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Die Erfindung betrifft ein Steuerventil, insbesondere Luftdrucksteuerventil für ein Kraftfahrzeug, mit einem mittels eines Gehäusedeckels verschlossenen Ventilgehäuse und mit einem in dem Ventilgehäuse gegen den Gehäusedeckel verschiebbaren Ventilkolben, wobei eine den Gehäusedeckel gegenüber dem Ventilgehäuse abdichtende Deckeldichtung vorgesehen ist.
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Ein solches Steuerventil ist als Relaisventil in einer luftgefederten Niveauregulierungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt. Dabei ist ein elektromotorisch angetriebener Kompressor vorgesehen, der während eines Beladungsvorganges des Fahrzeugs Luft in Luftfederbälge des Fahrzeuges fördert bis ein gewünschtes Fahrzeugniveau erreicht wird. Wird das Fahrzeug entladen, so strömt die Luft über ein in den Kompressor integriertes Magnetventil eines Lufttrockners aus den Luftfederbälgen über das Relaisventil ins Freie. Bei einem Schalten des Relaisventils kann dieses an den Gehäusedeckel anschlagen, wodurch störende Geräusche, insbesondere Klackgeräusche, verursacht werden.
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US 2007/0057214 A1 zeigt ein Steuerventil mit einem Ventilkolben und einer als Anschlagpuffer wirkenden Deckeldichtung, die in einer in Richtung des Gehäusedeckels maximal ausgelenkten Position des Ventilkolbens einen Anschlagpuffer für den Ventilkolben an den Gehäusedeckel bildend zwischen Gehäusedeckel und dem Ventilkolben angeordnet ist.
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EP 0 348 035 A2 beschreibt ein Hochtemperatur-Sicherheitsventil, das ein mittels eines Gehäusedeckels verschlossenes Ventilgehäuse und ein in dem Ventilgehäuse gegen den Gehäusedeckel verschiebbaren Ventilkolben aufweist, wobei eine den Gehäusedeckel gegenüber dem Ventilgehäuse abdichtende Deckeldichtung vorgesehen ist. Eine Abfederungswirkung des Ventilkolbens wird durch Flüssigkeitsräume erreicht, die bei einer Bewegung des Ventilkolbens Kräfte aufnehmen können und somit als Flüssigkeitsdämpfer wirken.
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GB 1 248 512 A zeigt ein Steuerventil mit einem Ventilkolben und einer Deckeldichtung, die zur Abdichtung des Ventilgehäuses gegen den Gehäusedeckel vorgesehen ist. Weiterhin wird bei Eingreifen des Ventilkolbens mit einer Rippe in die Deckeldichtung eine abdichtende Wirkung gegenüber einer Entlüftung erreicht. Die Bewegung des Ventilkolbens wird durch ein als Kolbenendanschlag wirkenden ringförmigen Kragen am Gehäusedeckel begrenzt, so dass ein zu tiefes Eindringen der Rippe in die Deckeldichtung verhindert wird.
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US 2001/0022351 A1 zeigt ein Steuerventil mit einem Ventilkolben, dessen Bewegung über einen Anschlagpuffer begrenzt ist, der in einer der Ventilkolbenstellungen gegen ein Gehäuse drückt.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine einfache und zuverlässige Abdichtwirkung bei verminderten Anschlaggeräuschen des Ventilkolbens an den Gehäusedeckel aufweist.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Steuerventil der eingangs genannten Art, bei dem die Deckeldichtung in einer in Richtung des Gehäusedeckels maximal ausgelenkten Position des Ventilkolbens einen Anschlagpuffer für den Ventilkolben an den Gehäusedeckel bildend zwischen Gehäusedeckel und Ventilkolben angeordnet ist. Die Unteransprüche enthalten besonders zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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In dem erfindungsgemäßen Steuerventil dient die Deckeldichtung somit einerseits einem zuverlässigen Abdichten der Verbindung von Gehäusedeckel und Ventilgehäuse und andererseits einer besonders vorteilhaften Dämpfung eines Anschlags des Ventilkolbens an den Gehäusedeckel; die Deckeldichtung erfüllt in dem Steuerventil vorteilhaft folglich eine Doppelfunktion. Von besonderem Vorteil ist die geringe Bauteilanzahl des erfindungsgemäßen Steuerventils. Dadurch können der konstruktive Aufbau sowie die Herstellung des Steuerventils, insbesondere dessen Zusammenbau, wesentlich vereinfacht und die für die Herstellung des Steuerventils erforderlichen Werkzeugkosten reduziert werden. Weiterhin kann mit der Erfindung vorteilhaft eine Bauraumreduzierung des Steuerventils erreicht werden. Aufgrund der Bildung eines Anschlagpuffers für den Ventilkolben durch die Deckeldichtung verringert sich nicht nur das Betriebsgeräusch des Steuerventils, sondern es wird gleichzeitig auch die mechanische Belastung von Ventilkolben und Gehäusedeckel erheblich reduziert.
