DE102019220024A1

DE102019220024A1 - Rückschlagventil mit einem Dämpfungselement

Info

Publication number: DE102019220024A1
Application number: DE102019220024.9A
Authority: DE
Inventors: Ingo Knewitz; Sebastian Biba; Ralf Jakobi
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-06-24
Also published as: WO2021121756A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Rückschlagventil (1) für ein Aggregat (2) eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gehäuse (3) mit einer darin ausgebildeten Ventilkammer (4), mit einem in der Ventilkammer (4) entlang einer Zentralachse (A) verschiebbar angeordneten Ventilkörper (5), wobei der Ventilkörper (5) wenigstens ein Dichtelement (6) aus einem elastischen Werkstoff mit wenigstens einer Dichtkante (7) aufweist, welche in einem geschlossenen Zustand des Rückschlagventils (1) axial an einem Ventilsitz (8) anliegt, und wobei der Ventilkörper (5) durch ein Federelement (9) axial in eine Schließrichtung (S) beaufschlagt ist. Um eine effiziente Anschlagdämpfung in Öffnungsrichtung bei einer verbesserten Dynamik sowie einem vereinfachten Montage- und Herstellaufwand zu ermöglichen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Dichtelement (6) wenigstens ein, axial in eine entgegen der Schließrichtung (S) gerichtete Öffnungsrichtung (O) vorgestreckt sowie einteilig mit dem Dichtelement (6) ausgebildetes Dämpfungselement (10) aufweist, welches in einem geöffneten Zustand des Rückschlagventils (1) in Öffnungsrichtung (O) an einem Anschlag (11) anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Pneumatische Rückschlagventile sind bekannt und werden vielfältig eingesetzt. Beispielsweise kommen solche Ventile in Kraftfahrzeugen in Vakuumleitungen oder pneumatischen Steuerungen zum Einsatz. Als Funktionsträger fungieren in derartigen Ventilen häufig durch eine Feder vorgespannten beweglichen Ventilkörper, welche in ihren beiden Extrempositionen mechanische Anschlaggeräusche verursachen können. Während der Anschlaggeräusch in Schließrichtung durch das elastische Dichtelement automatisch reduziert wird, sind zum Anschlagdämpfung in Öffnungsrichtung gesonderte Maßnahmen erforderlich.
Aus US 2019/219185 A1 ist ein gattungsgemäßes Rückschlagventil für einen pneumatischen, bzw. Unterdruck-Bremskraftverstärker bekannt. Darin wird ein Federhalterelement mit gesonderten rückwärts gerichteten elastischen Füßen versehen, welche als Anschlagelemente in Öffnungsrichtung des Rückschlagventils dienen.
Nachteilig wird dabei ein erhöhter Montage- und Kostenaufwand angesehen. Durch zusätzliche Bauteile werden der Öffnungshub und das Gewicht des Ventilkörpers erhöht, und die Dynamik dadurch reduziert.
Es stellt sich somit eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Rückschlagventil anzubieten, welches bei einer effizienten Anschlagdämpfung in Öffnungsrichtung eine erhöhte Dynamik bei einem vereinfachten Montage- und Herstellaufwand ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Rückschlagventil mit Merkmalskombination nach Anspruch 1 gelöst. Unteransprüche geben weitere vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung an.
Die Erfindung sieht vor, dass das Dichtelement wenigstens ein, axial in eine entgegen der Schließrichtung gerichtete Öffnungsrichtung vorgestreckt sowie einteilig mit dem Dichtelement ausgebildetes Dämpfungselement aufweist, welches in einem geöffneten Zustand des Rückschlagventils in Öffnungsrichtung an einem Anschlag anliegt. Durch die integrierte Bauweise des Dämpfungselements kann auf zusätzliche Bauteile verzichtet werden, die Montage des Rückschlagventils wird vereinfacht, der Ventilkörper kann leichter und axial weniger gestreckt konstruiert werden sodass Dynamik des Rückschlagventils ebenfalls verbessert wird.
Für eine besonders hohe Steifigkeit und Stabilität kann das Dämpfungselement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konzentrisch zur Zentralachse sowie im Wesentlichen napfförmig mit wenigstens einem radialen Durchbruch als Luftdurchlass ausgebildet sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Dichtelement mehrere in Umfangsrichtung um die Zentralachse zueinander beabstandet als einzelne Vorsprünge ausgebildeten Dämpfungselemente umfassen, wodurch es bei einer einfachen Herstellbarkeit eine besonders effektive Dämpfung erreicht werden kann.
Für eine weitere Verbesserung von Dämpfungseigenschaften kann das Dämpfungselement gemäß einer bevorzugten Weiterbildung in Öffnungsrichtung endseitig zumindest abschnittsweise in einem Querschnitt verjüngend ausgebildet sein. Dadurch kann das Dämpfungselement einfach mit einer progressiven elastischen Kennlinie mit einem sich wegabhängig sukzessiv erhöhenden elastischen Widerstand versehen werden, sodass die Anschlaggeräusche besonders effektiv verhindert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können Dämpfungselemente in radiale Richtung außerhalb eines ventilkörperseitigen Enddurchmessers des Federelements angeordnet sein, wodurch Gehäusekonstruktionen mit geringeren radialen Außenmaßen begünstigt werden.
Zur Begünstigung von Gehäusekonstruktionen mit geringeren axialen Ausmaßen können die Dämpfungselemente gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung in radiale Richtung innerhalb eines ventilkörperseitigen Enddurchmessers des Federelements angeordnet sein.
Um ein Verkannten und Flattern Ventilkörpers in der geöffneten Stellung effektiv zu verhindern und Selbstzentrierung zu verbessern sieht eine weitere Ausführungsform der Erfindung vor, dass das Gehäuse öffnungsrichtungsseitig einen Ansaugkanal aufweist, welcher konzentrisch zur Zentralachse in die Ventilkammer mündet und an dem Ventilkörper ein in die Öffnungsrichtung vorgestreckt ausgebildeter Zentrierdorn angeordnet ist, welcher zumindest im geöffneten Zustand des Rückschlagventils zumindest abschnittsweise in den Ansaugkanal eingreift.
Besonders effektiv kann das erfindungsgemäße Rückschlagventil an mit einem pneumatischer Bremskraftverstärker für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage verwendet werden, weil derartige Bremskraftverstärker durch ihre Konstruktion besonders dazu neigen, Geräusche zu verstärken und an die umliegenden Konstruktionen weiterzuleiten.
Die Erfindung beansprucht ebenfalls einen pneumatischen Bremskraftverstärker für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage, welcher mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Rückschlagventil ausgestattet ist.
Die Erfindung beansprucht ferner ein Bremsgerät für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage, welcher neben einem pneumatischen, mit einem erfindungsgemäßen Rückschlagventil ausgestatteten Bremskraftverstärker zusätzlich einen an dem Bremskraftverstärker montierten Hauptbremszylinder umfasst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Nachstehend zeigten vereinfacht und nicht maßstäblich:

