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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Pumpenelement einer Kolbenpumpe, insbesondere für eine Fahrzeugbremsanlage, mit einem Ventil, bei dem in einem Ventilgehäuse ein Ventilkörper verschiebbar gehalten ist.
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Aus
DE 199 28 913 A1 ist eine Kolbenpumpe bekannt, bei der in einem Pumpengehäuse ein einzelnes Pumpenelement bzw. eine Pumpeneinheit von einem Pumpenkolben gebildet ist, der in einem Pumpenzylinder verschiebbar gelagert ist. Der Pumpenkolben saugt dabei Bremsfluid in den Pumpenzylinder hinein und fördert es durch ein Ventil aus dem Pumpenzylinder heraus.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine solches Pumpenelement besonders kostengünstig herstellbar und montierbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist ein Pumpenelement einer Kolbenpumpe, insbesondere für eine Fahrzeugbremsanlage, mit einem Ventil geschaffen, bei dem in einem Ventilgehäuse ein Ventilkörper verschiebbar gehalten ist. Das Ventilgehäuse ist dabei mittels Tiefziehen hergestellt.
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Tiefziehen ist ein grundsätzlich sehr kostengünstiges Herstellungsverfahren, weil mit ihm durch einen einzelnen Tiefzieh- bzw. Pressvorgang an einem Werkstück ein hohes Maß an Verformung bei gleichzeitig hoher Maßgenauigkeit ausgebildet werden kann. Zugleich bringt es das Tiefziehen mit sich, dass sehr dünnwandige Werkstücke bearbeitet und hergestellt werden können. Diese Werkstücke weisen dann entsprechend einen kleinen Bauraumbedarf sowie ein geringes Gewicht bei zugleich hoher Maßgenauigkeit auf.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Eigenschaften des Fertigungsprozesses Tiefziehen besonders vorteilhaft zum Herstellen eines Ventilgehäuses eines Auslassventils einer Kolbenpumpe genutzt werden können.
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Mit dem Herstellungsverfahren Tiefziehen lassen sich ferner – wie sich gezeigt hat –, vorliegend wichtige Geometriemerkmale kostengünstig herstellen.
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Bei einer ersten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pumpenelements ist das Ventilgehäuse becherförmig mit einer Ringwand und einer Bodenfläche gestaltet.
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Die Becherform eignet sich besonders, um darin einen Ventilkörper und dessen federndes Vorspannelement aufzunehmen und dieses dann in der gewünschten Lage zu halten und ggf. zu führen.
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Bei einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pumpenelements ist in der Bodenfläche eine zentrale Auswölbung ausgebildet.
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Die Auswölbung versteift das Ventilgehäuse und ist besonders vorteilhaft in Richtung auf den Schließkörper derart konvex ausgebildet, dass sie als Federführung und Zentrierung für eine den Schließkörper gegen den zugehörigen Dichtsitz drängende Schraubenfeder wirkt. Das Ventilgehäuse ist dabei insgesamt raumsparend gestaltet und integriert dennoch auf nahezu kostenneutrale Weise eine Führung für die Ventilfeder.
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Bei einer dritten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pumpenelements ist der Ventilkörper an der Ringwand axial verschiebbar geführt.
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Die Führung führt zu einem verbesserten Öffnungs- und Schließverhalten des Ventilkörpers am zugehörigen Ventilsitz und reduziert insbesondere Schwingungen und Stoßbewegungen des Ventilkörpers innerhalb des Ventilgehäuses. Zum Führen des Ventilkörpers ist die Ringwand bevorzugt zylindrisch gestaltet. Der Ventilkörper ist bevorzugt mit einem Schaftabschnitt geführt, an den dann ventilsitzseitig ein Kalottenabschnitt anschließt.
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Bei einer vierten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pumpenelements ist an dem der Bodenfläche gegenüberliegenden Ende der Ringwand an diese anschließend eine Ringscheibe ausgebildet.
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Die Ringscheibe kann weitgehend kostenneutral während des Tiefziehvorgangs hergestellt werden. Sie versteift das Ventilgehäuse und bildet eine insbesondere im Wesentlichen ebene Anlagefläche, mit der das Ventilgehäuse sehr vorteilhaft zwischen einem Pumpenzylinder und einem Pumpendeckel montiert werden kann.
