Druckmittelsteuerventil, insbesondere zur Steuerung einer

Durchströmungsrichtung in einem Druckmittelkreis und

Kolbenpumpe, insbesondere zur Förderung eines Druckmittels in einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Druckmittelsteuerventil, insbesondere zur Steuerung einer Durchströmungsrichtung in einem Druckmittelkreis nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine Kolbenpumpe, insbesondere zur Förderung eines Druckmittels in einer elektronisch schlupfregelbaren

Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 5.

Ein Druckmittelsteuerventil nach Anspruch 1 ist beispielsweise bekannt aus der DE 10 2010 040 329 AI.

Dieses bekannte Druckmittelsteuerventil hat ein Ventilgehäuse, einen im Inneren dieses Ventilgehäuses axial beweglich aufgenommenen und radial geführten Ventilschließkörper und einen Ventilsitz, der in Abhängigkeit einer bestehenden Druckdifferenz zwischen den Drücken stromaufwärts und stromabwärts dieses Ventilsitzes vom Ventilschließkörper gesteuert ist.

Das Ventilgehäuse ist umformtechnisch durch Tiefziehen hergestellt. Es ist becherförmig ausgebildet und weist an seinem vom Ventilsitz abgewandten Ende einen das Ventilgehäuse verschließenden Boden auf.

Der vom Ventilschließkörper gesteuerte Ventilsitz ist losgelöst vom

Ventilgehäuse an einer Zylinderlaufbuchse einer Kolbenpumpe angeordnet.

Vorteile der Erfindung Ein Druckmittelsteuerventil nach den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass der Ventilsitz in einem Stück mit dem umformtechnisch hergestellten Ventilgehäuse ausgebildet ist.

Ein derart ausgebildetes Ventilgehäuse ist kostengünstig herstellbar und weist darüber hinaus kompakte Außenabmessungen auf. Die Ausführung in einem Stück ermöglicht eine besonders geringe Koaxialitätsabweichung zwischen der Führung des Ventilschließkörpers und dem Ventilsitz. Dadurch lässt sich der Ventilschließkörper besonders eng, d.h. mit geringem Spiel führen, was sich wiederum günstig hinsichtlich einer Minimierung einer Umströmung des

Ventilschließkörpers mit Druckmittel sowie einer Neigung des

Ventilschließkörpers zu unerwünschten Schwingungen auswirkt. Im Ergebnis wird eine Verbesserung des Betriebsgeräuschs des Druckmittelsteuerventils erreicht.

Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung.

Ein zur Umgebung des Druckmittelsteuerventils hin offener Gehäuseschaft des Ventilgehäuses ist einerseits für den Einbau des Ventilschließkörpers und einer den Ventilschließkörper beaufschlagenden Ventilfeder in das Ventilgehäuse notwendig und gestattet es andererseits, das Ventilgehäuse mit dem Ventilsitz allein umformtechnisch, beispielsweise aus einer Blechplatine herzustellen. Aufwändige spanabhebende Arbeitsgänge zur Herstellung des Ventilgehäuses sind dadurch einsparbar.

Ein umlaufender Kragen am Ventilgehäuse gestattet eine Zentrierung des Druckmittelsteuerventils in einer zugeordneten Ventilaufnahme und ermöglicht zudem eine dichte Anlage des Druckmittelsteuerventils an einem sich anschließenden Bauteil, beispielsweise an einem Pumpenzylinder einer Kolbenpumpe. Der Kragen besteht aus umformtechnischen Gründen aus zwei gefalzten und aneinander angelegten Wandungsabschnitten des Ventilgehäuses und kann als Federauflage für eine den Kolben beaufschlagende Rückstellfeder einer benachbart zum Druckmittelsteuerventil angeordneten Kolbenpumpe genutzt werden.

Durch die Verwendung eines Gehäusedeckels, welcher an einem offenen Ende eines Gehäuseschafts befestigt ist und die Öffnung überdeckt kann das Druckmittelsteuerventil eine für sich funktionsfähige Baueinheit ausbilden, die vor einem technischen Einsatz auf ihre Funktionstüchtigkeit prüfbar ist.

