Titel

VENTILBAUGRUPPE

Die Erfindung betrifft eine Ventilbaugruppe mit einem Ventilkörper, welcher einen als Fluideinlass ausgestalteten Fluiddurchlass und zumindest einen als Fluidauslass ausgestalteten Fluiddurchlass aufweist, wobei in dem Ventilkörper ein den Fluideinlass mit dem zumindest einen Fluidauslass verbindender Fluidraum ausgebildet ist, wobei in dem Fluidraum ein beweglich gelagerter Schließkörper positioniert ist, wobei die Ventilbaugruppe dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schließkörper durch mindestens eine Führungskugel axial und/oder radial geführt ist, wobei die mindestens eine Führungskugel zwischen dem Schließkörper und einer seitlichen Begrenzung des Fluidraums angeordnet ist und wobei ein Fluiddurchlass in radialer Richtung des Ventilkörpers ausgebildet ist.

Stand der Technik

Bekannte Fahrzeugbremssysteme mit ABS- und/oder ESP-Funktionalität bieten Zusatzfunktionen, welche den Fahrer beispielsweise bei einer Abstandseinhaltung zum vorausfahrenden Fahrzeug unterstützen. Dies geschieht durch ein aktives Eingreifen der Zusatzfunktion in das Fahrzeugbremssystem, indem Druck an Radbremszangen aufgebaut wird, ohne dass der Fahrer selbst das Bremspedal betätigt hat. Damit der Fahrer keine störenden Geräusche hört, dürfen die beteiligten Komponenten keine bzw. nur geringe Schwingungen aufweisen. Meist werden kostenoptimale Kugel- Kegelsitzventile verbaut, die allerdings zum Schwingen neigen.

Insbesondere wenn keine zusätzlichen Dämpfungsmaßnahmen verbaut werden, können sich Ventilschwingungen der Fördereinheit direkt in Form von Druckwellen ausbreiten. Diese Druckwellen regen dann die Karosserie an den Leitungsklipsen zum Schwingen an und somit entsteht ein Geräusch im Fahrzeuginnenraum. Neben den akustischen Auffälligkeiten können Ventilschwingungen mechanischen Verschleiß an den Bauteilen verursachen. Durch die gestiegenen Anforderungen an die Druckaufbaudynamik (NCAP) ist der Volumenstrom über die Ventile gestiegen. Da mit steigendem Volumenstrom über das Pumpenauslassventil die Schwingungsamplituden größer werden, erhöht sich letztendlich der Verschleiß.

Aus der DE 102 24430 Al DE ist eine als Rückschlagventil ausgeführte gattungsgemäße Ventilbaugruppe bekannt, welche aus einem Gehäuse mit einer Eingangsöffnung und einer Ausgangsöffnung besteht, in dem ein Innenraum ausgebildet ist, der eingangsseitig einen Ventilsitz aufweist und in dem ein Schließkörper beweglich gelagert ist, dessen Bewegung in Öffnungsrichtung durch einen Anschlag begrenzt ist und an dem eine in Schließrichtung des Rückschlagventils wirkende Ventilfeder angreift. Hierbei weist die beim Öffnen des Rückschlagventils von der Strömung auf den Schließkörper wirkende resultierende Kraft eine Querkomponente zur Öffnungsrichtung auf. Zudem ist der Schließkörper asymmetrisch ausgeführt.

Als nachteilig kann dabei angesehen werden, dass die Wirkung der Schwingungsunterdrückung von Strömungsgeschwindigkeit und von Fluideigenschaften abhängig ist. Somit lässt sich die Wirkung nur für bestimmte Temperaturbereiche und Volumenströme erzielen. Eine Umstellung auf ein anderes Fluid hätte ein anders Verhalten zur Folge.

Aus der DE 102013 202 588 Al ist eine Ventilbaugruppe bekannt, welche aus einem Ventilgehäuse besteht, in welchem ein einen Ventileinlass mit einem Ventilauslass verbindender Längskanal vorgesehen ist. In den Längskanal ist Schließkörper eingesetzt, welcher in Richtung eines im Ventilgehäuse ausgebildeten Ventilsitzes von einer Schließfeder beaufschlagt ist. Zur Umgehung des Schließkörpers ist in einer Parallelschaltung zum Schließkörper vorzugsweise eine hydraulischen Blende vorgesehen. Zur Dämpfung von Schwingungen des Schließkörpers ist entweder stromaufwärts oder stromabwärts zum Schließkörper im Ventilgehäuse ein elastisches Reibelement angeordnet, welches zwischen dem Ventilgehäuse und dem Schließkörper reibschlüssig aufgenommen ist. Das elastische Reibelement ist vorzugsweise als O-Ring ausgeführt.

Als nachteilig kann dabei angesehen werden, dass die Wirkung der Schwingungsunterdrückung nicht über die Fahrzeuglebensdauer garantiert werden kann. So reduziert Abrieb die seitliche Führung und Geometrieänderungen des elastischen Reibelements aufgrund von Fluidaufnahme (Quellung) wirken sich negativ auf das Öffnungsverhalten aus.

