DE102014212496A1

DE102014212496A1 - Auslassventilanordnung eines Pumpenelements einer Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE102014212496A1
Application number: DE102014212496.4A
Authority: DE
Inventors: Oliver Gaertner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2016-01-14
Also published as: CN105221405A; US20150375725A1; CN105221405B

Abstract

Bei einer Auslassventilanordnung (10) eines Pumpenelements einer Fahrzeugbremsanlage mit einem ein gepumptes Fluid von einem Auslassventil abführenden Abströmkanal (22), weist erfindungsgemäß der Abströmkanal (22) mindestens drei Kanalabschnitte (26, 28, 30) mit jeweils einer Strömungsquerschnittsfläche A1, A2 bzw. A3 auf, wobei A1 größer als A2 und A2 kleiner als A3 gestaltet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Auslassventilanordnung eines Pumpenelements einer Fahrzeugbremsanlage mit einem ein gepumptes Fluid von einem Auslassventil abführenden Abströmkanal. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung einer derartigen Auslassventilanordnung an einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage.
Bei Hydraulikaggregaten von Fahrzeugbremsanlagen, wie sie insbesondere zum Steuern eines Antiblockiersystems verwendet werden, kommen Pumpenelemente mit Pumpenkolben zum Einsatz, die mittels eines Motors über einen Exzenterantrieb angetrieben werden. Insbesondere werden dabei zwei Pumpenelemente verwendet, die gegenüberliegend am Exzenterantrieb angeordnet sind und daher alternierend stoßweise ein zugehöriges Bremsfluid fördern. Das einzelne Pumpenelement stellt mit seinem Pumpenkolben eine sinusförmige Förderung dar und wird entsprechend einen jeweils halben Sinus pro Umdrehung des Exzenterantriebs als Druckbereich ausgeben. Diese Druckhübe im halben Sinus sind funktionsbedingt und können lediglich durch nachgeschaltete Dämpferelemente gefiltert werden. Beim zugehörigen Fahrzeug können tieffrequente Druckpulsationen aber zu Pulsationen des zugehörigen Bremspedals und je nach Aufbau der Fahrzeugbremsanlage unter Umständen auch zu einer Resonanzanregung des gesamten Fahrzeugs führen. Derartige Druckpulsationen sind also möglichst zu vermeiden.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß der Erfindung ist eine Auslassventilanordnung eines Pumpenelements einer Fahrzeugbremsanlage geschaffen, mit einem ein gepumptes Fluid von einem Auslassventil abführenden Abströmkanal, wobei der Abströmkanal mindestens drei Kanalabschnitte mit jeweils einer Strömungsquerschnittsfläche A1, A2 bzw. A3 aufweist und wobei A1 größer als A2 und A2 kleiner als A3 gestaltet ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung sind in einem Abströmkanal eines Auslassventils eines Pumpenelements einer Fahrzeugbremsanlagen aufeinander folgend speziell gestaltete Strömungsquerschnittsflächen vorgesehen, mittels denen, so hat sich erfindungsgemäß gezeigt, die Druckfrequenz eines durch den Abströmkanal strömenden Fluidstroms geändert werden kann. Mit der Änderung der Druckfrequenz können insbesondere jene Frequenzbereiche für die Fluidströmung vermieden werden, die zu einer Resonanzanregung am Fahrzeug führen würden. Erfindungsgemäß wird mittels der aufeinander folgenden, unterschiedlichen Strömungsquerschnittsflächen der ansonsten halbsinusförmige Volumenstrom unmittelbar hinter dem Ort der Entstehung, nämlich unmittelbar hinter dem Pumpenzylinder und dem Auslassventil, unterbrochen und so eine Änderung der Druckfrequenz herbeigeführt. Gemäß der Erfindung ist eine bestimmte Geometrie in den Abströmkanal integriert, bei der gezielt zumindest zunächst eine Aufweitung, dann eine Verengung und nachfolgend wieder eine Aufweitung vorgesehen sind. Ein Volumenstrom Q ist bekanntlich durch seine Strömungsquerschnittsfläche A und seine Fließgeschwindigkeit c bestimmt. Q = A·c
Erfindungsgemäß wird aufeinander folgend die Strömungsquerschnittsfläche A variiert. Wird die Strömungsquerschnittsfläche größer, fließt das Fluid im Abströmkanal langsamer, wird die Strömungsquerschnittsfläche kleiner, fließt das Fluid schneller. In Summe werden so erfindungsgemäß die Druckpulsationen unterbrochen.
Die derartige erfindungsgemäße Lösung ist sehr kostengünstig herstellbar und für nahezu alle Fahrzeugbremsanlagen nutzbar. Insbesondere kann erfindungsgemäß eine gezielte Verwirbelung der Fluidströmung im Abströmkanal erzielt werden, um gerade tieffrequente Druckpulsationen im Bremssystem zu stören.
Bei der erfindungsgemäßen Auslassventilanordnung ist vorzugsweise ferner A3 größer als A1 gestaltet. Mit der derartigen Strömungsquerschnittsänderung ergeben sich gezielt zwischen den Kanalabschnitten 1 und 3 nochmals geänderte Strömungsgeschwindigkeiten für die austretende Fluidströmung.
Ferner sind bei der Auslassventilanordnung gemäß der Erfindung vorzugsweise gezielt mindestens zwei weitere Kanalabschnitte mit jeweils einer Strömungsquerschnittfläche A4 bzw. A5 vorgesehen, wobei A3 größer als A4 und A4 größer als A5 gestaltet ist. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß vorteilhaft die Fluidströmung insgesamt aufeinander folgend viermal hinsichtlich ihrer Strömungsgeschwindigkeit geringfügig geändert. Dabei ist besonders bevorzugt wiederum A4 gleich A1 gestaltet. Der Kanalabschnitt mit der Strömungsquerschnittsfläche A3 hat in der erfindungsgemäßen Strömungsquerschnittsfläche also die größte Strömungsquerschnittsfläche. Vorzugsweise werden damit die Kanalabschnitte mit den Strömungsquerschnittsflächen A1 bis A3 mindestens zweimal hintereinander bzw. aufeinander folgend angeordnet.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist ferner um eine Ventilachse bzw. Pumpenachse herum ein Ventilkörper für das Auslassventil, insbesondere in Gestalt einer Kugel, ausgebildet und der Abströmkanal ist als von dem Ventilkörper wegführender Radialkanal gestaltet. Mit der derartigen Weiterbildung kann die erfindungsgemäße Lösung besonders raumsparend und auch besonders kostengünstig realisiert werden.