Weiterhin ermöglicht eine derartige Gestaltung eines Druckmittelsteuerventils Freiheiten bei der Gestaltung und Herstellung benachbarter Komponenten, insbesondere bei der Herstellung eines Pumpenzylinders einer Kolbenpumpe, wenn das Druckmittelsteuerventil als Auslassventil dieser Kolbenpumpe eingesetzt wird. Grund ist, dass auf eine Ausbildung eines Ventilsitzes am Pumpenzylinder verzichtet werden kann.

Ein erfindungsgemäßes Druckmittelsteuerventil kann vorteilhafter Weise auch als Rückschlagventil in einem beliebigen Druckmittelkreis eingesetzt werden.

Wie bereits erwähnt ist die Anwendung eines erfindungsgemäßen

Druckmittelsteuerventils als Auslassventil einer Kolbenpumpe aufgrund seines kostengünstigen und kompakten Aufbaus sowie aufgrund seines geräuscharmen Betriebs besonders vorteilhaft.

Eine solche Kolbenpumpe ist in einer Pumpenaufnahme eines Gehäuseblocks eines Pumpenaggregats angeordnet, wobei die Pumpenaufnahme von einem Verschlußstopfen gegenüber der Umgebung verschlossen ist. Ein Übergang zwischen zwei Durchmesserstufen einer Aufnahme dieses Verschlußstopfens kann eine Schulter ausgebilden, auf welcher das Druckmittelsteuerventil mit dem Kragen seines Ventilgehäuses aufliegt und dadurch räumlich definiert zwischen Verschlußstopfen und einem Pumpenzylinder der Kolbenpumpe einliegt.

Die Schulter kann umfangseitig von einem axial vorstehenden Bund

umschlossen sein. Zwischen dem Bund und dem Kragen des Ventilgehäuses ist dadurch eine erste kraftschlüssige Verbindung darstellbar, durch welche das Ventilgehäuse am Verschlußstopfen zentriert gehalten ist. Der Bund kann weiterhin axial gegenüber dem Kragen des Ventilgehäuses vorstehen und in diesem vorstehenden Bereich eine zweite kraftschlüssige Verbindung mit einer Zylinderlaufbuchse der Kolbenpumpe ausbilden. In diesem Falle dient der Bund somit auch einer Befestigung des mit dem Druckmittelsteuerventil bestückten Verschlußstopfens am Pumpenzylinder der Kolbenpumpe.

Erstreckt sich der Gehäuseschaft des Ventilgehäuses in das Innere der

Ausnehmung des Verschlußstopfens hinein, so kann zwischen dem

Gehäuseschaft und der die Ausnehmung umgebenden Wand ein Ringspalt vorgesehen werden, über den eine vom Ventilsitz abgewandte Rückseite des Ventilschließkörpers mit einem Ablauf des Druckmittelsteuerventils kontaktiert ist. Damit kann relativ einfach ein Druckausgleich am Ventilschließglied realisiert werden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend detailliert beschrieben.

Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckmittelsteuerventils, wobei dieses Druckmittelsteuerventil ein Auslassventil einer Kolbenpumpe ausbildet. Letztere ist im Längsschnitt dargestellt.

Figur 2 zeigt ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckmittelsteuerventils. Dieses ist als eine für sich eigenständige Baueinheit ausgeführt, welche in Figur 2 ebenfalls im Längsschnitt dargestellt ist.

Einander entsprechende Bauteile bzw. Bauteilabschnitte sind in den Figuren mit einheitlichen Bezugsziffern gekennzeichnet.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Figur 1 ist eine Kolbenpumpe 10 im Längsschnitt dargestellt. Diese Kolbenpumpe 10 umfasst einen Pumpenzylinder 12, in dem eine

Kolbenbaugruppe 14 axial verschiebbar aufgenommen und radial geführt angeordnet ist. Die Kolbenbaugruppe 14 besteht aus einem ersten

Kolbenabschnitt 16 aus zylindrischem Vollmaterial, einem sich daran

anschließenden hohlzylindrischen und mit Querbohrungen versehenen zweiten Kolbenabschnitt 18 und einem an diesen zweiten Kolbenabschnitt 18

anschließenden Einlassventil 20. Letzteres umfasst ein Einlassventilgehäuse 22 in dem ein Einlassventilschließkörper 24 sowie eine den

Einlassventilschließkörper 24 gegen einen Einlassventilsitz 26 beaufschlagende Einlassventilfeder 28 angeordnet sind. Der Einlassventilsitz 26 ist an einem dem Einlassventil 20 zugewandten Ende des zweiten Kolbenabschnitts 18

ausgebildet. Als Einlassventilschließkörper 24 dient eine Kugel.

