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Title:
VALVE ASSEMBLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/000783
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a valve assembly, in particular for damping pressure oscillations in a hydraulic system, consisting of a valve housing (8), in which a closing body (3) which is loaded by means of a closing spring (1) interacts with a valve seat (9), wherein the closing spring (1) is produced from a plurality of windings of a spring wire, which closing spring (1) is supported with its first winding end on the closing body (3) and with its second winding end, arranged diametrically with respect to the first winding end, either directly on the valve housing (8) or on a spring stop which is connected to the valve housing (8). The invention provides that oscillation-damping means (1, 2, 5) are provided in the valve housing (8), which means (1, 2, 5) are formed upstream or downstream of the closing body (3) in the flow path or immediately on the closing body (3).

Inventors:
BRIESEWITZ, Rüdiger (Udo-Müller-Ring 23, Bruchköbel, 63486, DE)
DINKEL, Dieter (Bahnstraße 21, Schwalbach, 65824, DE)
Application Number:
EP2012/061813
Publication Date:
January 03, 2013
Filing Date:
June 20, 2012
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG (Guerickestraße 7, Frankfurt, 60488, DE)
BRIESEWITZ, Rüdiger (Udo-Müller-Ring 23, Bruchköbel, 63486, DE)
DINKEL, Dieter (Bahnstraße 21, Schwalbach, 65824, DE)
International Classes:
B60T8/34; F16F3/12; F16K15/02; F16K15/04; F16K27/02
Foreign References:
DE102009006980A1
JPS6192373A
EP1612449A1
US3247967A
DE8901008U1
US2896663A
EP0407721A1
EP0597610A1
GB1022342A
DE1660550U
DE102009006980A1
Attorney, Agent or Firm:
CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG (Guerickestraße 7, Frankfurt, 60488, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Ventilbaugruppe, insbesondere zur Dämpfung von Druck¬ schwingungen in einem Hydrauliksystem, bestehend aus einem Ventilgehäuse, in dem ein mittels einer Schlie߬ feder belasteter Schließkörper mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, wobei die Schließfeder aus mehreren Windungen eines Federdrahts hergestellt ist, die sich mit ihrem ersten Windungsende am Schließkörper und mit ihrem zum ersten Windungsende diametral angeordneten zweiten Windungsende entweder unmittelbar am Ventilgehäuse oder an einem mit dem Ventilgehäuse verbundenen Federanschlag abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass im Ventilgehäuse (8) schwingungsdämpfende Mittel (1, 2, 5) vorgesehen sind, die entweder im Strömungsweg vor oder hinter dem Schließkörper (3) oder unmittelbar am

Schließkörper (3) ausgebildet sind.

2. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg vor dem Schließkörper (3) als schwingungsdämpfendes Mittel ein Drallerzeuger (2) in das Ventilgehäuse (8) eingesetzt ist.

3. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger (2) als Drallscheibe ausge¬ führt ist, wozu mehrere, einen Strömungsdrall erzeugen¬ de Leitschaufeln (4) über dem Umfang der Drallscheibe verteilt sind.

4. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Drallerzeuger (2) und dem Ventilsitz (9) das Ventilgehäuse (8) in Richtung des

Schließkörpers (3) einen trichterförmig verengten Strömungsweg aufweist.

5. Ventilbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den trichterförmig verengten Strömungsweg des Ventilgehäuses (8) wenigstens ein den Drall der Strömung verstärkendes Mittel in Form von Rillen, Riefen oder Gewinde eingebracht ist.

6. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließfeder (1) als schwingungsdämpfen- des Mittel ausgebildet ist, wozu die Schließfeder (1) eine progressive Federkennlinie aufweist, sodass sich die Bewegung des Schließkörpers (3) mit zunehmendem Ventilöffnungshub stabilisiert, wodurch sich die Eigen¬ frequenz des durch den Schließkörper (3) und die

Schließfeder (1) gebildeten Schwingungssystem geräuschmindernd ändert.

7. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als schwingungsdämpfendes Mittel in die

Schließfeder (1) ein Dämpfungszylinder (5) eingesetzt ist, dessen Mantelfläche in Reibkontakt mit der

Schließfeder (1) steht, wobei vorzugsweise der Schlie߬ körper (3) zur Begrenzung des Ventilöffnungshubs an der Stirnfläche des Dämpfungszylinders (5) anlegbar ist.

8. Ventilbaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des Dämpfungszylinders (5) in Richtung der Schließfeder (1) konvex gewölbt ist.

9. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (3) als Kugel und der Ventilsitz (9) als Kegeldichtsitz ausgeführt ist.

10. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (3) als Hohl- oder Vollzy- linder oder als Ventilscheibe mit oder ohne Führungs¬ stift (6) ausgeführt ist.

11. Ventilbaugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (3) in einer Schließkörperaufnahmebohrung (7) geführt ist, deren Mantelfläche den Ventilsitz (9) im Ventilgehäuse (8) bildet, in welcher der Schließkörper (3) mittels einer Gleitpassung geführt ist.

12. Ventilbaugruppe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Freigabe des durch die Mantelfläche der Schließkörperaufnahmebohrung (7) gebildeten Ventilsitzes (9) die Schließkörperaufnahmebohrung (7) in einem axialen Abstand zum Schließkörper (3) von einer aus- lassseitigen Querbohrung (10) durchdrungen ist, die abhängig vom Hub des Schließkörpers (3) mit einem ein- lassseitigen Strömungsweg im Ventilgehäuse (8) verbun¬ den ist.

13. Ventilbaugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Schließfeder (1) im Ventil¬ gehäuse (8) die Schließkörperaufnahmebohrung (7) als Sackbohrung ausgeführt ist, die im Aufnahmebereich der Schließfeder (1) von der Querbohrung (10) durchdrungen ist .

14. Ventilbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schließstellung des Schließkörpers (3) am Ventilsitz (9) zur Einstellung eines konstanten Drosselvolumenstroms zwischen dem Schließkörper (3) und dem Ventilsitz (9) ein Bypass vorgesehen ist, der entweder durch eine Kerbe (11) im Ventilsitz (9), oder durch einen Blendendurchgang (12) im Schließkörper (3), oder durch einen Ringspalt (13) zwischen Schließkörper (3) und Ventilsitz (9) gebildet ist.

Ventilbaugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkörperaufnahmebohrung (7) an dem vom Schließkörper (3) abgewandten Ende von einer Kugel (14) verschlossen ist, auf der sich das vom Schließkör per (3) abgewandte Ende der Schließfeder (1) abstützt.

Description:
Ventilbaugruppe

Die Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe, insbesondere zur Dämpfung von Druckschwingungen in einem Hydrauliksystem, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Ventilbaugruppe der angegebenen Art ist bereits aus DE 10 2009 006 980 AI bekannt. Diese Ventilbaugruppe ist Be ¬ standteil einer Dämpfereinheit, um die von einer Kolbenpumpe initiierten Druckpulsation zu minimieren. Die Ventilbaugruppe besteht aus einem patronenförmigen Ventilgehäuse, in dem ein mittels einer Schließfeder belasteter Schließkörper mit einem Ventilsitz differenzdruckabhängig zusammenwirkt. Zur Variation des Durchflusses weist das Ventilgehäuse eine ers ¬ te und eine zweite hydraulische Blende in unterschiedlichen Größen auf, mit der Besonderheit, dass die erste Blende in Reihenanordnung und die zweite Blende in Parallelanordnung zum Schließkörper im Ventilgehäuse aufgenommen ist. Die vorgeschlagene Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass durch die Ventilbaugruppe störende Geräusche verursacht werden, die aus dem Schwingungsverhalten des Feder-Masse-Systems re ¬ sultieren .

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilbaugruppe der eingangs genannten Art weiter zu entwi ¬ ckeln, um durch eine möglichst einfache und funktionsverbes- serte Ausführung den vorgenannten Nachteil zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Ventilbaugruppe der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im Folgen ¬ den aus der Beschreibung mehreren Ausführungsbeispiele hervor .

