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Die Erfindung betrifft ein Relaisventil mit einem Kolben, der koaxial auf einem hohlzylindrischen Führungsabschnitt einer Kolbenführung geführt ist, bei dem radial zwischen dem Kolben und dem Führungsabschnitt ein Kolbenraum ausgebildet ist, bei dem durch Zufuhr von Druckluft in den Kolbenraum der Kolben auf dem Führungsabschnitt axial verschiebbar ist, bei dem ein zweiter Abschnitt der Kolbenführung in einer in einem Gehäuse angeordneten Ventilführung aufgenommen ist, bei dem radial zwischen dem Gehäuse und dem zweiten Abschnitt der Kolbenführung ein erster, radial innerer Ringraum und ein zweiter, radial äußerer Ringraum ausgebildet sind, bei dem mittels des Kolbens ein durch eine Druckfeder axial gegen einen Ventilsitz gedrückter Ventilkörper eines Ventils betätigbar ist, und bei dem mittels des Ventils der zweite Ringraum mit einem Druckraum verbindbar ist.
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Aus dem Stand der Technik sind druckluftbetriebene Relaisventile für Kraftfahrzeuge in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Bei diesen Relaisventilen werden in diesen vorhandene Ventilsitze üblicherweise mit Befestigungsmitteln, wie zum Beispiel Sicherungsringen oder mit Schrauben innerhalb des Gehäuses des Relaisventils befestigt. Von Nachteil sind hierbei unter anderem eine aufwendige Montage des Relaisventils, das Erfordernis zusätzlicher Befestigungsmittel sowie die latente Gefahr des Eintrags von Kontaminationen in das Ventilgehäuse bei der Montage.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Relaisventil vorzustellen, das sich einfach und ohne gesonderte Befestigungsmittel montieren sowie demontieren lässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Relaisventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen genannt.
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Demnach geht die Erfindung aus von einem Relaisventil mit einem Kolben, der koaxial auf einem hohlzylindrischen Führungsabschnitt einer Kolbenführung geführt ist, bei dem radial zwischen dem Kolben und dem Führungsabschnitt ein Kolbenraum ausgebildet ist, bei dem durch Zufuhr von Druckluft in den Kolbenraum der Kolben auf dem Führungsabschnitt axial verschiebbar ist, bei dem ein zweiter Abschnitt der Kolbenführung in einer in einem Gehäuse angeordneten Ventilführung aufgenommen ist, bei dem radial zwischen dem Gehäuse und dem zweiten Abschnitt der Kolbenführung ein erster, radial innerer Ringraum und ein zweiter, radial äußerer Ringraum ausgebildet sind, bei dem mittels des Kolbens ein durch eine Druckfeder axial gegen einen Ventilsitz gedrückter Ventilkörper eines Ventils betätigbar ist, und bei dem mittels des Ventils der zweite Ringraum mit einem Druckraum verbindbar ist. Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass der Ventilsitz mittels einer Bajonettverbindung mit dem Gehäuse verriegelbar ist.
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Durch die Bajonettverbindungsmittel zwischen dem Ventilsitz und dem Gehäuse des Relaisventils ist eine einfache Montage und Demontage des Relaisventils ohne die Gefahr des Eintrags von Fremdpartikeln in das Gehäuse gegeben. Darüber hinaus sind keine zusätzlichen gesonderten Befestigungsmittel zur Befestigung und Lagesicherung des Ventilsitzes in dem Gehäuse des Relaisventils notwendig. Außerdem ist durch die Bajonettverriegelung des Ventilsitzes zugleich eine Lagesicherung der Ventilführung im Gehäuse gewährleistet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Relaisventils ist vorgesehen, dass der Ventilkörper des Ventils ringförmig ausgebildet ist und eine in etwa U-förmige Querschnittsgeometrie aufweist. Hierdurch weist der Ventilkörper eine hohe Verwindungssteifigkeit auf und hiermit einhergehend ist eine zuverlässige Abdichtungswirkung des Ventilkörpers an einem Ventilsitz gegeben.
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Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Ventilsitz mindestens drei radial auswärts gerichtete, umfangsbezogen zueinander beabstandet angeordnete Bajonettlaschen aufweist, die mit mindestens drei radial einwärts offene sowie umfangsseitig zueinander beabstandet angeordneten Bajonettaufnahmen des Gehäuses zur Schaffung der Bajonettverbindung zusammenwirken. Vorzugsweise sind die Abstände zwischen den Bajonettlaschen beziehungsweise zwischen den Bajonettaufnahmen jeweils identisch. Hierdurch ist eine mechanisch zuverlässige Befestigung des Ventilsitzes in der Ventilführung realisierbar, welche vergleichsweise schnell durchführbar sowie lösbar ist.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Bajonettverbindung eine Rastvorrichtung aufweist, wobei die Rastvorrichtung einen Rasthaken und eine Aussparung aufweist. Hierbei ist der Rasthaken in der Aussparung verrastbar ausgebildet.