Der erfindungsgemäße Auslasskanal ist ferner vorzugsweise in einem ein Ventilgehäuse bzw. ein Pumpengehäuse verschließenden Ventildeckel bzw. Pumpendeckel ausgebildet. In diesem Ventildeckel können die erfindungsgemäßen Verengungen und Aufweitungen im Auslasskanal mit der zum Herstellen des Ventildeckels ohnehin verwendeten Technik vorteilhaft kostenneutral realisiert werden. Der Ventildeckel ist dabei besonders vorteilhaft mittels eines Kaltschlagprozesses hergestellt.
Bei der erfindungsgemäßen Auslassventilanordnung weisen ferner vorteilhaft die mindestens drei Kanalabschnitte jeweils eine Strömungsweglänge L1, L2 bzw. L3 auf, wobei L2 ungleich L1 und L3 ungleich L1 gestaltet ist. Mit den derart unterschiedlich langen Kanalabschnitten wird die erfindungsgemäße Wirkung der Änderung der Strömungsgeschwindigkeit um eine weitere Komponente ergänzt, nämlich einer Komponente einer Druckreflexion am Ende von jenen Kanalabschnitten, die nachfolgend verengt sind. Mit der Druckreflexion am Ende von solchen Kanalabschnitten wird die durch den weiten Kanalabschnitt strömende Druckwelle reflektiert und in den Kanalabschnitt zurückgeworfen. Die Reflexionen sind dabei aufgrund unterschiedlicher Längen der Kanalabschnitte unterschiedlich, wodurch eine Überhöhung und auch Minderung bestimmter Druckfrequenzen erzielt werden kann.
Die Erfindung ist entsprechend der damit erzielten Wirkung speziell auf eine Verwendung einer derartigen erfindungsgemäßen Auslassventilanordnung an einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage gerichtet.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Ventildeckels mit einem darin ausgestalteten Abströmkanal gemäß dem Stand der Technik,
2 einen vereinfachten Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Abströmkanals und
3 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ventildeckels mit einem darin ausgestalteten Abströmkanal gemäß 2.
In 1 ist von einer Auslassventilanordnung 10 ein zugehöriger Ventildeckel 12 dargestellt. Der Ventildeckel 12 dient im eingebauten Zustand zum Verschließen einer Öffnung eines Ventilgehäuses bzw. Pumpengehäuses eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage eines Personenkraftwagens. In der Öffnung ist ein Pumpenelement sowie ein Auslassventil von diesem angeordnet. Entsprechend kann der Ventildeckel 12 auch als Pumpendeckel bezeichnet werden. Der Ventildeckel 12 weist einen scheibenförmigen, kreisrunden Bodenabschnitt 14 sowie einen an diesem am Umfang angrenzenden Wandabschnitt 16 auf. Der Wandabschnitt 16 bildet also eine Mantelfläche des im Wesentlichen längs einer Ventilachse 18 hohlzylindrischen bzw. becherförmigen Ventildeckels 12. Im Inneren des Ventildeckels 12 befindet sich zentrisch eine Auslassöffnung 20 zum Aufnehmen eines (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten) Ventilkörpers eines zugehörigen Auslassventils. Das Auslassventil ist ein Teil eines als Kolbenpumpe gestalteten Pumpenelements des Hydraulikaggregats, mittels dem für die zugehörige Fahrzeugbremsanlage Bremsfluid gefördert werden kann.
Von der Auslassöffnung 20 führt im Inneren des Ventildeckels 12 an dessen Bodenabschnitt 14 ein als Radialkanal gestalteter Abströmkanal 22 das durch das Auslassventil geförderte Bremsfluid von radial innen nach radial außen. Der Abströmkanal 22 ist gemäß dem Stand der Technik über seine gesamte Strömungsweglänge L hinweg mit ein und derselben Strömungsquerschnittsfläche A gestaltet. Der Abströmkanal 22 führt das Bremsfluid in einen Umfangskanal 24, der sich an der Innenseite des Wandungsabschnitts 16 erstreckt und dort zur besseren Verteilung des Bremsfluids über den Umfang des Ventildeckels 12 hinweg mit einer wellenförmigen Innenkontur gestaltet ist.
In 2 ist das Prinzip eines erfindungsgemäßen Abströmkanals 22 in einem Bodenabschnitt 14 eines zugehörigen Ventildeckels 12 veranschaulicht. Bei diesem Abströmkanal 22 gemäß der Erfindung sind ein erster Kanalabschnitt 26, ein zweiter Kanalabschnitt 28, ein dritter Kanalabschnitt 30, ein vierter Kanalabschnitt 32, ein fünfter Kanalabschnitt 34 sowie schließlich ein sechster Kanalabschnitt 36 vorgesehen.
Die Kanalabschnitte 26 bis 36 weisen je eine Strömungsquerschnittsfläche A1, A2, A3, A4, A5 bzw. A6 auf, wobei diese Strömungsquerschnittsflächen unterschiedlich groß gestaltet sind. Insbesondere ist A1 größer als A2. Ferner ist A3 größer als A1 und damit auch größer als A2. A4 ist so groß wie A1 gestaltet, A5 so groß wie A2 und A6 so groß wie A3. Mit anderen Worten sind die Kanalabschnitte mit den Strömungsquerschnittsflächen A1 bis A3 zweimal hintereinander bzw. aufeinander folgend angeordnet. Für den derartigen Abströmkanal 22 bildet der erste Kanalabschnitt 26 eine erste Aufweitung, der zweite Kanalabschnitt 28 eine erste Verengung, der dritte Kanalabschnitt 30 eine zweite, starke Aufweitung, der vierte Kanalabschnitt 32 eine dritte, weniger starke Aufweitung, der fünfte Kanalabschnitt 34 eine zweite Verengung und der sechste Kanalabschnitt 36 eine vierte, starke Aufweitung. In den derartigen Kanalabschnitten 26 bis 36 herrschen entsprechend, wie oben erläutert, beim Abströmen von Bremsfluid unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten vor, wodurch Druckpulsationen im Bremsfluid beeinflusst und insbesondere gemildert werden können.
Die Kanalabschnitte 26 bis 36 weisen ferner auch unterschiedliche Strömungsweglängen L1 bis L6 auf, wobei L2 kleiner als L1 und L3 größer als L1 gestaltet sind. Entsprechend ist L5 kleiner als L4 und L6 größer als L4 gestaltet.
In 3 ist der derart mit den Kanalabschnitten 26 bis 36 gestaltete Abströmkanal 22 in einem zugehörigen Bodenabschnitt 14 eines Ventildeckels 12 veranschaulicht.