Offenbarung der Erfindung

Eine Ventilbaugruppe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat den Vorteil, dass eine einseitige Strömung erzeugt wird, wodurch der Schließkörper eine Vorzugsrichtung entwickelt und sich bei hohen Volumenströmen dorthin bewegt und weniger stark schwingt. Gleichzeitig wird durch den Einsatz einer definierten axialen und radialen Führung des Schließelements eine durch die Vorzugsrichtung entstehende, einseitige Belastung der Bauteile - welche sich ohne diese Führung negativ auf die Lebenszeit auswirken würde - verhindert oder zumindest reduziert. Die Vorteilhaftigkeit der Vorzugsrichtung kann damit über die Lebensdauer des Fahrzeugs erhalten werden.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Ventilbaugruppe mit einem Ventilkörper zur Verfügung, in welchem ein als Fluideinlass ausgestalteter Fluiddurchlass und zumindest ein als Fluidauslass ausgestalteter Fluiddurchlass ausgebildet ist. In dem Ventilkörper ist ein den Fluideinlass mit dem zumindest einen Fluidauslass verbindender Fluidraum ausgebildet. In dem Fluidraum ist ein beweglich gelagerter Schließkörper positioniert. Hierbei ist der Schließkörper durch mindestens eine Führungskugel axial und/oder radial geführt, wobei die mindestens eine Führungskugel zwischen dem Schließkörper und einer seitlichen Begrenzung des Fluidraums angeordnet ist. Weiterhin ist einer der Fluiddurchlässe in radialer Richtung des Ventilkörpers ausgebildet.

Hierunter wird verstanden, dass ein Fluiddurchlass radial in Bezug auf den Ventilkörper ausgebildet ist. Es liegt also ein seitlicher Fluiddurchlass am Ventilkörper vor. Dieser seitlicher Fluiddurchlass ermöglicht eine seitliche Fluidströmung. Eine solche Fluidströmung führt zu einer hydraulischen Kraft innerhalb des Ventilkörpers, welche auf den sich darin befindenden Schließkörper wirkt. Eine solche seitliche Fluidströmung, bzw. Kraft führt zu einer seitlichen Verlagerung des Schließkörpers. Hierdurch wird die Schwingung des Schließkörpers reduziert. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ventilbaugruppe dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Fluidauslass und/oder der Fluideinlass im Wesentlichen orthogonal zur Bewegungsrichtung des Schließkörpers ausgebildet sind. Der Fluiddurchlass ist vorteilhaft derart ausgestaltet, dass sich bei geöffnetem Ventil eine Fluidströmung ausbildet, welche eine hydraulischen Kraft erzeugt die auf den Schließkörper wirkt, wobei die hydraulische Kraft insbesondere orthogonal zur Bewegungsrichtung des Schließkörpers auf den Schließkörper wirkt.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ventilbaugruppen kann sich durch Toleranzen, aber auch durch Materialabtrag, der Abstand zwischen dem Dämpfungselement und der seitlichen Begrenzung des Fluidraums ändern. Dies kann zu einer Abnahme der Führung bzw. der Verspannung bzw. Überpressung des elastischen Reibelements führen. Bei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe justiert sich die mindestens eine Führungskugel hingegen automatisch nach. Zudem können auch Koaxialitätsfehler bzw. Toleranzen der seitlichen Begrenzung des Fluidraums ausgeglichen werden. Somit sind die maßlichen Anforderungen an die Bauteile geringer, was zu geringeren Fertigungskosten im Gesamten führt. Die Wirkung des Radialspielausgleichs und die Reduzierung der Schwingungsneigung des Schließkörpers lassen sich über die Geometrie des Schließkörpers und der Führungskugeln, sowie über die Vorspannkraft einstellen. Die mindestens eine Führungskugel wird vorzugsweise als Stahlkugel ausgeführt. Weiterhin ermöglicht die axiale und radiale Führung des Schließelements eine Verringerung der durch die Vorzugsrichtung entstehende einseitige Belastung der Bauteile - welche sich ohne diese Führung negativ auf die Lebenszeit auswirken würde. Durch die beschriebene Kombination der Maßnahmen kann sowohl die Schwingung reduziert als auch die Funktionsfähigkeit über die Laufzeit erhalten werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ventilbaugruppe dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Fluidauslass in radialer Richtung des Ventilkörpers ausgebildet ist und der Fluideinlass in axialer Richtung des Ventilkörpers ausgebildet ist.

Der Ventilkörper kann eine zylindrische Form aufweisen. Der Ventilkörper beinhaltet in seinem Inneren wie bereit beschrieben einen beweglichen Schließkörper. Die Bewegung des Schließkörpers bei einem Öffnen, bzw. einem Schließen des Ventils soll dabei die genannte axiale Richtung des Ventilkörpers definieren. Orthogonal zu dieser Bewegungsrichtung verläuft die radiale Richtung des Ventilkörpers.

Hierunter wird verstanden, dass der Fluidauslass an der Umfangsseite des Ventilkörpers ausgestaltet ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ventilbaugruppe dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Fluidauslass im Wesentlichen orthogonal zur Bewegungsrichtung des Schließkörpers ausgebildet ist und der Fluideinlass des Ventilkörpers im Wesentlichen axial zur Bewegungsrichtung des Schließkörpers ausgebildet. Der Fluidauslass ist vorteilhaft derart ausgestaltet, dass sich bei geöffnetem Ventil eine Fluidströmung ausbildet, welche eine hydraulischen Kraft erzeugt die auf den Schließkörper wirkt, wobei die hydraulische Kraft insbesondere orthogonal zur Bewegungsrichtung des Schließkörpers auf den Schließkörper wirkt.