Es zeigt:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Ventilbaugruppe im Längs ¬ schnitt mit einem stromaufwärts zum Schließkörper im Ventilgehäuse angeordneten Drallkörper,

Figur 2 eine erfindungsgemäße Ventilbaugruppe im Längs ¬ schnitt mit einer auf den Schließkörper einwirkenden Schließfeder, die zur Reduzierung des Schwingungsverhaltens eine progressive Federkennlinie aufweist,

Figur 3 eine erfindungsgemäße Ventilbaugruppe mit einem innerhalb der Schließfeder angeordneten Dämpfungszylinder,

Figur 4 eine Abwandlung des Erfindungsgegenstandes nach

Figur 3, wonach der Dämpfungszylinder mit einer konvexen Mantelfläche versehen ist,

Figur 5 eine erfindungsgemäße Ventilbaugruppe mit einem als kappenförmigen Hohlzylinder ausgebildeten Schließkörper, der flüssigkeitsdicht in einer Schließkörperaufnahmebohrung des Ventilgehäuses geführt ist,

Figur 6 abweichend von Figur 5 den Schließkörper als Vollzylinder ausgeführt, der zur Ausbildung einer Ringspaltblende ein hinreichend groß bemessenes Laufspiel in der Schließkörperaufnahmebohrung aufweist,

Figur 7 alternativ zu Figur 6 anstelle der Ringspaltblende einen zentral angeordneten Blendendurchgang im Schließkörper,

Figur 8 den Schließkörper als Ventilscheibe ausgebildet, der von einer Schließfeder beaufschlagt ist, welche sich auf einer in das Ventilgehäuse einge- pressten Kugel abstützt.

Bevor auf die Unterschiede zwischen den in den Figuren 1 bis 8 abgebildeten Ventilbaugruppen eingegangen wird, sollen zunächst anhand der Figur 1 die aus allen Figuren ersichtli ¬ chen gemeinsamen Merkmale herausgestellt werden.

Die Figur 1 zeigt somit stellvertretend für die in den Figu ¬ ren 2 bis 8 abgebildeten Ventilbaugruppen im Längsschnitt eine Gesamtansicht zur grundlegenden Konstruktion der erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe, die bevorzugt zur Dämpfung von Druckschwingungen in einem Bremshydrauliksystem eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wird, wozu eine hydraulische Blende im Bereich des Schließkörpers 3 angeordnet ist, die in der Ven ¬ tilschließstellung eine definierte Durchströmung der Ventilbaugruppe erlaubt. Der Schließkörper 3 ist von einer

Schließfeder 1 beaufschlagt, die den Schließkörper 3 gemäß allen Abbildungen in seiner Grundstellung am Ventilsitz 9 hält, sodass in der Grundstellung ausschließlich der Querschnitt der beispielhaft in Figur 1 als Kerbe 11 ausgeführ ¬ ten Blende im Ventilsitz 9 freigegeben ist. Ein Abheben des Schließkörpers 3 vom Ventilsitz 9 erfolgt somit ausschließ ¬ lich differenzdruckabhängig, d.h. sofern der auf den Schließkörper 3 einwirkende Hydraulikdruck größer ist als der Federdruck der als Zylinderfeder ausgeführten Schließfeder 1. Die Schließfeder 1 ist aus mehreren Windungen eines Federdrahts hergestellt, die sich mit ihrem ersten Windungs ¬ ende am Schließkörper 3 und mit ihrem zum ersten Windungsende diametral angeordneten Federbereich, der das zweite Windungsende umfasst, entweder unmittelbar am Boden des Ventil ¬ gehäuses 8 oder an einem speziellen Federanschlag abstützt.

In den Figuren 1 bis 4 ist das Ventilgehäuse 8 zweiteilig ausgeführt, mit einem als Einpreßpatrone ausgeführten massi ¬ ven Oberteil, der den Ventilsitz 9 trägt und einem topfför- migen, dünnwandigen Unterteil, das durch Tiefziehen von Dünnblech hergestellt und mit seinem Topfrand kraftschlüssig am Oberteil des Ventilgehäuses 8 befestigt ist. Das rohrför- mige Oberteil des Ventilgehäuses 8 besteht aus einem dick ¬ wandigen Dreh- oder Kaltschlagteil, in dessen Hohlraum nach Figur 2 bis 4 stromaufwärts zum Ventilsitz 9 ein Sieb 15 fi ¬ xiert ist. Das Durchströmen des Ventilgehäuses 8 erfolgt so ¬ mit von oben nach unten in Richtung der Gehäuselängsachse, wozu der die Schließfeder 1 tragende Boden des topfförmigen Unterteils als auch die Mantelfläche des Unterteils mit ei ¬ nem Durchgang versehen sind, der die Ventildurchströmung ermöglicht .