Die beiden Kolbenabschnitte 16; 18 und das Einlassventil 20 sind jeweils miteinander kraftschlüssig zur Kolbenbaugruppe 14 verbunden. Diese wird entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 30 zu einer Axialbewegung im Inneren des Pumpenzylinders 12 angetrieben. Bevorzugt wird hierfür ein rotierend antreibbarer Exzenter 32 verwendet, der auf die in der Figur oben liegende Stirnfläche des ersten Kolbenabschnitts 16 einwirkt.

An dem, den Kolbenabschnitten 16; 18 zugewandten Ende des Pumpenzylinders 12 ist ein hülsenförmiges Filterelement 34 angebracht, welches den zweiten Kolbenabschnitt 18 umschließt und welches dazu vorgesehenen ist, Druckmittel, das den Querbohrungen dieses zweiten Kolbenabschnitts 18 zufließt von eventuell enthaltenen Verunreinigungen bzw. Spänen zu reinigen. Das

Filterelement 34 ist dazu aus einem Filtergerüst aufgebaut, dessen Öffnungen durch ein von Druckmittel durchströmbares Filtergewebe abgedeckt sind.

Das Filterelement 34 trägt einen Dichtungsring 36, welcher am Umfang des ersten Kolbenabschnitts 16 anliegt sowie ein den Dichtungsring 36 abstützenden Stützring 38 zur Vermeidung einer eventuellen Extrusion des Dichtungsrings 36 in einen zwischen dem ersten Kolbenabschnitt 16 und einer diesen ersten Kolbenabschnitt 16 umgebenden Wandung einer Pumpenaufnahme (nicht gezeichnet) bestehenden Spalt.

Weiterhin ist in der Figur 1 ein Verschlußstopfen 40 erkennbar. Letzterer verschließt die erwähnte, jedoch in der Figur nicht gezeigte Pumpenaufnahme eines Pumpenaggregats nach außen. Der Verschlußstopfen 40 ist becherförmig ausgeformt und weist eine mittig angeordnete und von einem Boden des Verschlußstopfens verschlossene Aufnahme 42 auf. Diese Aufnahme 42 ist in ihrem Inndurchmesser einmal rechtwinklig abgestuft und weist dementsprechend einen im Innendurchmesser größeren zum pumpenzylinderseitigen Ende hin offenen ersten Aufnahmeabschnitt 44 und einen demgegenüber kleineren und vom Boden des Verschlußstopfens 40 verschlossenen zweiten

Aufnahmeabschnitt 46 auf. Ein Übergang zwischen den beiden

Aufnahmeabschnitten 44; 46 ist rechtwinklig ausgeführt, so dass er eine ringförmig umlaufende Schulter 48 ausbildet. Diese Schulter 48 ist umfangseitig von einem axial vorstehenden Bund 50 des Verschlußstopfens 40 umgeben. Dieser Bund 50 erstreckt sich abschnittsweise bis über das offene Ende des Pumpenzylinders 12 hinaus. Dabei sind die Innenabmessungen des Bunds 50 auf die Außenabmessungen des Pumpenzylinders 12 derart abgestimmt, dass zwischen den Bauteilen ein eine kraftschlüssige Verbindung ausbildbar ist. Die Kolbenpumpe 10 verfügt weiterhin über ein erfindungsgemäß ausgebildetes Auslassventil 60. Dieses Auslassventil 60 ist in der gestuften Aufnahme 42 des Verschlußstopfens 40 angeordnet und steuert zusammen mit dem Einlassventil 20 eine Durchströmung der Kolbenpumpe 10 mit hydraulischem Druckmittel. Das Auslassventil 60 besteht aus einem Auslassventilgehäuse 62, einem in einem Stück mit diesem Auslassventilgehäuse 62 ausgebildeten und an dem, dem offenen Ende des Pumpenzylinders 12 zugewandten Ende angeordneten Auslassventilsitz 64, einem im Inneren des Auslassventilgehäuses 62

aufgenommenen, axial beweglich aufgenommenen und radial geführten

Auslassventilschließkörper 66 sowie einer den Auslassventilschließkörper 66 beaufschlagenden Auslassventilfeder 68. Letztere ist mit einem ersten