In einer alternativen Ausprägung ist die Ventilbaugruppe, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper aus mehreren Teilkörpern gebildet ist, wobei insbesondere der Fluidauslass zwischen benachbarten Teilkörper ausgebildet ist.

Der Ventilkörper umschließt wie bereits ausgeführt den Schließkörper sowie weitere Komponenten. Der Ventilkörper selbst umfasst dabei mehrere Teilkörper, bspw. eine hutförmige Hülse, die durch einen eingepressten Federhalter fluiddicht verschlossen wird. Hierdurch kann vorteilhaft eine einfache Montage ermöglicht werden. Alternativ kann der Ventilkörper auch aus zwei hutförmigen Hülsen bestehen. Eine Hülse kann bspw. ein Dichtsitz-Ventilkörperteil sein, welches den Dichtsitz des Ventils umfasst. Die andere Hülse kann bspw. ein Federsitz-Ventilkörperteil sein, welches den Federsitz einer Rückstellfeder umfasst. Auch hierbei ist eine fluiddichte Verbindung zwischen den beiden Hülsen durch Verpressung vorteilhaft. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen den beiden Teilkörpern ein Fluiddurchlass, insbesondere der Fluidauslass ausgestaltet. Hierdurch kann vorteilhaft der Fertigungsprozess vereinfacht werden. Auch können zusätzliche Fertigungsschritte, bspw. Bohrungen von Fluidauslässen vermieden werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Ventilbaugruppe, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Fluidauslässe in radialer Richtung des Ventilkörpers ausgebildet sind und diese Fluidauslässe unregelmäßig in Umfangsrichtung des Ventilkörpers verteilt angeordnet sind.

Hierunter wird verstanden, dass mehrere Fluidauslässe vorhanden sind. Bspw. sind zwei Fluidauslässe vorhanden. Alternativ sind drei oder vier Fluidauslässe ausgebildet. Selbstverständlich können auch mehr Fluidauslässe ausgebildet sein. Bei Verwendung mehrerer seitlicher Auslasskanäle kann weiterhin der Druckverlust am Auslassventil weiter reduziert werden, ohne dabei die Schwingneigung der Dichtkugel negativ zu beeinflussen. Diese Fluidauslässe sind weiterhin in Umfangsrichtung des Ventilkörpers ausgebildet sind. Die Fluidauslässe sind in vorteilhafter Weise in unregelmäßigen Abständen über den Umfang des Ventilkörpers verteilt. Hierdurch kann die Ausbildung einer Vorzugsrichtung des Schließelements unterstützt werden. In einer alternativen Ausprägung können die Fluidauslässe auch regelmäßig über den Umfang verteilt sein.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Ventilbaugruppe dadurch gekennzeichnet, dass der im Fluidraum beweglich gelagerter Schließkörper in Richtung eines im Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitzes mit einer Vorspannkraft beaufschlagt ist, wobei zum Öffnen des Ventilsitzes eine Fluidkraft gegen die Vorspannkraft auf den Schließkörper wirkt,

Hierunter wird verstanden, dass der im Fluidraum beweglich gelagerter Schließkörper in Richtung eines im Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitzes mit einer Vorspannkraft beaufschlagt ist, wobei zum Öffnen des Ventilsitzes eine Fluidkraft gegen die Vorspannkraft auf den Schließkörper wirkt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Ventilbaugruppe kann eine Rückstellfeder und/oder ein Magnet die Vorspannkraft zur Verfügung stellen. Hierbei kann sich die Rückstellfeder an einem Ende am Kugelhalter und am anderen Ende an einem Federhalter oder an dem Ventilkörper abstützen. Selbstverständlich kann der Federhalter auch als integriertes Bauelement des Ventilkörpers ausgebildet sein. Bei der Verwendung eines Magneten zur Erzeugung der Vorspannkraft, wirkt dieser vorzugweise auf einen ferromagnetischen Kugelhalter. Hierbei kann Magnetkraft allein, unterstützt durch eine Federkraft oder auch gegen eine Federkraft wirken.

Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe können beispielsweise als Rückschlagventile oder als dynamische Drosseln in einem hydraulischen Fahrzeugbremssystem eingesetzt werden.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Ventilbaugruppe möglich.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Vorspannkraft über die mindestens eine Führungskugel unter einem Winkel auf den Schließkörper wirkt und die mindestens eine Führungskugel mit dem Schließkörper verspannt, so dass eine resultierende Kraft auf den Schließkörper eine axial wirkende Schließkomponente und eine senkrecht zur Schließkomponente wirkende Querkomponente aufweist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Ventilbaugruppe kann durch eine zwischen der mindestens einen Führungskugel und der seitlichen Begrenzung des Fluidraums wirkende Reibkraft ein Hysterese-Verhalten während eines Schließvorgangs vorgegeben werden. Hierbei kann die wirksame Reibkraft beispielsweise über Anzahl und Abmessungen der Führungskugeln und die Ausführung der seitlichen Begrenzung des Fluidraums vorgegeben und an die jeweilige Anwendung angepasst werden. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Ventilbaugruppe kann die mindestens eine Führungskugel auf einem Kugelhalter angeordnet werden, welcher beweglich im Fluidraum geführt ist. Hierbei kann die wirksame Vorspannkraft über den Kugelhalter auf die mindestens eine Führungskugel wirken. Die Form des Kugelhalters kann beliebig gewählt werden, um ein „Abwandern“ der mindestens einen Führungskugel stromabwärts zu verhindern. Bei der Verwendung von mehreren Führungskugeln kann durch den Kugelhalter die Federkraft gleichmäßiger auf die Führungskugeln verteilt werden. Zudem weist der Kugelhalter ein radiales Spiel zur seitlichen Begrenzung des Fluidraums auf und kann zusätzlich am äußeren Rand abgerundet werden, um ein Verkanten zu verhindern. Damit das Fluid stromabwärts fließen kann, sind Strömungsquerschnitte am Kugelhalter vorgesehen, deren Gestaltung beliebig gewählt werden kann. So kann der Kugelhalter beispielsweise mindestens einen Durchlass und/oder mindestens eine Aussparung aufweisen, welche jeweils einen Strömungsquerschnitt ausbilden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Ventilbaugruppe kann der Schließkörper als Dichtkugel oder als Dichtbuchse ausgeführt werden. Hierbei ist der Schließkörper mit entsprechenden Rundungen so ausgeführt, dass der Radialspielausgleich mit der stromabwärts angeordneten mindestens einen Führungskugel möglich ist. Zudem können zusätzliche Funktionen wie eine statische Drossel als Bypass im Schließkörper umgesetzt werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Ventilbaugruppe kann der Schließkörper einen Dichtbereich und einen Führungsfortsatz aufweist. Der Dichtbereich kann beispielsweise als Kugelkalotte ausgeführt werden, an welche der Führungsfortsatz angeformt werden kann.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Ventilbaugruppe kann der Führungsfortsatz einen runden Querschnitt aufweisen und als Kegel oder Kegelstumpf oder Zylinder ausgeführt werden. Alternativ kann der Führungsfortsatz einen mehreckigen Querschnitt aufweisen. Hierbei können zwischen Außenflächen des Führungsfortsatzes und der seitlichen Begrenzung des Fluidraums korrespondierende Kammern ausgebildet werden. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Ventilbaugruppe können mehrere Führungskugeln im Fluidraum angeordnet werden, welche den Schließkörper axial und/oder radial führen. Hierbei können die Führungskugeln derart im Fluidraum angeordnet werden, dass sich die Führungskugeln in Umfangsrichtung gegenseitig abstützen. Das bedeutet, dass die Anzahl der Kugeln so gewählt ist, dass sie sich gegenseitig in Umfangsrichtung abstützen können und ein ungleichmäßiges Verschieben der Kugeln verhindert werden kann. Dadurch kann beispielweise verhindert werden, dass sich alle Kugeln nur auf einer Seite des Schließkörpers befinden.

Alternativ können die Führungskugeln durch geeignete Mittel, ähnlich wie bei einem Käfig bei Kugellagern, positioniert und geführt werden. Die Gestaltung der Positionierungsmittel ist dabei beliebig. So kann der Kugelhalter beispielsweise entsprechende Vertiefungen als Positionierungsmittel aufweisen, welche jeweils eine Führungskugel zumindest teilweise aufnehmen und positionieren. Über die Vertiefungen können die Führungskugeln definierte Abstände zueinander haben. Zudem können die zwischen den Außenflächen des Führungsfortsatzes und der seitlichen Begrenzung des Fluidraums ausgebildeten Kammern jeweils eine Führungskugel zumindest teilweise aufnehmen und positionieren. Durch eine gezielte Gestaltung des Führungsfortsatzes kann somit eine bewegliche Positionierung der Kugeln realisiert werden. Zudem können die Positionierungsmittel als in den Ventilkörper eingebrachte axiale Haltenuten ausgeführt werden, welche jeweils eine Führungskugel zumindest teilweise aufnehmen und positionieren können.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Ventilbaugruppe kann der Kugelhalter beispielsweise als Haltekugel oder als Scheibe oder als Haltekapsel oder als Haltehülse ausgeführt werden. Die Ausführung als Haltekugel ermöglicht eine kostengünstige Realisierung des Kugelhalters. Die Haltekapsel kann ein Ende der Rückstellfeder zumindest teilweise aufnehmen, und die Rückstellfeder kann sich am Boden der Haltekapsel abstützen. Zudem ermöglicht die Ausführung als Haltekapsel oder Haltehülse eine bessere Führung im Fluidraum ohne Verkannten. Des Weiteren kann ein offenes Ende der Haltekapsel mit dem Federhalter einen Anschlag zur Begrenzung der Öffnungsbewegung des Schließkörpers ausbilden. Auch ein vom Schließkörper abgewandter Rand der Haltehülse kann mit dem Federhalter oder einer zusätzlichen Anschlagscheibe einen Anschlag zur Begrenzung der Öffnungsbewegung des Schließkörpers ausbilden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Ventilbaugruppe kann eine statische Drossel eine dauerhafte Fluidverbindung zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass ausbilden. Die statische Drossel kann beispielsweise in der Dichtbuchse oder im Ventilkörper ausgebildet werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Ventilbaugruppe kann der Fluidraum zwischen dem Ventilsitz und dem Fluidauslass einen zylinderförmigen Fluidraumabschnitt oder einen gestuften Fluidraumabschnitt aufweisen. Da die Querkraft neben der Geometrie des Schließkörpers, der mindestens einen Führungskugel, der Vorspannkraft auch von der Gestaltung der seitlichen Begrenzung des Fluidraums abhängig ist, können dadurch gewünschte Ventileigenschaften ermöglicht werden. So kann ein Übergang zwischen verschiedenen Querschnitten des gestuften Fluidraumabschnitts beispielsweise einen in Öffnungsrichtung linearen oder gekrümmten Verlauf mit zunehmendem oder abnehmendem Öffnungsquerschnitt aufweisen. Alternativ kann ein Übergang zwischen verschiedenen Querschnitten des gestuften Fluidraumabschnitts in Öffnungsrichtung bis zu einem Wendepunkt einen linearen oder gekrümmten Verlauf mit abnehmendem Öffnungsquerschnitt und ab dem Wendepunkt einen linearen oder gekrümmten Verlauf mit zunehmendem Öffnungsquerschnitt aufweisen. Zudem kann die mindestens eine Führungskugel im Bereich des Übergangs zwischen verschiedenen Querschnitten des gestuften Fluidraumabschnitts angeordnet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe im geschlossenen Zustand.