1 ein Bremsgerät mit einem pneumatischen Bremskraftverstärker für eine hydraulische Kraftfahrzeuganlage umfassend ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil.
2 eine erste Ausführungsform des Rückschlagventils in einer geschlossenen (a) sowie geöffneten (b) Stellungen.
3 einen Ventilkörper Dichtelement gemäß der Ausführungsform der 2 in Draufsicht (a) und Seitenschnitt (b).
4 eine weitere Ausführungsform des Rückschlagventils mit einem rückwärtigen Zentrierdorn.
5 bis 7 verschiedene Ausführungsbeispiele des Dichtelements mit unterschiedlich ausgebildeten Dämpfungselementen.

Fig. 1
1 zeigt ein bevorzugtes Einsatzszenario des Rückschlagventils 1 für ein magisches Aggregat 2 eines Fahrzeugs. Als pneumatisches Aggregat 2 dient ein Unterdruck-Bremskraftverstärker eines Bremsgeräts 15 für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage. Der Bremskraftverstärker 2 zur Verstärkung eine Betätigungskraft in einem daran angebrachten Hauptbremszylinder 16 und kann mechanisch über ein Pedal 20 betätigt werden. Die Bremsanlage 15 beinhaltet ferner einen Druckmittelbehälter 19, welcher an dem Hauptbremszylinder 16 montiert ist.
Das Rückschlagventil 1 ist wirkungsmäßig zwischen einer Unterdruckquelle 17 und einer Unterdruckkammer 18 im Bremskraftverstärker 2 angeordnet und sperrt im geschlossenen Zustand bzw. in Schließrichtung S die pneumatische Verbindung zwischen den beiden Komponenten. Unterdruckwelle 17 dient im vorliegenden Beispiel eine elektromechanisch angetriebene Unterdruckpumpe. Andere Unterdruckquellen bleiben innerhalb der Erfindung selbstverständlich zulässig.
Fig.2
2 zeigt eine 1. Ausführungsform des Rückschlagventils. In einem vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildeten und mit einem Befestigungsflansch 23 versehenen Gehäuse 3 ist eine wesentlich zylindrische Ventilkammer 4 ausgebildet. Darin ist ein Ventilkörper 5 angeordnet, welcher entlang einer Zentralachse A in eine Schließrichtung S sowie eine entgegengesetzte Öffnungsrichtung O begrenzt verschiebbar ist. Ein als eine Spiralfeder ausgebildetes Federelement 9 beaufschlagt den Ventilkörper 5 permanent in Schließrichtung S.
Um ein Kippen des Ventilkörpers 5 zu verhindern verfügt dieser über einen Führungsdorn 21, welcher in einem in Richtung Unterdruckkammer 18 bzw.
Schließrichtung S führenden Führungskanal 22 geführt ist. An dem Ventilkörper ist ein, aus einem elastischen Werkstoff hergestelltes Dichtelement 6 angeordnet. An dem Dichtelement 6 ist in Schließrichtung S eine Dichtkante 7 ausgebildet, welche in dem in der Ansicht a gezeigten geschlossenen Zustand an einem Ventilsitz 8 anliegt und so die pneumatische Verbindung durch das Rückschlagventil unterbindet.
Das Dichtelement 6 verfügt über mehrere, einteilig mit diesem ausgebildete Dämpfungselemente 10, 10', welche im vorliegenden Beispiel als in die Öffnungsrichtung O vorgestreckten einzelnen Vorsprünge gestaltet sind. In einem in der Ansicht b gezeigten geöffneten Zustand des Rückschlagwinkels 1 stoßen die Dämpfungselemente 10, 10' gegen einen gehäusefesten Anschlag 11 und definieren so die rückwärtige Endposition des Ventilkörpers 5.
Fig.3
3 zeigt den Ventilkörper 5 zusammen mit dem Dichtelement 6 gemäß 2.das Dichtelement 6 ist im wesentlichen Scheibenvermerk ausgebildet und verfügt über eine zentrale Befestigungsöffnung 28, welche zur Stabilisierung der vorgesehenen räumlichen Position des Dichtelement von einem Stützkragen 26 umsäumt ist.
Radial außen verfügt das Dichtelement 6 über eine umlaufende Dichtwulst 27 mit einer Dichtkante 7. An dem Dichtelement 6 sind ferner mehrere Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordneten Dämpfungselemente 10, 10', 10'', 10''' ausgebildet. Jede Dämpfungselement 10 ist in dieser Ausführung als ein stiftförmiger in die Öffnungsrichtung O vorgestreckter Vorsprung gestaltet. Einseitig verjüngt sich das Dämpfungselement und bildet so eine verrundete Spitze.
Für den Durchgang von Dämpfungselementen in Öffnungsrichtung O weist der Ventilkörper 5 federseitig mehrere radial nach innen gerichteten Bogenförmigen Ausschnitte 25 auf. Ein radialer Absatz im radialen Außenrandbereich des Ventilkörpers 5 dient als Federsitz 24 zur Aufnahme und Führung des Federelements 9.
Fig.4
4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Rückschlagventils 1. Öffnungsrichtungsseitig sowie konzentrisch zu der Zentralachse A mündet in die Ventilkammer 4 ein Ansaugkanal 13, welcher mit der Unterdruckwelle 17 verbunden ist. An dem Ventilkörper 5 ist ein in die Öffnungsrichtung O vorgestreckten spitz zulaufender Zentrierdorn 14 angeordnet. In dem geöffneten Zustand des Rückschlagventils 1, in der endseitigen Position des Ventilkörpers 5 greift der Zentrierdorn 14 in die Mündungsöffnung des Ansaugkanals 13, zentriert und stabilisiert dadurch die räumliche Lage des von einem Luftstrom umströmten Ventilkörpers 5. Um die Luftströmung nicht zu behindern ist der Zentrierdorn 14, ähnlich wie der Führungsdorn 21 als Zusammenschluss von mehreren flachen plattenförmigen geometrischen Formen ausgebildet.
Das Dämpfungselement 10 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel am radialen Außenrand des Dichtelements 6 radial außerhalb des Federelements 9 angeordnet.
Fig.5
In der 5 ist stark vereinfacht das Ausführungsbeispiel des Dichtelements 6 gemäß 2 und 3 gezeigt. Das Federelement 9 weist ventilkörperseitig einen definierten Enddurchmesser D. Die an dem Dichtelement 6 angeformten Dämpfungselemente 10-10''' sind in radiale Richtung innerhalb des Enddurchmessers D angeordnet, sodass sie sich im Zusammenbau innerhalb eines durch das Federelement 9 gebildeten Hüllkörpers befinden.
Fig.6
In der 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Dichtelement 6 gezeigt, welches nach einem ähnlichen Prinzip aufgebaut ist wie die Ausführung gemäß 4.die Dämpfungselemente 10 sind hier radial außerhalb des Enddurchmessers D positioniert und somit außerhalb eines durch das Federelement 9 gebildeten Hüllkörpers.
Fig.7
In der 7 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Dichtelement 6 gezeigt. Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungen ist das Dämpfungselement 10 nicht als stiftförmige Vorsprünge, sondern im wesentlichen napfförmig gestaltet und verfügt über mehrere radiale Durchbrüche 12, welche zum passieren des Luftstroms vorgesehen sind, wenn sich das Dämpfungselement 10 in der geöffneten Position des Rückschlagventilseins an dem Anschlag 11 anliegt. In diesem Ausführungsbeispiel verjüngt sich das Dämpfungselement 10 in seinem Querschnitt ebenfalls in Öffnungsrichtung O.
Bezugszeichenliste