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Eine Weiterbildung der zuletzt genannten Kosntruktion sieht vor, dass an einer dem Ventilsitz zugewandten Stirnseite der Ventilführung mindestens ein Rasthaken ausgebildet ist, welcher mit einer zugeordneten Aussparung in einer ventilführungsseitigen Stirnfläche des Ventilsitzes verrastbar ist. Hierdurch ist eine zuverlässige Verdrehsicherung des Ventilsitzes in Bezug zur Ventilführung gegeben. Es können zwei oder mehr Aussparungen und Rasthaken vorgesehen sein. Der Rasthaken ist federnd ausgebildet.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Rasthaken einen Rastvorsprung mit einer Anlaufschräge und einer hierzu gegenüberliegenden Rastkante aufweist, wobei die Rastkante parallel zu einer Längsmittelachse des Relaisventils und die Anlaufschräge geneigt zu dieser Längsmittelachse ausgerichtet sind. Hierdurch ist im Bedarfsfall eine einfache Demontage des mit der Ventilführung verrasteten Ventilsitzes möglich, wie in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels eingehend erläutert ist.
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Gemäß einer weiteren technisch vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Kolben einen axial einwärts gerichteten hohlzylindrischen Fortsatz mit einem keilförmig zulaufenden, axial endseitigen Betätigungsabschnitt zur axialen Betätigung des Ventilkörpers aufweist. Hierdurch ist eine zuverlässige Betätigung des Ventilkörpers bei einer zugleich umfangsseitig gleichmäßigen Verteilung der Betätigungskraft auf diesen gegeben.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung des Relaisventils kann vorgesehen sein, dass die Ventilführung mit zwei O-Ringen und der Ventilsitz mit einem O-Ring gegenüber einer zum Ventilkörper radial nahen Bohrung des Gehäuses abgedichtet sind. Infolgedessen ist eine zuverlässige Abdichtung der ortsfest im Gehäuse aufgenommenen Ventilführung gegenüber dem Gehäuse gegeben.
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Eine andere Weiterbildung des Relaisventils sieht vor, dass der Kolben mittels eines Dichtrings, insbesondere eines Airzetrings, gegenüber einer zum Ventilkörper radial fernen Bohrung des Gehäuses abgedichtet. Hierdurch ist eine zuverlässige Abdichtungwirkung bei einer zugleich leichtgängigen axialen Verschiebbarkeit des Kolbens gewährleistet.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der radial einwärts ausgebildete erste Ringraum der Ventilführung von dem zweiten Ringraum der Ventilführung zumindest abschnittweise koaxial umgeben ist, dass der erste Ringraum und der zweite Ringraum durch eine Zwischenringwand radial voneinander getrennt sind, und dass die beiden Ringräume in axial auswärtiger Richtung hin zum Kolben offen sind. Infolgedessen ist ein konstruktiv einfacher Aufbau des Relaisventils gegeben.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass in dem ersten, radial inneren Ringraum die Druckfeder aufgenommen ist, dass ein radial innerer axialer Schenkel des Ventilkörpers an einer radial innerhalb der Druckfeder (36) angeordneten Ringwand der Ventilführung anliegt, und dass ein radial äußerer axialer Schenkel des Ventilkörpers die Zwischenringwand der Ventilführung radial außenliegend umgreift. Hierdurch ist eine zuverlässige Führung sowohl der zum selbsttätigen Schließen des Ventils notwendigen Druckfeder und auch des Ventilkörpers gegeben, der als Absperrkörper dient.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass eine Außenringwand der Ventilführung zumindest bereichsweise an der zum Ventilkörper radial nahen Bohrung des Gehäuses anliegt. Hierdurch ist ein zuverlässiger Sitz der Ventilführung im Gehäuse gegeben.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt. In der Zeichnung zeigt
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1 einen Teillängsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Relaisventils mit einem Ventil im geschlossenen Zustand, und
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2 eine perspektivische Teilansicht des Relaisventils gemäß 1.
