DE102019109046B3

DE102019109046B3 - Schaltventil für eine Luftfederanordnung sowie eine Luftfederanordnung

Info

Publication number: DE102019109046B3
Application number: DE102019109046.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Sprengel; Helge Dietrich
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2020-06-04
Anticipated expiration: 2039-04-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltventil für eine Luftfederanordnung (2) eines Kraftfahrzeuges, das ein Ventilgehäuse (18) aufweist, das im verbauten Zustand zwischen einem ersten Luftvolumen (12) und einem zweiten Luftvolumen (26) angeordnet ist, wobei in dem Ventilgehäuse ein Aktuator vorgesehen ist, der mit einem Ventilschließglied (22) derart wirkverbunden ist, dass das in einer ersten Position das Ventilschließglied das erste Luftvolumen (12) mit dem zweiten Luftvolumen (26) fluidisch verbindet und in einer zweiten Position das erste Luftvolumen (12) von dem zweiten Luftvolumen (26) fluidisch trennt, wobei das Ventilschließglied (22) als Drehschieberanordnung ausgeführt ist, wobei ein Drehschieberorgan (28) mit ersten Öffungen (34) zwischen zwei Ventilschließkörpern (30, 32) vorgesehen ist, wobei in der ersten Position die ersten Öffnungen (34) derart mit zweiten Öffnungen (36, 38) der Ventilschließkörper (30, 32) korrespondieren, dass eine fluidische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Luftvolumen (12, 26) herstellbar ist. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Luftfederanordnung mit einem Luftfedergehäuse, das derart ausgeführt ist, dass ein erstes Luftvolumen mit einem zweiten Luftvolumen verbindbar oder von diesem trennbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltventil für eine Luftfederanordnung eines Kraftfahrzeuges, das ein Ventilgehäuse aufweist, das im verbauten Zustand zwischen einem ersten Luftvolumen und einem zweiten Luftvolumen angeordnet ist, wobei in dem Ventilgehäuse ein Aktuator vorgesehen ist, der mit einem Ventilschließglied derart wirkverbunden ist, dass das in einer ersten Position das Ventilschließglied das erste Luftvolumen mit dem zweiten Luftvolumen fluidisch verbindet und in einer zweiten Position das erste Luftvolumen von dem zweiten Luftvolumen fluidisch trennt. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Luftfederanordnung mit einem Luftfedergehäuse, das derart ausgeführt ist, dass ein erstes Luftvolumen mit einem zweiten Luftvolumen verbindbar oder von diesem trennbar ist.
Ein derartiges Schaltventil bzw. eine derartige Luftfederanordnung ist aus der DE 10 2012 200 388 A1 bekannt. Hierbei weist die Luftfederanordnung ein Deckelelement auf, in dem ein Schaltventil angeordnet ist. Dieses Schaltventil ist als klassisches Elektromagnetventil aufgebaut, wobei ein Ventilschließglied eines Aktuators zwei Luftvolumina voneinander trennen bzw. miteinander verbinden kann. Durch eine Verbindung der beiden Luftvolumina wird das gesamte Luftvolumen der Luftfederanordnung vergrößert, wodurch eine Federcharakteristik der Luftfederanordnung den Anforderungen des Kraftfahrzeuges hinsichtlich des Beladungszustandes oder der gewünschten Komforteigenschaften angepasst werden kann. Hierbei müssen zur Herstellung bzw. zur Überwindung einer Dichtfunktion hohe Impulskräfte durch den Aktuator erzeugt werden. Über das Deckelelement ist die Luftfederanordnung zudem an einem Karosserieteil des Kraftfahrzeuges angeordnet. Beim Schaltvorgang des Schaltventils tritt darüberhinaus das Problem auf, dass die Schaltbewegung des Ankers einen Impuls verursacht, der bei der vorliegenden Luftfederanordnung ein störendes Geräusch in das Karosserieteil des Kraftfahrzeuges überträgt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben genannten Nachteile auf einfache und kostengünstige Weise zu vermeiden bzw. zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Schaltventil dadurch gelöst, dass das Ventilschließglied als Drehschieberanordnung ausgeführt ist, wobei ein Drehschieberorgan mit ersten Öffungen zwischen zwei Ventilschließkörpern vorgesehen ist, wobei in der ersten Position die ersten Öffnungen derart mit zweiten Öffnungen der Ventilschließkörper korrespondieren, dass eine fluidische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Luftvolumen herstellbar ist. Hierdurch ist es möglich mit wesentlich geringeren Impulskräften das Drehschieberorgan zwischen den beiden Positionen zu bewegen, was einerseits den Einsatz eines kleineren und damit kompakteren Aktuators ermöglicht und gleichzeitig die störenden Schaltgeräusche minimiert.
In vorteilhafter Weise ist das Drehschieberorgan in axialer Richtung beweglich ausgeführt. Hierdurch kann eine vorgegebene Druckdifferenz des ersten und zweiten Luftvolumens mittels einer Art Rückschlagfunktion bezogen auf den jeweiligen Ventilschließkörper zur Abdichtung genutzt werden. Hierbei kann das Drehschieberorgan in Form einer Tellerfeder ausgeführt oder aber auch in axialer Richtung beweglich gelagert sein.
Das Drehschieberorgan weist den wesentlichen Vorteil auf, dass es in seiner geschlossenen Position ohne Anliegen einer Druckdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Luftvolumen einen langsamen Druckausgleich zwischen den beiden Luftvolumina gewährleistet. Ist das Drehschieberorgan in der geschlossenen Postition und es liegt eine Druckdifferenz an, dichtet das Drehschieberorgan infolge seiner Rückschlagfunktion. Bei einem Einsatz des Drehschieberorgans in einer Luftfederanordnung erzeugen die Federbewegungen der Luftfeder eine Druckdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Luftvolumen und das Drehschieberorgang erfüllt seine Dichtfunktion.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Aktuator als elektromagnetischer Antrieb und hierbei insbesondere als Drehmagnetantrieb ausgeführt.
Der Drehmagnetantrieb ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung des Schaltventils. Es ist jedoch auch möglich herkömmliche Elektromotoren einzusetzen. Dadurch, dass der Aktuator eine Rückstellfeder als Drehmittelbegrenzung aufweist, ist es möglich ein anschlagloses Schaltventil bereit zu stellen, wodurch Geräusche aufgrund von Schaltimpulsen vollständig elminiert werden können.
Die Erfindung wird ebenfalls gelöst durch eine gattungsgemäße Luftfederanordnung, bei der in dem Luftfedergehäuse ein erfindungsgemäßes Schaltventil demontierbar angeordnet ist. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Schaltventil in einem Deckelelement für das Luftfedergehäuse vorgesehen ist, wobei das erste Dichtorgan das erste Luftvolumen in einem flaschenhalsförmigen Gehäuseteil des Luftfedergehäuses abdichtet.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:

1 eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Luftfederanordnung mit einem eingesetzten, nicht geschnitten dargestellten Schaltventil,
2 eine perspektivische Explosionsansicht des erfindungsgemäßen Schaltventils aus 1.

1 zeigt eine geschnittene Teilansicht einer erfindungsgemäßen Luftfederanordnung 2. Die Luftfederanordnung 2 weist ein Luftfedergehäuse 4 auf, das mittels eines Deckelelementes 6 verschlossen ist. Das Deckelelement 6 ist hierbei auf bekannte Weise durch eine Klemmringanordnung 8 mit dem Luftfedergehäuse 4 kraftschlüssig verbunden. Das Luftfedergehäuse 4 weist hierbei ein flaschenhalsförmiges Gehäuseteil 10 auf, in dem ein im gesamten Luftfedergehäuse 4 herrschendes erstes Luftvolumen p₁ 12 mit einem Druck vorherrscht. Das flaschenhalsförmige Gehäuseteil 10 dient als Anlageteil einer ersten Dichtungsanordnung 14 eines Schaltventils 16. Das Schaltventil 16 besitzt ein Ventilgehäuse 18, das im vorliegenden Fall nicht geschnitten dargestellt ist und auf bekannte Weise demontierbar und mittels einer zweiten Dichtungsanordnung 20 im Deckelelement 6 und damit in der Luftfederanordnung 2 angeordnet ist. Im Ventilgehäuse 18 ist als Aktuator ein nicht weiter dargestellter Drehmagnetantrieb vorgesehen, der mit einer Drehschieberanordnung 22 gekoppelt ist (siehe hierzu auch 2). Das Schaltventil 16 weist eine elektrische Steckeranordnung 24 auf, um auf bekannte Weise mit einem nicht weiter dargestellten Steuergerät des Kraftfahrzeuges verbunden zu werden.
Die Drehschieberanordnung 22 des Schaltventils 16 trennt das erste Luftvolumen p₁ 12 von einem zweiten Luftvolumen p₂ 26 mit einem Druck bzw. verbindet das erste Luftvolumen p₁ 12 mit dem zweiten Luftvolumen p₂ 26. Bei einer fluidischen Verbindung der beiden Luftvolumina 12, 26 wird das gesamte Luftvolumen 12, 26 gegenüber dem ersten Luftvolumen 12 vergrößert, was zu einer Anpassung der Federcharakteristik der Luftfederanordnung 2 an den Beladungszustand und/oder an Einstellungswünsche eines Fahrers führt.
2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des erfindungsgemäßen Schaltventils 16. Das Ventilschließglied 22 ist erfindungsgemäß als Drehschieberanordnung ausgeführt. Diese Drehschieberanordnung weist ein Drehschieberorgan 28 auf, dass zwischen zwei Ventilschließkörpern, nämlich einem ersten Ventilschließkörper 30 und einem zweiten Ventilschließkörper 32 angeordnet ist. Das Drehschieberorgan 28 besitzt auf bekannte Weise erste Öffnungen 34, die mit zweiten Öffnungen 36, 38 in den Ventilschließkörpern 30, 32 derart korrespondieren, dass eine fluidische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Luftvolumen 12, 26 herstellbar ist. Hierzu ist das Drehschieberorgan 28 über eine Drehwelle 40 des nicht weiter dargestellten Drehmagnetantriebs rotatorisch antreibbar.
Dabei ist es der Gedanke, dass das Drehschieberorgan 28 bei Anliegen einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Luftvolumen 12 und dem zweiten Luftvolumen 26 die fluidische Verbindung verhindert, also dichtet. Liegt keine Druckdifferenz zwischen dem ersten Luftvolumen 12 und dem zweiten Luftvolumen 26 vor, sind die Luftvolumina fluidisch verbunden.
Mit dem Bezugszeichen 42 ist schematisch eine Rückstellfeder zur Rückstellung und Drehwinkelbegrenzung (im vorliegenden Ausführungsbeispiel z.B 22,5°) angedeutet. Es ist jedoch auch möglich eine derartige Rückstellfeder im Drehmagneten des Drehmagnetantriebes zu integrieren.
Die zweiten Öffungen 36, 38 sind jeweils in Anlageflächen 44, 46 für das Drehschieberorgan 28 vorgesehen, die derart voneiander beabstandet sind, dass eine Bewegung desselben in axialer Richtung grundsätzlich möglich ist. Hierzu ist das Drehschieberorgan 28 im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Tellerfeder ausgebildet. Hierdurch ist ein selbständiges Abdichten aufgrund einer Druckdifferenz in den beiden Luftvolumina 12, 26 sowohl in Richtung des ersten Ventilschließkörpers 30 als auch in Richtung des zweiten Ventilschließkörpers 32 gewährleistet. Über Ausparungen 48 ist der zweite Ventilschließkörper 32 mit dem zweiten Luftvolumen p₂ 26 fluidisch verbunden.
Es sollte deutlich sein, dass das hier gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel lediglich eine besondere Anordnung eines erfindungsgemäßen Schaltventils zeigt. Insbesondere kann ein erfindungsgemäßes Schaltventil auch fest, also nicht demontierbar in eine Luftfederanordnung vorgesehen sein.