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Daraus ergibt sich eine sehr hohe Betriebssicherheit und Dauerhaltbarkeit des Steuerventils. Insbesondere aufgrund seiner einfachen, kostengünstigen Herstellbarkeit und seiner hohen Zuverlässigkeit im Betrieb bei gleichzeitig beträchtlichem Komfortgewinn angesichts niedriger Betriebsgeräuschkulisse, die entgegen dem aus dem Stand der Technik bekannten Steuerventil vor allem keine besonders störenden Klackgeräusche umfasst, ist das erfindungsgemäße Steuerventil ausgesprochen gut geeignet für eine Verwendung in einem Kraftfahrzeug, und zwar sowohl in einem Personenkraftwagen als auch in einem Nutzkraftwagen. Mögliche Irritationen oder Ablenkungen eines Fahrers des Fahrzeugs, die von für den Fahrer nicht zuordnenbaren Geräuschen des Steuerventils ausgelöst werden könnten, werden mit der Erfindung – die Verkehrssicherheit erhöhend – vermieden. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Steuerventil ein Relaisventil eines Luftkompressors für eine Fahrzeugluftfederungsvorrichtung ist, da in einem solchen Ventil der Ventilkolben infolge schlagartig auftretender Druckänderungen sowie hoher Kolbengeschwindigkeiten und Kolbenbeschleunigungen besonders hohe kinetische Energien aufweisen kann, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Anschlagpuffers sehr zuverlässig gedämpft, das heißt in andere Energieformen, insbesondere in Wärmeenergie, umgewandelt werden können.
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Eine vorteilhaft weitere Vereinfachung der Montage des Steuerventils ergibt sich, wenn die Deckeldichtung einen Runddichtring aufweist. Aufgrund ihres einfachen Aufbaus weist die Deckeldichtung dann zudem eine besonders gute Haltbarkeit auf. Der Runddichtring kann beispielsweise ein O-Ring oder ein Profilring sein.
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Grundsätzlich könnte man sich zum Beispiel vorstellen, dass die Deckeldichtung ein Metallbauteil ist. Jedoch kann mit der Deckeldichtung sowohl eine sehr gute Anschlagdämpfung als auch eine dauerhafte Abdichtung erreicht werden, wenn die Deckeldichtung einen gummielastischen Werkstoff aufweist. Insbesondere kann die Deckeldichtung im Wesentlichen aus dem gummielastischen Werkstoff bestehen, wobei zusätzlich beispielsweise ein Stützkern zum Beispiel aus einem Metall oder einem Hartkunststoff vorgesehen sein kann.
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Gemäß der Erfindung ist die Deckeldichtung in einer Ringnut angeordnet. Aufgrund der auf diese Weise zu erreichenden lagegenauen Anordnung der Deckeldichtung in dem Steuerventil kann die Betriebssicherheit und Haltbarkeit des erfindungsgemäßen Steuerventils weiter erhöht werden.
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Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn eine Deckelwandung des Gehäusedeckels eine erste Nutwandung der Ringnut und eine Gehäusewandung des Ventilgehäuses eine der ersten Nutwandung gegenüberliegende zweite Nutwandung der Ringnut bildet. Dadurch lassen sich insbesondere eine Werkstoffeinsparung und eine Gewichtsreduzierung erzielen, was vor allem bei einem Einbau des Steuerventils in ein Kraftfahrzeug von wesentlicher Bedeutung ist.