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe aus Fig. 1 im geöffneten Zustand.

Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe im geschlossenen Zustand.

Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe im geschlossenen Zustand.

Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe im geschlossenen Zustand.

Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe im geschlossenen Zustand.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ventilkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel in Aufsicht.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Ventilkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel bestehend aus zwei Teilkörpern in Durchsicht.

Fig. 9 zeigt eine schematische Ausschnittdarstellung eines Ventilkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel bestehend aus zwei Teilkörpern mit Darstellung einer seitlichen Fluidabströmung am Ventilkörper. Fig. 10 bis 13 zeigen jeweils eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Kugelhalters für eine erfindungsgemäße Ventilbaugruppe.

Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 1 bis 9 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Ventilbaugruppe 1, jeweils einen Ventilkörper 3, 3A, 3B, 3C, in welchem ein einen Fluideinlass FE mit einem Fluidauslass FA verbindender Fluidraum 7 ausgebildet ist. Ein im Fluidraum 7 beweglich gelagerter Schließkörper 10 ist in Richtung eines im Ventilkörper 3,

3A, 3B, 3C ausgebildeten Ventilsitzes 5 mit einer Vorspannkraft FVS beaufschlagt, wobei zum Öffnen des Ventilsitzes 5 eine Fluidkraft FF gegen die Vorspannkraft FVS auf den Schließkörper 10 wirkt. Hierbei ist der Schließkörper 10 durch mindestens eine Führungskugel 12 axial und/oder radial geführt.

Zudem ist die mindestens eine Führungskugel 12 zwischen dem Schließkörper 10 und einer seitlichen Begrenzung des Fluidraums 7 angeordnet ist. Wie aus Fig. 1 bis 6 ersichtlich ist, weist der Fluidraum 7 der Ventilbaugruppe 1 zumindest einen zylinderförmigen Fluidraumabschnitt 7A auf.

Wie aus Fig. 1 bis 9 weiter ersichtlich ist, wirkt die Vorspannkraft FVS über die mindestens eine Führungskugel 12 unter einem Winkel auf den Schließkörper 10 und verspannt die mindestens eine Führungskugel 12 mit dem Schließkörper 10, so dass eine resultierende Kraft auf den Schließkörper 10 eine axial wirkende Schließkomponente und eine senkrecht zur Schließkomponente wirkende Querkomponente aufweist.

Wie aus Fig. 1 bis 9 weiter ersichtlich ist, ist die Ventilbaugruppe 1 in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils als dynamische Drossel 1A, 1B, IC, ID, IE ausgeführt. Bei den dargestellten dynamischen Drosseln 1A, 1B, IC, ID, IE wird der Hub des Schließkörpers 10 in Abhängigkeit der Vorspannkraft FVS und der Fluidkraft FF eingestellt. Der Ventilkörper 3, 3A, 3B umfasst mehrere Fluiddurchlässe, bspw. einen Fluideinlass FE sowie einen Fluidauslass FA. Der Fluideinlass FE ist als Öffnung in der kreisförmigen Bodenfläche des Ventilkörpers 3, 3A, 3B ausgeführt. Hierdurch wird eine Einlassströmung ermöglicht, welche im Wesentlichen axial zur Bewegung des Schließkörpers 10 ist. Der Ventilsitz 5 ist als Kegelsitz am inneren Rand der Öffnung im Boden der hutförmigen Hülse eingebracht. Selbstverständlich können der Ventilsitz 5 und/oder der Ventilkörper 3, 3A, 3B auch eine andere geeignete Form aufweisen.

Der Fluidauslass FA ist als seitliche Öffnung des Ventilkörpers 3, 3A, 3B ausgeführt. Hierdurch wird eine Auslassströmung ermöglicht, welche im Wesentlichen orthogonal zur Bewegung des Schließkörpers 10 ist. Aus den Fig.

1 bis 4 ist ersichtlich, dass der Fluidauslass FA bspw. als Bohrung in der Außenwand der hutförmigen Hülse des Ventilkörper 3, 3A umgesetzt ist. Aus den Figuren 5 bis 9 ist ersichtlich, dass der Ventilkörper 3, 3B aus zwei Elementen zusammengesetzt ist, einem Ventilkörperteil-Dichtsitz 3.1 sowie einem Ventilkörper- Federsitz 3.2. Der Fluidauslass FA ist hier bspw. als Aussparung zwischen den zwei Elementen 3.1, 3.2 gebildet ist.

Wie aus Fig. 1 bis 6 weiter ersichtlich ist, sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen neben dem Schließkörper 10, welcher in den in Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen der Ventilbaugruppe 1 als Dichtkugel 10A dargestellt ist, mehrere Führungskugeln 12 im Fluidraum 7 angeordnet. Anzahl und Abmessungen der Führungskugeln 12 können frei gewählt und an die Bauraumbedingungen bzw. an die Ausführung des Schließkörpers 10 und des Fluidraums 7 angepasst werden. Die Führungskugeln 12 führen den Schließkörper 10 radial und/oder axial. Dadurch werden Schwingungen des Schließkörpers 10 verhindert oder zumindest reduziert, so dass das Geräuschverhalten der Ventilbaugruppe 1 erheblich verbessert wird. Die Lage der Führungskugeln 12 kann beliebig am Schließkörper 10 verteilt sein. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Führungskugeln 12 stromabwärts vom Schließkörper 10 angeordnet. Durch die Vorspannkraft FVS, welche in den dargestellten Ausführungsbeispielen durch eine Rückstellfeder 14 oder durch eine Magnetkraft realisiert ist, wird das Führungsverhalten der Führungskugeln 12 verbessert, da die mindestens eine Führungskugel 12 mit dem Schließkörper 10 verspannt wird. Dadurch wirkt neben der axialen Kraftübertragung zusätzlich eine Radialkraft an den Führungskugeln 12. Diese Radial kraft wirkt axialen und/oder radialen Schwingungen des Schließkörpers 10 entgegen. Die Wirkung des Radialspielausgleichs und die Reduzierung der Schwingneigung der Ventilbaugruppe 1 lassen sich über die Geometrie des Schließkörpers 10 und der Führungskugeln 12 sowie der Vorspannkraft einstellen. Die Führungskugeln 12 sind vorzugsweise als Stahlkugeln ausgeführt.

Durch die Reibungskraft zwischen den Führungskugeln 12 und der seitlichen Begrenzung des Fluidraums 7 kann ein Hysterese- Verhalten erzielt werden, welches bei Situationen mit hohem gewünschtem Durchfluss zu einem verspäteten Schließen der Ventilbaugruppe 1 führt. Dadurch stellt die Ventilbaugruppe 1 bei hintereinander folgenden Pumpenförderhüben einen reduzierten fluidischen Widerstand dar.

Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst die Ventilbaugruppe 1 bzw. die dynamische Drossel 1A im dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Führungskugeln 12 und eine Rückstellfeder 14, welche die Vorspannkraft FVS auf die Führungskugeln 12 bewirkt. Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist die Rückstellfeder 14 im dargestellten Ausführungsbeispiel als Spiralfeder ausgeführt, welche sich an einem Ende auf einem Federhalter 9 und am anderen Ende an den Führungskugeln 12 abstützt. Der Federhalter 9 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Haltescheibe 9A ausgeführt und am offenen Ende des Ventilkörpers 3A in den Fluidraum 7 eingepresst.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten geschlossenen Zustand der Ventilbaugruppe 1 ist die wirkende Vorspannkraft FVS der Rückstellfeder 14 größer als die von außen am Fluideinlass FE wirkende Fluidkraft FF, so dass die Vorspannkraft FVS der Rückstellfeder 14 den Schließkörper 10 bzw. die Dichtkugel 10A über die Führungskugeln 12 in den Ventilsitz 5 drückt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten geöffneten Zustand der Ventilbaugruppe 1 ist die wirkende Vorspannkraft FVS der Rückstellfeder 14 kleiner als die von außen am Fluideinlass FE wirkende Fluidkraft FF, so dass die Fluidkraft FF den Schließkörper 10 bzw. die Dichtkugel 10A gegen die Vorspannkraft FVS der Rückstellfeder 14 aus dem Ventilsitz 5 drückt. Durch die Führungskugeln 12 wird der Schließkörper 10 bzw. die Dichtkugel 10A während der Öffnungsbewegung bzw. während der Schließbewegung radial und axial geführt.

Neben der beschriebenen Ausführung als Dichtkugel 10A sind selbstverständlich auch andere Ausführungsformen für den Schließkörper 10 möglich, wie bspw. als Dichtbuchse, als Kugelkalotte, oder als Spezialform eines Dichtbereichs mit anschließendem Führungsfortsatz.