Claims

Schaltventil für eine Luftfederanordnung (2) eines Kraftfahrzeuges, das ein Ventilgehäuse (18) aufweist, das im verbauten Zustand zwischen einem ersten Luftvolumen (12) und einem zweiten Luftvolumen (26) angeordnet ist, wobei in dem Ventilgehäuse ein Aktuator vorgesehen ist, der mit einem Ventilschließglied (22) derart wirkverbunden ist, dass das in einer ersten Possition das Ventilschließglied das erste Luftvolumen (12) mit dem zweiten Luftvolumen (26) fluidisch verbindet und in einer zweiten Position das erste Luftvolumen (12) von dem zweiten Luftvolumen (26) fluidisch trennt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilschließglied (22) als Drehschieberanordnung ausgeführt ist, wobei ein Drehschieberorgan (28) mit ersten Öffungen (34) zwischen zwei Ventilschließkörpern (30, 32) vorgesehen ist, wobei in der ersten Position die ersten Öffnungen (34) derart mit zweiten Öffnungen (36, 38) der Ventilschließkörper (30, 32) korrespondieren, dass eine fluidische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Luftvolumen (12, 26) herstellbar ist.
Schaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberorgan (28) in axialer Richtung beweglich ausgeführt ist.
Schaltventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberorgan (28) in Form einer Tellerfeder ausgeführt ist.
Schaltventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberorgan (28) in axialer Richtung beweglich gelagert ist.
Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberorgan (28) bei Anliegen einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Luftvolumen (12) und dem zweiten Luftvolumen (26) die fluidische Verbindung verhindert, während bei Abwesenheit einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Luftvolumen (12) und dem zweiten Luftvolumen (26) eine fluidische Verbindung besteht.
Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator als elektromagnetischer Antrieb und hierbei insbesondere als Drehmagnetantrieb ausgeführt ist.
Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator eine Rückstellfeder (42) als Drehmittelbegrenzung aufweist.
Luftfederanordnung mit einem Luftfedergehäuse, das derart ausgeführt ist, dass ein erstes Luftvolumen p₁ (12) mit einem zweiten Luftvolumen p₂ (26) verbindbar oder von diesem trennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Luftfedergehäuse (4) ein Schaltventil (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche demontierbar angeordnet ist.
Luftfederanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (16) in einem Deckelelement (6) für das Luftfedergehäuse (4) vorgesehen ist, wobei das erste Dichtungsorgan (14) das erste Luftvolumen p₁ (12) in einem flaschenhalsförmigen Gehäuseteil (10) des Luftfedergehäuses (4) abdichtet.