Federende am Boden der Aufnahme 42 des Verschlußstopfens 40 abgestützt. Das Auslassventilgehäuse 62 ist umformtechnisch in einem Stück hergestellt und bildet an seinem, dem Auslassventilsitz 64 gegenüber liegenden zweiten Ende einen hohlzylindrischen, nach außen offenen Gehäuseschaft 68 aus. Im Inneren dieses Gehäuseschafts 68 ist der Auslassventilschließkörper 66 beweglich aufgenommen. Auslassventilsitz 64 und Gehäuseschaft 68 sind über einen umlaufenden und gegenüber dem Gehäuseschaft 68 radial nach außen abstehenden Kragen 70 miteinander verbunden. Der Kragen 70 ist ausgebildet aus zwei am Umfang des Kragens 70 miteinander verbunden und

abschnittsweise aneinander angelegten Gehäusewandabschnitten.

Mit seinem Kragen 70 liegt das Auslassventilgehäuse 62 an der Schulter 48 der gestuften Aufnahme 42 des Verschlußstopfens 40 an. Die Außenabmessungen des Kragens 70 sind dabei auf die Innenabmessungen des die Schulter 48 umschließenden Bunds 50 derart abgestimmt, dass zwischen dem

Auslassventilgehäuse 62 und dem Verschlußstopfen 40 eine kraftschlüssige Verbindung besteht, welche beide Bauteile miteinander zusammenhält. Weiterhin ist der Verschlußstopfen 40 mit dem eingebauten Druckmittelsteuerventil bzw. Auslassventil 60 so mit dem Pumpenzylinder 12 gefügt, dass der Kragen 70 des Auslassventils 60 zwischen der Schulter 48 des Verschlußstopfens 40 und der zugewandten Stirnfläche am offenen Ende des Pumpenzylinders 12 unter axialer Vorspannung einliegt.

Des Weiteren erstreckt sich der Gehäuseschaft 68 des Auslassventilgehäuses 62 in das Innere des durchmesserkleineren zweiten Aufnahmeabschnitts 46 des Verschlußstopfens 40 hinein. Zwischen dem Umfang des Gehäuseschafts 68 und der den zweiten Aufnahmeabschnitt 46 umgebenden Wand besteht dabei ein umlaufender Ringspalt 72. Dieser ist mit einer am Gehäuseschaft 68 ausgebildeten Abströmöffnung 74 des Auslassventils 60 kontaktiert und steht über das offene Ende des Gehäuseschafts 68 auch mit der vom Auslassventilsitz 64 abgewandt liegenden Rückseite des Auslassventilschließkörpers 66 in druckmittelleitender Verbindung. Ein Auslass 76 der Kolbenpumpe 10 ist an der Umfangseite des Verschlußstopfens 40 vorgesehen. Dieser Auslass 76 liegt dabei der Abströmöffnung 74 des Auslassventils 60 zumindest annähernd horizontal gegenüber, wobei sich zwischen Abströmöffnung 74 und Auslass 76 ein Abschnitt des erwähnten Ringspalts 72 erstreckt. Am

Auslassventilschließkörpers 66 herrscht damit Druckgleichgewicht.

Der Auslassventilschließkörper 66 gliedert sich in einen mit dem Auslassventilsitz 64 zusammenwirkenden Kalottenabschnitt 80 und in einen einstückig damit verbundenen zylindrisch ausgebildeten Führungsabschnitt 82. Mit seinem Führungsabschnitt 82 liegt der Auslassventilschließkörper 66 an der Innenseite des Gehäuseschafts 68 an. Aufgrund der Einteiligkeit von Auslassventilsitz 64 und Auslassventilgehäuse 62 ist die erreichbare Abweichung der Koaxialität zwischen Auslassventilsitz 64 und der Führung des Auslassventilschließkörpers 66 derart gering, dass ein relativ enger Führungsspalt zwischen den Bauteilen ausreicht. Ein enger Führungsspalt verhindert eine Umströmung des

Auslassventilschließkörpers 66 mit Druckmittel und beugt dadurch

geräuschverursachenden Schwingungen dieses Auslassventilschließkörpers 66 vor. Der Auslassventilschließkörper 66 ist hohl ausgeführt und bildet in seinem Inneren eine Abstützfläche für ein Ende einer Auslassventilfeder 78 aus.