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Vorteilhaft kann ein Herauswandern der Deckeldichtung aus der Ringnut und eine nachfolgende mögliche Beschädigung der Deckeldichtung zuverlässig verhindert werden, wenn gemäß der Erfindung der Ventilkolben ein sowohl in der in Richtung des Gehäusedeckels maximal ausgelenkten Position des Ventilkolbens als auch in einer von dem Gehäusedeckel abgewandten Richtung maximal ausgelenkten Position des Ventilkolbens in die Ringnut eingreifendes Kolbenanschlagelement aufweist. Das Kolbenanschlagelement, das im Falle eines Anschlagens des Ventilkolbens in Kontakt mit dem Anschlagpuffer kommt, verschließt eine einem Nutgrund der Ringnut gegenüberliegende Nutöffnung der Ringnut und verhindert so ein Entweichen der Deckeldichtung aus der Ringnut.
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Das Kolbenanschlagelement könnte beispielsweise eine oder mehrere in Richtung des Gehäusedeckels vorspringende Nasen an dem Ventilkolben aufweisen. Eine zusätzliche Führung des Ventilkolbens in der Ringnut und eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit des Kolbenanschlagelementes kann vorteilhaft jedoch dadurch erreicht werden, dass das Kolbenanschlagelement eine in die Ringnut eingreifende Ringwandung aufweist.
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Die Deckeldichtung kann in einfacher, kostengünstiger Weise vor mechanischer Überlastung und Beschädigung zuverlässig geschützt werden, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein in Verschieberichtung des Ventilkolbens parallel zu der Deckeldichtung angeordneter Kolbenendanschlag für den Ventilkolben vorgesehen ist.
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Der Kolbenendanschlag könnte sich zum Beispiel an dem Ventilgehäuse befinden. Jedoch ist es für eine hohe Bauteilintegration und einen einfachen Aufbau des Steuerventils von besonderem Vorteil, wenn der Kolbenendanschlag an dem Gehäusedeckel angeordnet ist.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips wird eine davon anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt in
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1 einen Ausschnitt eines Luftkompressors mit einem Steuerventil und
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2 einen vergrößerten Ausschnitt des Steuerventils nach 1.
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Gleiche und einander entsprechende Bauteile in den Figuren sind mit jeweils gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt einen Ausschnitt eines Luftkompressors 1 mit einem ein Trocknergehäuse 2 aufweisenden Lufttrockner und mit einem als Luftdrucksteuerventil, und zwar im Einzelnen als Relaisventil, ausgebildeten Steuerventil 3 einer hier nicht weiter dargestellten Luftfederungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens. Das Steuerventil 3 weist ein mittels eines Gehäusedeckels 4 verschlossenes Ventilgehäuse 5 auf, das ein einziges Bauteil bildend mit dem Trocknergehäuse 2 verbunden ist. Das Trocknergehäuse 2 und das Ventilgehäuse 5 sind einstückig und in diesem Ausführungsbeispiel als Kunststoffspritzgussbauteil ausgebildet.
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Das Steuerventil 3 weist zudem einen in dem Ventilgehäuse 5 gegen den Gehäusedeckel 4 verschiebbaren Ventilkolben 6 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel ein vorgesteuerter pneumatischer Kolben ist; der Betriebsdruck kann beispielsweise in einer Größenordnung von 21 bar liegen, und mittels des vorgesteuerten Kolbens wird bei einem Entlüften der Luftfederungsvorrichtung ein Restdruck von zum Beispiel 1 bis 3 bar in der Vorrichtung aufrechterhalten. Die Verschieberichtung des Ventilkolbens 6 verläuft parallel zu einer Mittelachse 7 des Steuerventils 3 und ist in 1 symbolisiert durch einen Pfeil 8 eingezeichnet. Der Ventilkolben 6 ist in 1, 2 in einer Position gezeigt, in welcher der Ventilkolben 6 in einer von dem Gehäusedeckel 4 abgewandten Richtung maximal ausgelenkt ist, das heißt hier in einer entspannten Position des Ventilkolbens 6.