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Das in 1 dargestellte, mit Druckluft betätigbare Relaisventil 10 verfügt über einen näherungsweise trichterförmigen Kolben 12, der mit seinem hohlzylindrischen Abschnitt koaxial auf einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Führungsabschnitt 14 einer gleichfalls in etwa trichterförmigen Kolbenführung 16 aufgenommen ist. Ein sich axial an den Führungsabschnitt 14 der Kolbenführung 16 anschließender sowie näherungsweise zylindrischer zweiter Abschnitt 18 der Kolbenführung 16 ist in einer Ventilführung 20 aufgenommen, die in einer in Bezug zu einem Ventilkörper 38 radial nahen Bohrung 22 des Gehäuses 24 des Relaisventils 10 angeordnet ist.
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Die Ventilführung 20 ist mittels zwei O-Ringe 26, 28 gegen die zum Ventilkörper 38 radial nahe Bohrung 22 abgedichtet, wobei die Ventilführung 20 im Bereich des kolbenfernen O-Rings 28 über eine nicht dargestellte umlaufende Schulter an der zum Ventilkörper 38 radial nahen Bohrung 22 axial abgestützt ist. Der zweite Abschnitt 18 der Kolbenführung 16 ist axial einwärts, also weg vom Kolben 12 gerichtet. Er erstreckt sich bis in den Bereich der beiden genannten O-Ringe 26, 28 und wird von der Ventilführung 20 koaxial umfasst.
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Die Ventilführung 20 umgrenzt einen radial inneren ersten Ringraum 30, der koaxial von einem radial äußeren zweiten Ringraum 32 umschlossen ist, wobei die beiden Ringräume 30, 32 in radialer Richtung durch eine Zwischenringwand 34 voneinander getrennt sind. In dem radial inneren Ringraum 30 ist eine zylindrische Druckfeder 36 angeordnet, die am kolbenfernen Boden dieses Ringraumes 30 axial abstützt. Mit ihrem anderen axialen Ende beaufschlagt die Druckfeder 36 einen Ventilkörper 38 eines Ventils 40 in axial auswärtiger Richtung mit ihrer Federkraft. Dadurch wird der Ventilkörper 38 gegen eine kreisförmige, wulstartige Dichtkante 42 eines Ventilsitzes 44 des Ventils 40 gepresst. Der Kolben 12, die Kolbenführung 16, die Ventilführung 20 sowie das Ventil 40 sind dabei rotationssymmetrisch zu einer Längsmittelachse 46 des Relaisventils 10 ausgebildet. Mittels des Ventils 40 ist eine pneumatische Verbindung zwischen dem zweiten, radial äußeren Ringraum 32 und einem Druckraum 48 herstellbar oder trennbar. Dieser Druckraum 48 ist unter anderem durch das Gehäuse 24 und die radiale Außenseite des Kolbens 12 begrenzt, und von diesem geht eine nicht erkennbare Druckluftleitung ab, welche zum Beispiel zu einer Fahrzeugbremse führt.
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Der Ventilsitz 44 ist mittels eines dritten O-Rings 52 gegenüber der zum Ventilkörper 38 radial nahen Bohrung 22 des Gehäuses 24 abgedichtet. Gemäß der Erfindung ist der Ventilsitz 44 mittels einer Bajonettverbindung 50 mit dem Gehäuse 24 des Relaisventils 10 verbunden.
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Der Kolben 12 ist mittels eines Dichtrings 54, insbesondere eines Airzetrings, gegenüber einer zum Ventilkörper 38 radial fernen Bohrung 56 des Gehäuses 24 des Relaisventils 10 abgedichtet. Zwischen den radialen Abschnitten der Kolbenführung 16 und dem Kolben 12 ist ein Kolbenraum 17 ausgebildet, in den zur Betätigung des Kolbens 12 Druckluft einleitbar ist. Der Kolben 12 verfügt ferner über einen axial einwärts gerichteten, hohlzylindrischen Fortsatz 58 mit einem keilförmig angespitzt zulaufenden Betätigungsabschnitt 60, der in dem hier dargestellten geschlossenen Zustand des Ventils 40 beziehungsweise bei unbetätigtem Kolben 12 vom dem Ventilkörper 38 abgehoben ist.
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In einem sich in axial auswärtiger Richtung trichterartig erweiternden, hohlkegelstumpfförmigen Anfangsabschnitt 62 der Ventilführung 20 ist eine kreisförmige Abdeckung 64 eingesetzt. Die zum Ventilkörper 38 radial ferne Bohrung 56 des Gehäuses 24 ist mit einem Deckel 66 verschlossen, an den axial innenseitig die Abdeckung 64 sowie ein umlaufender Rand 68 des hohlkegelstumpfförmigen Anfangsabschnitts 62 der Ventilführung 20 anschließen. Durch den Deckel 66 ist der Innenraum des Gehäuses 24 des Relaisventils 10 gegenüber der Umgebung 70 hermetisch abgeschlossen.