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Bei einer fünften vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pumpenelements ist in der Ringscheibe eine die dortige Wand des Ventilgehäuses axial durchsetzende erste Öffnung ausgebildet.
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Eine solche Öffnung kann vor dem Tiefziehvorgang bereits beim Ausstanzen des Rohblechs für das Ventilgehäuse weitgehend ohne Mehrkosten hergestellt werden. Die Öffnung kann vielfältige Funktionen übernehmen, wie nachfolgend näher erläutert wird.
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Bei einer sechsten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pumpenelements ist mit der ersten Öffnung ein Abströmweg aus dem Ventil heraus gestaltet.
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Mit dieser Weiterbildung ist die Öffnung als ein Abschnitt einer Abströmung genutzt, durch die Fluid aus dem Ventil heraus abströmen kann. Der Abströmweg führt insbesondere von einem die Ringwand umgebenden Raum heraus zu einem Abströmkanal, der vom Pumpenelement weg führt.
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Bei einer siebten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pumpenelements ist mit der ersten Öffnung eine Drossel gebildet.
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Die Drossel führt dazu, dass das Abströmen des mit dem Ventil zu regelnden Fluidstroms in einen Abströmkanal hinein gezielt gebremst bzw. gestaut werden kann. Dies bewirkt, dass ein in Strömungsrichtung vorgelagertes Dämpferelement stärkere Wirkung entfaltet als ohne Drosselung. Der Vorteil der damit erreichten stärkeren Dämpfung liegt in einem schwingungsärmeren Verhalten des Ventilkörpers.
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Bei einer achten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pumpenelements ist am Übergang von der Ringwand zur Ringscheibe eine umlaufende Stufe ausgebildet.
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Die Stufe trägt ebenfalls zur Versteifung des Ventilgehäuses bei und bildet einen Ringraum, in den hinein Fluid, welches am Ventilsitz durchtritt, abströmen kann. Der Ringraum verringert dadurch gerade beim ersten Öffnen des Ventils, dass sich hinter dem Ventilsitz ein Strömungsstau ergeben könnte. Der erste Abschnitt der an die Ringwand anschließenden Stufe ist insbesondere bevorzugt von der Ringwand nach außen hin abstehend sowie im Wesentlichen radial gerichtet gestaltet.
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Bei einer neunten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pumpenelements ist in der Ringwand und/oder insbesondere in der Stufe eine die dortige Wand des Ventilgehäuses radial durchsetzende zweite Öffnung ausgebildet.
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Die Öffnung kann ebenfalls beim Stanzen des Rohblechs kostenneutral mit ausgestanzt und vielfältig genutzt werden. Sie bildet besonders bevorzugt eine Strömungsöffnung, durch die Fluid in Strömungsrichtung hinter dem Ventilsitz zu einem Dämpfungselement geleitet werden kann.
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Entsprechend ist bei einer zehnten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pumpenelements mit der zweiten Öffnung ein Abströmweg vom Ventilkörper zu einer Dämpferkammer gebildet.
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Das Dämpfungselement ist bevorzugt eine gefüllte Membran-Dämpferkammer oder ein elastischer Dämpferkörper. Dabei kann das Dämpfungselement in den Strömungsweg des Fluids aus dem Ventil heraus sowohl in Reihenschaltung als auch in Parallelschaltung integriert sein. Das Dämpfungselement umgibt das Ventilgehäuse, insbesondere ringförmig, bevorzugt radial außen und gegebenenfalls axial hinter dessen Bodenfläche. Mit der zweiten Öffnung ist vorzugsweise eine Drossel gebildet, mit der ebenfalls das Abströmen des mit dem Ventil zu regelnden Fluidstroms gezielt im Hinblick auf ein schwingungsarmes Verhalten des Ventilkörpers beeinflusst werden kann.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen teilweisen Längsschnitt in perspektivischer Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Pumpenelements mit einem erfindungsgemäßen Ventilgehäuse,
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2 die Ansicht II gemäß 1 auf das Ventilgehäuse und
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3 die Ansicht III gemäß 2 auf das Ventilgehäuse.