Wie aus Fig. 3 bis 6 weiter ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele der Ventilbaugruppe 1 einen Kugelhalter 16 als zusätzliches Bauteil, auf welchem die mindestens eine Führungskugel 12 angeordnet ist. Der Kugelhalter 16 kann verschiedene geeignete Formen aufweisen und ist mit radialem Spiel axial beweglich im Fluidraum 7 geführt. Zudem wirkt die wirksame Vorspannkraft FVS über den Kugelhalter 16 auf die mindestens eine Führungskugel 12. Der Kugelhalter 16 soll ein stromabwärtiges „Abwandern“ der mindestens einen Führungskugel 12 verhindern und die Vorspannkraft FVS gleichmäßiger auf die Führungskugeln 12 verteilen.

Wie aus Fig. 3 weiter ersichtlich ist, umfasst die Ventilbaugruppe 1 bzw. die dynamische Drossel 1B im dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Führungskugeln 12 und eine als Spiralfeder ausgeführte Rückstellfeder 14, welche die Vorspannkraft FVS auf die Führungskugeln 12 bewirkt. Wie aus Fig. 3 weiter ersichtlich ist, ist zwischen der Rückstellfeder 14 und den Führungskugeln 12 ein Kugelhalter 16 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kugelhalter 16 als Haltekugel 16A ausgeführt. Hierbei stützt sich die Rückstellfeder 14 an einem Ende auf einem als Haltescheibe 9A ausgeführten Federhalter 9 und am anderen Ende an der Haltekugel 16A ab. Der Federhalter 9 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel am offenen Ende des Ventilkörpers 3A in den Fluidraum 7 eingepresst.

Wie aus Fig. 4 und 5 weiter ersichtlich ist, umfasst die Ventilbaugruppe 1 bzw. die dynamische Drossel IC, ID in den dargestellten Ausführungsbeispielen mehrere Führungskugeln 12 und eine als Spiralfeder ausgeführte Rückstellfeder 14, welche die Vorspannkraft FVS auf die Führungskugeln 12 bewirkt. Wie aus Fig. 4 und 5 weiter ersichtlich ist, ist zwischen der Rückstellfeder 14 und den Führungskugeln 12 ein Kugelhalter 16 angeordnet. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Kugelhalter 16 als Scheibe 16B ausgeführt. Der als Scheibe 16B ausgeführte Kugelhalter 16 weist mindestens einen Strömungsquerschnitt auf, um bei einer Bewegung einen Fluidvolumenausgleich im Fluidraum 7 zu ermöglichen.

Wie aus Fig. 10 bis 12 weiter ersichtlich ist, kann die Scheibe 16B, 16E, 16F mindestens einen Durchlass 16.1 und/oder mindestens eine Aussparung 16.2 aufweisen, welche jeweils mindestens einen Strömungsquerschnitt ausbilden. Wie aus Fig. 4, 5 und 10 weiter ersichtlich ist, weist die dargestellte Scheibe 16B jeweils einen mittigen Durchlass 16.1 auf. Wie aus Fig. 11 weiter ersichtlich ist, weist die dargestellte Scheibe 16E mehrere am Rand ausgebildete Aussparungen 16.2 auf. Wie aus Fig. 12 weiter ersichtlich ist, weist die dargestellte Scheibe 16F einen mittigen Durchlass 16.1 und mehrere am Rand ausgebildete Aussparungen 16.2 auf.

Wie weiterhin aus Fig. 4 ersichtlich ist, stützt sich die Rückstellfeder 14 im dargestellten Ausführungsbeispiel an einem Ende auf einem als Haltescheibe 9A ausgeführten Federhalter 9 und am anderen Ende an dem als Scheibe 16B ausgeführten Kugelhalter 16 ab. Der Federhalter 9 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel am offenen Ende des Ventilkörpers 3A in den Fluidraum 7 eingepresst.

Wie aus Fig. 5 weiter ersichtlich ist, ist der Federhalter 9 im dargestellten Ausführungsbeispiel als Haltebecher 9B ausgeführt, welcher in den Fluidraum 7 eingepresst ist und die Rückstellfeder 14 zumindest teilweise aufnimmt. Am Boden weist der Haltebecher 9B einem mittigen Durchlass 9.1 auf. Wie aus Fig.

5 weiter ersichtlich ist, stützt sich die Rückstellfeder 14 im dargestellten Ausführungsbeispiel an einem Ende am Boden des Haltebechers 9B und am anderen Ende an der Scheibe 16B ab. Zudem bildet das offene Ende des Haltebechers 9B einen Anschlag 9.2 aus, welcher die Öffnungsbewegung des Schließkörpers 10 begrenzt.