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Der Ventilkörper 38 weist eine ungefähr ringförmige Geometrie mit einer U-förmigen Querschnittsgeometrie auf. Ein radial innen angeordneter erster Schenkel 74 des Ventilkörpers 38 liegt an der radialen Außenseite einer sich axial erstreckenden Ringwand 76 der Ventilführung 20 an, und ein radial außen angeordneter zweiter Schenkel 78 des Ventilkörpers 38 umgreift die Zwischenringwand 34 radial außen. Eine Außenringwand 80 der Ventilführung 20 liegt an der zum Ventilkörper 38 radial nahen Bohrung 22 des Gehäuses 24 an.
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Durch das Einströmen von Druckluft in den Kolbenraum 17 wird der Kolben 12 axial einwärts verschoben. Dabei bewegt sich der Kolben 12 auf dem Führungsabschnitt 14 der Kolbenführung 16 in Richtung zum Ventilkörper 38. Sobald der Kolben 12 mit seinem Betätigungsabschnitt 60 auf den Ventilkörper 38 trifft, wirkt die Kraft der Druckfeder 36 auf den Kolben 12. Bei Überwinden dieser Federkraft wird der Ventilkörper 38 von der Dichtkante 42 des Ventilsitzes 44 abgehoben und der geöffnete Zustand des Ventils 40 erreicht ist. Im geöffneten Zustand des Ventils 40, den die Figuren nicht zeigen, ist der radial äußere Ringraum 32, wie mit einem punktierten Strömungsweg 82 lediglich angedeutet, pneumatisch mit dem kolbennahen Druckraum 48 verbunden.
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2 zeigt eine perspektivische Teilansicht des in 1 dargestellten Relaisventils 10.
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Der abschnittweise trichterförmige Kolben 12 ist axial verschiebbar in der zum Ventilkörper 38 radial fernen Bohrung 56 des Gehäuses 24 aufgenommen und mittels des bevorzugt mit dem als Airzetring realisierten Dichtrings 54 abgedichtet. Die zum Ventilkörper 38 radial ferne Bohrung 56 des Gehäuses 24 ist nach axial außen mit dem Deckel 66 verschlossen. Der in etwa hohlzylindrische Ventilsitz 44 ist innerhalb der zum Ventilkörper 38 radial nahen Bohrung 22 mittels der Bajonettverbindung 50 befestigt. Hierzu verfügt der Ventilsitz 44 vorzugsweise über sechs radial auswärts gerichtete sowie umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnete Bajonettlaschen, von denen hier drei Bajonettlaschen 90, 92, 94 sichtbar sind. Im Fall von sechs Bajonettlaschen sind gleichfalls sechs komplementär zu den Bajonettlaschen 90, 92, 94 ausgebildete Bajonettaufnahmen vorgesehen. Die Bajonettaufnahmen sind umfangsseitig gleichmäßig zueinander beabstandet im Bereich einer Schulter 96 zwischen der zum Ventilkörper 38 radial fernen Bohrung 56 und der zum Ventilkörper 38 radial nahen Bohrung 22 des Gehäuses 24 an demselben ausgebildet, wobei in 2 lediglich zwei Bajonettaufnahmen 98, 100 sichtbar und bezeichnet sind.
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Durch Drehen des Ventilsitzes 44 um ca. 30° um die Längsmittelachse 46 ist jede Bajonettlasche 90, 92, 94 zumindest bereichsweise formschlüssig in jeweils eine zugeordnete Bajonettaufnahme 98, 100 des Gehäuses 24 einbringbar.
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Die Bajonettlaschen 90, 92, 94 sowie die zugeordneten Bajonettaufnahmen 98, 100 bilden im Zusammenwirken den Bajonettverschluss 50. Somit lässt sich der Ventilsitz 44 auf einfache Art und Weise durch axiales Einstecken und anschließendes Drehen um seine Längsmittelachse 46 mittels eines geeigneten Werkzeugs in Richtung eines Pfeils 102 beziehungsweise im Uhrzeigersinn um ca. 30° zuverlässig mit dem Gehäuse 24 des Relaisventils 10 verriegeln. Durch den mittels der Bajonettverbindung 50 lagegesicherten Ventilsitz 44 ist zugleich die Ventilführung 20 innerhalb der zum Ventilkörper 38 radial nahen Bohrung 22 axial zuverlässig fixiert. Die Abdichtung des Ventilsitzes 44 gegen das Gehäuse 24 erfolgt mittels des dritten O-Rings 52 und die Abdichtung der Ventilführung 20 mittels des hier sichtbaren ersten O-Rings 26.