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In 1 ist ein Pumpenelement 10 einer weiter nicht veranschaulichten Kolbenpumpe einer Fahrzeugbremsanlage teilweise dargestellt. Das Pumpenelement 10 umfasst einen Pumpenzylinder 12, in dem mittels einer Schraubenfeder 14 ein nicht mehr dargestellter Kolben federnd vorgespannt ist. Der Kolben fördert Bremsfluid aus dem Pumpenzylinder 12 durch ein Auslassventil 16, das an der Stirnseite des Pumpenzylinders 12 ausgebildet ist. Das Auslassventil 16 ist mit einer Auslassöffnung 18 gestaltet, die von einem Ventilsitz 20 umgeben ist. Gegen den Ventilsitz 20 kann ein Schließkörper bzw. Ventilkörper 22 angelegt werden, wodurch die Auslassöffnung 18 fluiddicht verschlossen werden kann. Der Ventilkörper 22 ist mittels eines ebenfalls als Schraubenfeder gestalteten Vorspannelements 24 gegen den Ventilsitz 20 gedrängt.
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Das Vorspannelement 24 ist in einem Ventilgehäuse 26 abgestützt, das aus einem Blech mittels Tiefziehen hergestellt ist. Das Ventilgehäuse 26 weist dabei eine Becherform auf und umfasst eine Ringwand 28 sowie eine Bodenfläche 30.
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In der Becherform ist das Vorspannelement 24 an der Bodenfläche 30 an einer dort ausgebildeten zentralen Auswölbung 32 angelegt und auf diese Weise dort zentriert. Die Auswölbung 32 ist in Richtung auf den Ventilkörper 22 konvex in der Form eines Kegelstumpfes gestaltet.
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Die Ringwand 28 ist derart zylindrisch und der Ventilkörper 22 derart mit einem zylindrischen Schaftabschnitt 34 gestaltet, dass der Ventilkörper 22 innerhalb der Ringwand 28 axial verschiebbar geführt ist. Die Führung verbessert das Öffnungs- und Schließverhalten des Ventilkörpers 22. An den Schaftabschnitt 34 schließt sich bei dem Ventilkörper 22 ein Kalottenabschnitt 36 an, der an dem Ventilsitz 20 zum Anliegen kommt.
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An dem der Bodenfläche 30 gegenüberliegenden Ende der Ringwand 28 schließt sich an die Ringwand 28 eine Ringscheibe 38 an. Die Ringscheibe ist während des Tiefziehvorgangs mit ausgebildet worden und umfasst eine im Wesentlichen ebene, radial gerichtete Fläche, mit der sie an der Stirnseite des Zylinders 12 angelegt ist, in der sich auch die Auslassöffnung 18 mit dem zugehörigen Ventilsitz 20 befindet. Das Ventilgehäuse 26 ist auf diese Weise an der Stirnwand mittels eines Pumpendeckels 40 gehalten, der den Zylinder 12 stirnseitig umfasst und dort kraftschlüssig befestigt ist.
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Die Ringscheibe 38 weist eine erste Öffnung 42 auf, die sich durch die Ringscheibe 38 hindurch erstreckt und dabei einen radial gerichteten und radial außen offenen Schlitz bildet. Der Schlitz dient als Abströmweg aus dem Auslassventil 16 heraus (siehe 1) und ist im Hinblick auf seine Querschnittsfläche derart klein gestaltet, dass die dabei entstehende Fluidströmung an ihm gedrosselt wird.
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Am Übergang von der Ringwand 28 zur Ringscheibe 38 ist eine umlaufende Stufe 44 ausgebildet. Die Stufe 42 bildet einen Ringraum 46, in den hinein Fluid, welches am Ventilsitz 20 durchtritt, abströmen kann.
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An dem der Stufe 44 zugewandten Randbereich der Ringwand 28 sowie in der Stufe 44 selbst ist eine zweite Öffnung 48 in Form eines Kreises ausgebildet, die, wie auch die erste Öffnung 42, ebenfalls die Wand des Ventilgehäuses 26 durchsetzt. Die zweite Öffnung 48 ist ebenfalls beim Stanzen des Rohblechs kostenneutral mit ausgestanzt worden. Sie bildet eine Strömungsöffnung, durch die hindurch Fluid zu einer das Ventilgehäuse 26 radial außen umgebenden Dämpferkammer 50 gelangen kann. In der Dämpferkammer 50 befindet sich ein Dämpfungselement 52, das mit einem elastischen Ringkörper 54 sowie einem darin mittig eingesetzten Becher 56 gebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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