Die Erfindung sieht zum Zwecke der Reduzierung des Ventilschaltgeräuschs in allen Ausführungsbeispielen vor, dass jeweils im Ventilgehäuse 8 schwingungsdämpfende Mittel 1, 2, 5 zusätzlich vorgesehen sind, die im Strömungsweg vor oder hinter dem Schließkörper 3 oder unmittelbar am Schließkörper 3 ausgebildet sind.

Zu diesem generellen Problemlösungsansatz geht aus der Figur 1 eine Ventilbaugruppe hervor, die im Strömungsweg vor dem Schließkörper 3 als schwingungsdämpfendes Mittel einen

Drallerzeuger 2 im Ventilgehäuse 8 aufweist, der als

Drallscheibe ausgeführt ist, wozu mehrere Leitschaufeln 4 über dem Umfang der Drallscheibe verteilt sind. Weiterhin weist das Ventilgehäuse 8 zwischen dem Drallerzeuger 2 und dem Ventilsitz 9 in Richtung des Schließkörpers 3 einen trichterförmig verengten Strömungsweg auf, der zur Verstärkung der Drallwirkung auf das Fluid bei Bedarf mit Rillen, Riefen oder gewinde- bzw. spiralförmigen Vertiefungen versehen ist.

Alternativ dazu geht aus der Figur 2 eine Ventilbaugruppe hervor, deren Schließfeder 1 als schwingungsdämpfendes Mit ¬ tel ausgebildet ist, wozu die Schließfeder 1 eine progressi ¬ ve Federkennlinie aufweist, wodurch sich die Bewegung des Schließkörpers 3 mit zunehmendem Ventilöffnungshub besser stabilisieren lässt, was sich auf die Eigenfrequenz des durch den Schließkörper 3 und die Schließfeder 1 gebildeten Schwingungssystems geräuschmindernd auswirkt.

Anhand der Figur 3 wird eine verbesserte Ventilbaugruppe dargestellt, die als schwingungsdämpfendes Mittel innerhalb der Schließfeder 1 einen aus Kunststoff gefertigten Dämpfungszylinder 5 aufweist, dessen Mantelfläche zur Schwingungsreduzierung in Reibkontakt mit der Schließfeder 1 steht, wobei zur Begrenzung des Ventilöffnungshubs als auch des Anschlaggeräuschs der Schließkörper 3 an der Stirnfläche des Dämpfungszylinders 5 anlegbar ist.

In einer geringfügigen Abwandlung des in Figur 3 gezeigten Dämpfungszylinders 5, ist dieser in Figur 4 aus einem

Elastomer gefertigt, wobei die Mantelfläche des Dämpfungszy ¬ linders 5 in Richtung der Schließfeder 1 konvex gewölbt ist. Infolge der elastomeren Federeigenschaften und der konvexen Formgebung des Dämpfungszylinders 5 ergeben sich besonders gute geräuschdämpfende Eigenschaften im Zusammewirken mit dem Schließkörper 3 und der Schließfeder 1.

Bezugnehmend auf die Ausführungsbeispiele nach Figur 1 bis 4 bleibt schließlich noch zu erwähnen, dass in der bevorzugten Ausführungsform des Schließkörpers 3 dieser als (Stahl-) Kugel und der Ventilsitz 9 als Kegeldichtsitz ausgeführt ist, wobei zur Einstellung eines konstanten Drosselvolumenstroms zwischen dem Schließkörper 3 und dem Ventilsitz 9 der Bypass in der Funktion einer hydraulischen Blende jeweils durch eine Kerbe 11 im Ventilsitz 9 hergestellt ist.

In den Figuren 5 bis 8 ist anstelle der Verwendung einer Kugel der Schließkörper 3 als Hohl- oder Vollzylinder oder als Ventilscheibe mit oder ohne Führungsstift 6 ausgeführt, auf dessen Besonderheiten nachfolgend eingegangen wird.