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Um ein unkontrolliertes Verdrehen des Ventilrings 44 zu verhindern, ist an einer dem Ventilsitz 44 zugewandten Stirnseite 104 der Ventilführung 20 ein federnder Rasthaken 106 mit einem Rastvorsprung 108 integral ausgeformt. Der Rasthaken 106 kann hierbei axial in Richtung zu der Ventilführung 20 einfedern. Der Rastvorsprung 108 des Rasthakens 106 weist eine Anlaufschräge 110 sowie eine dieser gegenüberliegende Rastkante 112 auf, wobei die Anlaufschräge 110 unter einem der besseren zeichnerischen Übersicht nicht bezeichneten Winkel geneigt in Bezug zu der Längsmittelachse 46 verläuft, während die Rastkante 112 parallel zu dieser verlaufend ausgebildet ist.
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An einer Stirnfläche 114 des Ventilsitzes 44, die auf Stoß an der Stirnseite 104 der Ventilführung 20 anliegt, sind vorzugsweise entsprechend der bevorzugten Anzahl von Bajonettlaschen und Bajonettaufnahmen gleichfalls sechs, jeweils komplementär zum Rastvorsprung 108 ausgebildete Aussparungen 116 vorgesehen, von denen hier lediglich zwei Aussparungen 116 sichtbar sind. Die komplementär zu dem Rastvorsprung 108 ausgeführten Aussparungen 116 verfügt demzufolge ebenfalls über eine Anlaufschräge 118 sowie eine Rastkante 120.
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Der Rastvorsprung 108 des Rasthakens 106 ist hier zumindest bereichsweise formschlüssig mit der Aussparung 116 verrastet, sodass der Ventilsitz 44 zuverlässig gegen unkontrolliertes Verdrehen gesichert ist. Bei einer Demontage des Ventilsitzes 44 wird dieser in Richtung des Pfeils 102 weiter gedreht, wodurch die Anlaufschräge 118 der Aussparung 116 an der Anlaufschräge 110 des Rastvorsprungs 108 entlang gleiten kann, in dessen Folge der Rasthaken 106 axial in Richtung zu der Ventilführung 20 einfedert. Hierdurch werden der Rastvorsprung 108 des Rasthakens 106 sowie die Aussparung 116 der Ventilführung 20 entriegelt, und der Ventilsitz 44 kann bis zur vollständigen Entriegelung der Bajonettverbindung 50 weiter in Richtung des Pfeils 102 gedreht werden. Befinden sich sämtliche Bajonettlaschen außerhalb der ihnen jeweils zugeordneten Bajonettaufnahmen, ist die Bajonettverbindung 50 vollständig entriegelt und der Ventilsitz 44 kann in axialer Richtung von der Ventilführung 20 abgehoben werden.
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Außerdem ist exemplarisch an einer Bajonettlasche 94 ein axial in Richtung des Kolbens 12 weisender kleiner Nocken 122 ausgebildet, der in Verbindung mit einer nicht dargestellten Vertiefung in einer zugeordneten Bajonettaufnahme 100 unter anderem das Erreichen der Verriegelungsposition der Bajonettverbindung 50 in einer für einen Benutzer haptisch eindeutig sowie intuitiv wahrnehmbaren Art und Weise signalisiert.
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Darüber hinaus ist durch den in der verriegelten Position des Bajonettverschlusses 50 zumindest bereichsweise formschlüssig in der Vertiefung aufgenommenen Nocken 122 eine Verdrehsicherung des Ventilsitzes 44 gegeben, um ein unkontrolliertes Lösen desselben zuverlässig zu verhindern. Nach der Überwindung der Haltekraft des Nockens 122 kann der Ventilsitz 44 in Richtung des Pfeils 102 weitergedreht werden, so dass der Rasthaken 108 aus der Aussparung 116 im Ventilsitz 44 ausrastet und der Ventilsitz 44 weiter in Richtung des Pfeils 102 gedreht werden kann. Nach der vollständigen Entriegelung der Bajonettverbindung 50 kann dann die Demontage des Ventilsitzes 44 durch axiales Herausheben beziehungsweise Herausziehen desselben aus der zum Ventilkörper 38 radial nahen Bohrung 22 des Gehäuses 24 des Relaisventils 10 erfolgen.