Claims

Auslassventilanordnung (10) eines Pumpenelements einer Fahrzeugbremsanlage mit einem ein gepumptes Fluid von einem Auslassventil abführenden Abströmkanal (22), dadurch gekennzeichnet, dass der Abströmkanal (22) mindestens drei Kanalabschnitte (26, 28, 30) mit jeweils einer Strömungsquerschnittsfläche A1, A2 bzw. A3 aufweist, wobei A1 größer als A2 und A2 kleiner als A3 gestaltet ist.
Auslassventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass A3 größer A1 gestaltet ist.
Auslassventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei weitere Kanalabschnitte (32, 34) mit jeweils einer Strömungsquerschnittfläche A4 bzw. A5 vorgesehen sind, wobei A3 größer als A4 und A4 größer als A5 gestaltet ist.
Auslassventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass A4 gleich A1 gestaltet ist.
Auslassventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalabschnitte (26, 28, 30) mit den Strömungsquerschnittsflächen A1 bis A3 mindestens zweimal aufeinander folgend vorgesehen sind.
Auslassventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass um eine Ventilachse (18) herum ein Ventilkörper für das Auslassventil ausgebildet ist und der Abströmkanal (22) als von dem Ventilkörper wegführender Radialkanal gestaltet ist.
Auslassventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslasskanal (22) in einem ein Ventilgehäuse verschließenden Ventildeckel (12) ausgebildet ist.
Auslassventilanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventildeckel (12) mittels eines Kaltschlagprozesses hergestellt ist.
Auslassventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Kanalabschnitte (26, 28, 30) jeweils eine Strömungsweglänge L1, L2 bzw. L3 aufweisen, wobei L2 ungleich L1 und L3 ungleich L1 gestaltet ist.
Verwendung einer Auslassventilanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 an einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage.