeit der Scheibenfeder 38 relativ zum Befestigungsring 48.

Auf einer dem Exzenter 18 abgewandten Seite ist ein weiteres Rückschlagventil gemäß der Erfindung als Auslaßventil 52 der Kolbenpumpe 10 in der Zylinderbohrung 14 angeordnet: In die Zylinderbohrung 14 ist ein kreisscheibenförmiger Ventilsitzträger 54 eingesetzt, der ein Mittelloch 56 aufweist, an dessen dem Kolben 12 abgewandter Mündung ein konischer Ventilsitz 58 ausgebildet ist, mit dem ein Ventilschließkörper in Form einer Ventilkugel 60 zusammenwirkt. Die Ventilkugel 60 des Auslaßventils 52 wird von einer Scheibenfeder 62 gegen den Ventilsitz 58 gedrückt, die kongruent mit der Scheibenfeder 38 des Einlaßventils 32 ist. Die Scheibenfeder 62 des Auslaßventils 52 liegt in einem napfförmigem Verschlußteil 64, welches auf einer dem Kolben 12 abgewandten Seite des Ventilsitzträgers 54 in die Zylinderbohrung 14 eingesetzt und durch eine Verstemmung 66 die Zylinderbohrung 14 druckdicht verschließend im Pumpengehäuse 16 befestigt ist. Die Scheibenfeder 62 stützt sich an einer Ringstufe 68 im Innern des Verschlußteils 64 ab, sie wird, ebenso wie die Scheibenfeder 38 des Einlaßventils 32, von der Ventilkugel 60 koaxial in Bezug auf den Ventilsitz 58 ausgerichtet. Auch die Scheibenfeder 62 wird, wie Scheibenfeder 38, auf ihrem schließkörperseitigen Ende von dem in Form der Ventilkugel 60 ausgebildeten Ventilschließkörper geführt. Der Einbauraum der Scheibenfeder 62 in dem Verschlußteil 64 bzw. in dem Pumpengehäuse 16 ist so ausreichend dimensioniert, daß das schließkörperabgewandte Ende der Scheibenfeder 62, in radialer Richtung betrachtet, relativ zum Verschlußteil 64 bzw. zum Pumpengehäuse 16 frei sich bewegen kann, zumindest so weit, daß das schließkörperabgewandte Ende jede durch die Führung auf dem schließkörperseitigen Ende vorgegebene Radialbewegung ohne Behinderung mitmachen kann.

Um die Reibung zwischen der Scheibenfeder 62 und dem Verschlußteil 64 bzw. dem Pumpengehäuse 16 möglichst gering zu halten, wird vorgeschlagen, bei Bedarf zwischen dem schließkörperabgewandten Ende der Scheibenfeder 62 und der Ringstufe 68 eine Scheibe 78 dazwischen zu legen. Die Scheibe 78 dient als Gleitstoff. Die Scheibe 78 besteht aus einem Stoff, beispielsweise aus PTFE, mit einem besonders geringen Reibwert. Entsprechend kann auch zwischen dem schließkörperabgewandten Ende der Scheibenfeder 38 und der Radialfläche 50 eine Scheibe zwischengelegt werden. Der Gleitstoff kann auch dadurch erzeugt werden, daß man direkt auf dem schließkörperabgewandten Ende der Scheibenfeder 38 bzw. 62 und/oder direkt auf der Ringstufe 68 bzw. auf der Radialfläche 50 einen reibungsvermindernden Stoff, z. B. eine spezielle Lackschicht, aufbringt.

Die Ausströmung von Fluid aus der Kolbenpumpe 10 erfolgt durch drei sternförmig in einem Rand 70 des Verschlußteils 64 angebrachte Auslaßnuten 72 über einen den Ventilsitzträger 54 umgebenden Ringkanal 74 in eine Auslaßbohrung 76, welche radial zur Zylinderbohrung 14 im Pumpengehäuse 16 angebracht ist.

Das schließkörperseitige Ende des Schließfederelements, d. h. der Scheibenfeder 38 bzw. 62, wird vom Ventilschließkörper, d. h. von der Ventilkugel 36 bzw. 60, geführt. Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Rückschlagventil besteht der Vorteil, daß wegen der freien radialen Beweglichkeit des schließkörperabgewandten Endes des Schließfederelementes auch solche Schließfederelemente verwendet werden können, die in Hubrichtung kurz bauen. In Hubrichtung kurz bauende Schließfederelemente, wozu auch die beispielhaft ausgewählten Scheibenfedern 38, 62 gehören, haben zwar den Vorteil, daß sie eine insgesamt kurz bauende Konstruktion erlauben, andererseits haben sie aber den Nachteil, daß sie in radialer Richtung sehr steif sind, was bezüglich Dichtheit und Verschleiß des Rückschlagventils negativ ist. Wegen diesem Nachteil konnten kurz bauende Schließfederelemente bei Rückschlagventilen bisher nur eingeschränkt verwendet werden. Dieser Nachteil wird bei dem vorgeschlagenen Rückschlagventil vermieden.

Obwohl die für das Rückschlagventil vorgeschlagene Scheibenfeder 38 bzw. 62, in radialer Richtung betrachtet, besonders unnachgiebig ist, wird mit dem Radialspiel zwischen dem schließkörperabgewandten Ende der Scheibenfeder 38 bzw. 62 und dem Kolben 12 bzw. dem Verschlußteil 64 erreicht, daß das schließkörperabgewandte Ende der Scheibenfeder 38 bzw. 62 radialbeweglich ist. In axialer Richtung betrachtet, stützt sich das schließkörperabgewandte Ende der Scheibenfeder 38 bzw. 62 am Kolben 12 bzw. an der Radialfläche 50 bzw. am Verschlußteil 64 ab, ist aber trotzdem auch in axialer Richtung betrachtet nicht festgeklemmt, so daß auch dadurch die Radialbeweglichkeit des schließkörperabgewandten Endes der Scheibenfeder 38 bzw. 62 nicht behindert wird.

Claims

1. Rückschlagventil mit einem Ventilschließkörper, der von einem Schließfederelement gegen einen Ventilsitz gedrückt wird, wobei das Schließfederelement eine Einrichtung zur Positionierung am Ventilschließkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließfederelement (38, 62) auf seinem schließkörperabgewandten Ende radialbeweglich eingebaut ist.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließfederelement (38, 62) flach ist.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließfederelement eine Scheibenfeder (38, 62) mit kreisbogen- oder spiralförmigen Federstegen (44) ist.

4. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (36, 60) eine Ventilkugel ist, oder im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

5. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des schließkörperabgewandten Endes des Schließfederelements (38, 62) ein Gleitstoff (78) vorgesehen ist.

6. Kolbenpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Rückschlagventil (32, 52) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.