Wie aus Fig. 6 weiter ersichtlich ist, umfasst die Ventilbaugruppe 1 bzw. die dynamische Drossel IE im dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere Führungskugeln 12 und eine als Spiralfeder ausgeführte Rückstellfeder 14, welche die Vorspannkraft FVS auf die Führungskugeln 12 bewirkt. Wie aus Fig. 6 weiter ersichtlich ist, ist zwischen der Rückstellfeder 14 und den Führungskugeln 12 ein Kugelhalter 16 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kugelhalter 16 als Haltekapsel 16C ausgeführt, welche die Rückstellfeder 14 zumindest teilweise aufnimmt und am Boden einen mittigen Durchlass 16.1 aufweist. Hierbei stützt sich die Rückstellfeder 14 an einem Ende auf einem als Haltescheibe 9A ausgeführten Federhalter 9 und am anderen Ende am Boden der Haltekapsel 16C ab. Der Federhalter 9 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem mittigen Durchlass 9.1 ausgeführt und am offenen Ende des Ventilkörpers 3B in den Fluidraum 7 eingepresst.

Wie aus Fig. 5 und 6 weiter ersichtlich ist, umfasst die Ventilbaugruppe 1 bzw. die dynamischen Drossel ID, IE in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils eine statische Drossel 2, welche eine dauerhafte Fluidverbindung zwischen dem Fluideinlass FE und dem Fluidauslass FA ausbildet. Wie aus Fig.

5 und 6 weiter ersichtlich ist, ist die statische Drossel 2 in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils im Boden des als hutförmige Hülse ausgebildeten Ventilkörpers 3B ausgebildet.

Weiterhin ist aus Fig. 5 und 6 ersichtlich, dass der Ventilkörper 3, 3B mehrere Fluidauslässe FE umfasst. In der Schnittdarstellung sind zwei Fluidauslässe FE zu erkennen, welche sich in Umfangsrichtung gegenüberliegen. Auch können weitere Fluidauslässe vorhanden sein.

Weiterhin ist aus Fig. 5 und 6 ersichtlich, dass der Ventilkörper 3, 3B aus mehreren Elemente gebildet wird. In diesen Ausführungsbeispielen umfasst der Ventilkörper 3b bspw. zwei topfförmigen Elementen. Von diesen beinhaltet das erste Element den Dichtsitz und wird als Ventilkörperteil-Dichtsitz 3.1 bezeichnet. Das zweite Element umfasst den Federsitz und wird als Ventilkörperteil- Federsitz 3.2 bezeichnet. Der Fluidauslass FA ist hier als Aussparung zwischen den zwei Elementen 3.1, 3.2 gebildet. Bspw. weisen das Dichtsitz-Ventilkörperteil 3.1 sowie das Federsitz-Ventilkörperteil 3.2 Formgebunden (bspw. Aussparungen und/oder Überstände, bzw. Rücksprünge) auf, welche im Zusammenspiel einen Fluiddurchlass zwischen den beiden Elementen ermöglichen. Das Dichtsitz- Ventilkörperteil 3.1 sowie das Federsitz-Ventilkörperteil 3.2 sind fluiddicht miteinander verpresst.

Fig. 7 zeigt weiterhin eine schematische Darstellung eines Ventilkörpers 3, 3B in Aufsicht. Der Ventilkörper umfasst dabei ein Dichtsitz-Ventilkörperteil 3.1 sowie ein Federsitz-Ventilkörperteil 3.2. Diese Elemente weisen eine entsprechende Formgebung auf, um in montiertem Zustand einen Fluiddurchlass zwischen den beiden Elementen zu ermöglichen. Das Dichtsitz-Ventilkörperteil 3.1 sowie der Federsitz-Ventilkörperteil 3.2 weisen Aussparungen und Überstände, bzw. Rücksprünge auf. Diese bilden zwei Fluidauslässe FA an den Seitenwänden des Ventilköpers 3, 3B. Der Fluideinlass FE ist als Öffnung in der Bodenfläche des Ventilkörpers 3, 3B ausgebildet.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Ventilkörpers 3, 3B gemäß einem Ausführungsbeispiel bestehend aus zwei Teilkörpern. Hierbei ist deutlich die Überlappung des Dichtsitz-Ventilkörperteils 3.1 sowie des Federsitz- Ventilkörperteils 3.2 in montiertem Zustand zu erkennen. Ebenfalls ist der ausgebildete Fluidauslass FA mittig dargestellt. Der Fluideinlass FE ist im oberen Bereich angedeutet.

Fig. 9 zeigt eine schematische Ausschnittdarstellung eines Ventilkörpers 3, 3B gemäß einem Ausführungsbeispiel bestehend aus zwei Teilkörpern. Hierbei ist deutlich erkennbar, wie aufgrund der ausgebildeten Formgebung des Dichtsitz- Ventilkörperteils 3.1 sowie des Federsitz-Ventilkörperteils 3.2 eine Durchströmung ermöglicht wird. Hierzu ist der sich bei einem geöffneten Ventil ergebende Fluidfluss mittels Strömungspfeilen dargestellt. Die seitliche Fluidabströmung erfolgt - wie dargestellt - im Wesentlichen orthogonal zur Bewegungsrichtung des Schließkörpers 10. Der Schließkörper 10 ist in der Figur nicht dargestellt, jedoch verläuft dessen Bewegung zum Öffnen, bzw. Schließen des Ventils entlang der gestrichelt gezeichneten Mittellinie des Ventilkörpers. Der Fluidauslass aus dem Ventilkörper erfolgt daher im Wesentlichen orthogonal zur Bewegungsrichtung des Schließkörpers.