Die Rückstellfeder 30 der Kolbenpumpe ist in einem Pumpenarbeitsraum 52 untergebracht und ist zwischen einer am Einlassventilgehäuse 22 ausgebildeten ersten Anlagefläche und einer am Kragen 70 des Auslassventilgehäuses 62 ausgebildeten zweiten Anlagefläche eingespannt. Mit einer zyklischen Betätigung der Kolbenbaugruppe 14 durch den Exzenter 32 ändert der Pumpenarbeitsraum 52 sein Volumen und ein Druckmittel wird über das Einlassventil 20 durch den Pumpenarbeitsraum 52 zum Auslassventil 60 und von dort über die

Abströmöffnung 74 zum Auslass 76 der Kolbenpumpe 10 gefördert. Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses zweite Ausführungsbeispiel betrifft ein Druckmittelsteuerventil 60, das als eigenständige für sich funktionsfähige Baueinheit ausgebildet ist. Das Druckmittelsteuerventil 60 umfasst ein Ventilgehäuse 62 mit einem einteilig daran ausgebildetem Ventilsitz 64, einen im Ventilgehäuse 62 beweglich aufgenommenen und radial geführten Ventilschließkörper 66, eine den Ventilschließkörper 66 gegen den Ventilsitz 64 beaufschlagende Ventilfeder 78 sowie einen Gehäusedeckel 84, welcher auf einen Gehäuseschaft 68 des Ventilgehäuses 62 aufgepresst ist und ein offenes Ende dieses Gehäuseschafts 68 überdeckt.

Ventilgehäuse 62, Ventilfeder 78 und Ventilschließkörper 66 sind identisch zu den in Zusammenhang mit der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels beschriebenen Ventilbauteilen des Auslassventils 60 ausgeführt und sind deshalb mit denselben Bezugszeichen versehen. Ausführungsbeispiel 2 verfügt lediglich über einen zusätzlichen Gehäusedeckel 84.

Dieser Gehäusedeckel 84 ist, wie erwähnt, auf das offene Ende des

Ventilgehäuses 62 aufgepresst. Er ist dazu kappenförmig ausgebildet und gliedert sich in eine weitgehend plan ausgeführte Stützfläche 86 und einen einteilig mit dieser Stützfläche 86 ausgebildeten und axial gegenüber der Stützfläche 86 vorstehenden Fortsatz 88. Dieser Fortsatz 88 ist vorzugsweise ringförmig ausgeführt, kann aber auch aus zueinander beabstandeten

Ringsegmenten ausgebildet sein. Die Innenabmessungen des Fortsatzes 88 sind auf die Außenabmessungen des Gehäuseschafts 68 des Ventilgehäuses 62 entsprechend abgestimmt.

Beim Ausführungsbeispiel ist exemplarisch im Zentrum der Stützfläche 86 eine Druckausgleichsöffnung 90 vorgesehen, welche das Innere des Ventilgehäuses 62 mit dessen Umgebung verbindet. Auf einer Innenseite der Stützfläche 86 stützt sich die den Ventilschließkörper 66 beaufschlagende Ventilfeder 78 mit einem zweiten Ende ab.

Das Druckmittelsteuerventil nach Ausführungsbeispiel 2 ist eine für sich handhabbare und insbesondere auf seine Funktionsfähigkeit prüfbare

Baueinheit, die losgelöst von einer Kolbenpumpe nach Ausführungsbeispiel 1 beispielsweise auch als Rückschlagventil in einem beliebigen Druckmittelkreis eingesetzt werden kann. Selbstverständlich sind weitere Änderungen oder Weiterbildungen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen denkbar, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.