Im Einzelnen geht aus der Figur 5 ein kappenförmiger Hohlzylinder, in den Fig. 6, 7 jeweils ein Vollzylinder als

Schließkörper 3 hervor, der jeweils in einer Schließkörperaufnahmebohrung 7 geführt ist, deren Mantelfläche in den Fig. 5, 7 den flüssigkeitsundurchlässigen Ventilsitz 9 im Ventilgehäuse 8 bildet, wozu der Schließkörper 3 mit einer engen Gleitpassung in der Schließkörperaufnahmebohrung 7 geführt ist. In den Figuren 5 bis 7 ist zur Freigabe des durch die Mantelfläche der Schließkörperaufnahmebohrung 7 gebildeten Ventilsitzes 9 die Schließkörperaufnahmebohrung 7 unterhalb des Schließkörpers 3 von einer Querbohrung 10 durchdrungen, die an einem auslassseitigen Strömungsweg im Ventilgehäuse 8 angeschlossen ist. Zur Aufnahme der Schließfe ¬ der 1 im Ventilgehäuse 8 ist in den Figuren 5 bis 7 die Schließkörperaufnahmebohrung 7 als Sackbohrung ausgeführt, die im Aufnahmebereich der Schließfeder 1 von der Querboh- rung 10 durchdrungen ist. Zur Einstellung eines konstanten Drosselvolumenstroms zwischen dem Schließkörper 3 und dem Ventilsitz 9 ist in Fig. 5, 7 der Bypass unmittelbar durch einen zentralen Blendendurchgang 12 im Schließkörper 3 hergestellt, während in Figur 6 die Blendenfunktion durch einen Ringspalt 13 zwischen Schließkörper 3 und der Schließkörperaufnahmebohrung 7 gebildet ist, wozu der Schließkörper 3 ein entsprechend großes Laufspiel in der Schließkörperaufnahme ¬ bohrung 7 aufweist.

Bei Verwendung eines Vollzylinders als Schließkörper 3 wird gemäß den Figuren 6, 7 vorteilhaft auf hochpräzise, standar ¬ disierte Wälzlagerkörper zurückgegriffen, die als Zylinderrollen und Nadellager in hoher Oberflächengüte preisgünstig erhältlich sind. Analog dazu können Wälzlagerkugeln als Schließkörper 3 in den Figuren 1 bis 4 kostengünstig zum Einsatz gelangen.

Schließlich geht aus der Figur 8 eine Ventilbaugruppe her ¬ vor, dessen Schließkörperaufnahmebohrung 7 wie in den Fig. 5-7 unmittelbar in einem einteiligen, patronenförmigen Ventilgehäuse 8 ausgebildet ist, dessen vom Schließkörper 3 ab ¬ gewandtes Ende der Schließkörperaufnahmebohrung 7 von einer Kugel 14 verschlossen ist, auf der sich das vom Schließkörper 3 abgewandte Ende der Schließfeder 1 selbstzentrierend abstützt. Anstelle der Ausführung als Kugel, Hohl- oder Vollkolben ist der Schließkörper 3 als Ventilscheibe ausge ¬ führt, die bei Wunsch oder Bedarf zu Führung des scheibenförmigen Schließkörpers 3 mit einem mittig angeordneten Führungsstift 6 versehen ist, der sich entgegengesetzt zur Strömungsrichtung in den Ventileingang selbstzentrierend erstreckt. Der Ventilsitz 9 ist durch eine Bohrungsstufe am oberen Ende der Schließkörperaufnahmebohrung 7 gebildet, an deren Stirnfläche die Ringfläche des Schließkörpers 3 unter der Wirkung der Schließfeder 1 anliegt. Die in die Schließkörperaufnahmebohrung 7 einmündende Querbohrung 10 grenzt unmittelbar an den bevorzugt aus Kunststoff hergestellten Schließkörper 3 an, wozu sich die Querbohrung 10 in teilweiser Überdeckung mit der Mantelfläche des scheibenförmigen Schließkörpers 3 befindet. Der Führungsstift 6 als auch der scheibenförmige Schließkörper 3 sind mittig von einem Blen ¬ dendurchgang 12 durchdrungen, sodass der Schließkörper 3 einen gedrosselten Volumenstrom in Richtung der Querbohrung 10 (Ventilausgang) ermöglicht, solange der Schließkörper 3 noch nicht den zum Abheben vom Ventilsitz 9 erforderlichen hydraulischen Öffnungsdruck ausgesetzt ist.

Bezugs zeichenliste

1 Schließfeder

2 Drallerzeuger

3 Schließkörper

4 Leitschaufel

5 Dämpfungszylinder

6 Führungsstift

7 Schließkörperaufnahmebohrung

8 Ventilgehäuse

9 Ventilsitz

10 Querbohrung

11 Kerbe

12 Blendendurchgang

13 Ringspalt

14 Kugel