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In dem Steuerventil 3 ist eine den Gehäusedeckel 4 gegenüber dem Ventilgehäuse 5 abdichtende Deckeldichtung 9 vorgesehen. Die Deckeldichtung 9 ist hier als Runddichtring 10, und zwar im Speziellen als O-Ring, aus einem gummielastischen Werkstoff ausgebildet. In einer in Richtung des Gehäusedeckels 4 maximal ausgelenkten Position des Ventilkolbens 6 bildet die Deckeldichtung 9 einen Anschlagpuffer für den Ventilkolben 6 an den Gehäusedeckel 4; die Deckeldichtung 9 ist dafür zwischen dem Gehäusedeckel 4 und dem Ventilkolben 6 angeordnet.
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Weiterhin ist zwischen Ventilkolben 6 und Gehäusedeckel 4 eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Rückhaltedruckfeder 11 für den Ventilkolben 6 angeordnet.
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Der vergrößerten Ansicht nach 2 ist zu entnehmen, dass die Deckeldichtung 9 in einer Ringnut 13, und zwar in einer einseitig offenen O-Ring-Nut, angeordnet ist. Dabei bildet eine Deckelwandung 14 des Gehäusedeckels 4 eine erste Nutwandung 15 der Ringnut 13, und eine Gehäusewandung 16 des Ventilgehäuses 5 bildet eine der ersten Nutwandung 15 gegenüberliegende zweite Nutwandung 17 der Ringnut 13. Ein Nutgrund 18 der Ringnut 13 wird ebenso wie die erste Nutwandung 15 von dem Gehäusedeckel 4 selbst gebildet.
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Der Ventilkolben 6 weist ein in der in Richtung des Gehäusedeckels 4 maximal ausgelenkten Position des Ventilkolbens 6 und auch in der von dem Gehäusedeckel 4 abgewandten Richtung maximal ausgelenkten Position des Ventilkolbens 6, welche letztere Position hier bildlich dargestellt ist, in die Ringnut 13 eingreifendes Kolbenanschlagelement 19 auf. Durch die derart aufeinander abgestimmte Anordnung von Gehäusedeckel 4 und Ventilkolben 6 wird verhindert, dass die Ringnut 13 in einer unteren, von dem Gehäusedeckel 4 maximal abgewandten Position des Ventilkolbens 6 geöffnet und der Runddichtring 10 möglicherweise aus der Ringnut 13 herausgedrückt wird. Das Kolbenanschlagelement 19 weist eine in die Ringnut 13 eingreifende Ringwandung 20 des Ventilkolbens 6 auf. Mit dem Kolbenanschlagelement 19 schlägt der Ventilkolben 6 bei maximaler Auslenkung in Richtung des Gehäusedeckels 4 an dem als Anschlagpuffer dienenden Runddichtring 10 an.
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An dem Gehäusedeckel 4 ist ein Kolbenendanschlag 21 angeordnet, der von einem dem Ventilkolben 6 zugewandten stirnseitigen Ende der oben beschriebenen Deckelwandung 14, die auch die erste Nutwandung 15 der Ringnut 13 bildet, gebildet wird. Der Kolbenendanschlag 21 ist in Verschieberichtung des Ventilkolbens 6 parallel zu der Deckeldichtung 9 angeordnet und schützt die Deckeldichtung 9 vor mechanischer Beschädigung wie zum Beispiel Zerquetschung durch den Ventilkolben 6, da der Ventilkolben 6 zum Stillstand kommt bevor eine solche Beschädigung der Deckeldichtung 9 eintreten kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftkompressor
- 2
- Trocknergehäuse
- 3
- Steuerventil
- 4
- Gehäusedeckel
- 5
- Ventilgehäuse
- 6
- Ventilkolben
- 7
- Mittelachse
- 8
- Pfeil
- 9
- Deckeldichtung
- 10
- Runddichtring
- 11
- Rückhaltedruckfeder
- 13
- Ringnut
- 14
- Deckelwandung
- 15
- Nutwandung
- 16
- Gehäusewandung
- 17
- Nutwandung
- 18
- Nutgrund
- 19
- Kolbenanschlagelement
- 20
- Ringwandung
- 21
- Kolbenendanschlag