1: Rückschlagventil
2: Aggregat
3: Gehäuse
4: Ventilkammer
5: Ventilkörper
6: Dichtelement
7: Dichtkante
8: Ventilsitz
9: Federelement
10: Dämpfungselement
11: Anschlag
12: Durchbruch
13: Ansaugkanal
14: Zentrierdorn
15: Bremsgerät
16: Hauptbremszylinder
17: Unterdruckquelle
18: Unterdruckkammer
19: Druckmittelbehälter
20: Pedal
21: Führungsdorn
22: Führungskanal
23: Befestigungsflansch
24: Federsitz
25: Ausschnitt
26: Stützkragen
27: Dichtwulst
28: Befestigungsöffnung
A: Zentralachse
D: Enddurchmesser
O: Öffnungsrichtung
S: Schließrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2019219185 A1 [0003]

Claims

Pneumatisches Rückschlagventil (1) für ein Aggregat (2) eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Gehäuse (3) mit einer darin ausgebildeten Ventilkammer (4), mit einem in der Ventilkammer (4) entlang einer Zentralachse (A) verschiebbar angeordneten Ventilkörper (5), wobei der Ventilkörper (5) wenigstens ein Dichtelement (6) aus einem elastischen Werkstoff mit wenigstens einer Dichtkante (7) aufweist, welche in einem geschlossenen Zustand des Rückschlagventils (1) axial an einem Ventilsitz (8) anliegt, und wobei der Ventilkörper (5) durch ein Federelement (9) axial in eine Schließrichtung (S) beaufschlagt ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) wenigstens ein, axial in eine entgegen der Schließrichtung (S) gerichtete Öffnungsrichtung (O) vorgestreckt sowie einteilig mit dem Dichtelement (6) ausgebildetes Dämpfungselement (10) aufweist, welches in einem geöffneten Zustand des Rückschlagventils (1) in Öffnungsrichtung (O) an einem Anschlag (11) anliegt.
Rückschlagventil (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10) konzentrisch zur Zentralachse (A) sowie im Wesentlichen napfförmig mit wenigstens einem radialen Durchbruch (12) ausgebildet ist.
Rückschlagventil (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (6) mehrere in Umfangsrichtung um die Zentralachse (A) zueinander beabstandet als einzelne Vorsprünge ausgebildeten Dämpfungselemente (10, 10', 10", ...) umfasst.
Rückschlagventil (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (10) in Öffnungsrichtung endseitig zumindest abschnittsweise in einem Querschnitt verjüngend ausgebildet ist.
Rückschlagventil (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Dämpfungselemente (10, 10'...) in radiale Richtung außerhalb eines ventilkörperseitigen Enddurchmessers (D) des Federelements (9) angeordnet ist oder sind.
Rückschlagventil (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Dämpfungselemente (10, 10'...) in radiale Richtung innerhalb eines ventilkörperseitigen Enddurchmessers (D) des Federelements (9) angeordnet ist oder sind.
Rückschlagventil (1) nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) öffnungsrichtungsseitig einen Ansaugkanal (13) aufweist, welcher konzentrisch zur Zentralachse (A) in die Ventilkammer (4) mündet und an dem Ventilkörper (5) ein in die Öffnungsrichtung (O) vorgestreckt ausgebildeter Zentrierdorn (14) angeordnet ist, welcher zumindest in einem geöffneten Zustand des Rückschlagventils (1) zumindest abschnittsweise in den Ansaugkanal (13) eingreift.
Rückschlagventil (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat (2) ein pneumatischer Bremskraftverstärker für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage ist.
Pneumatischer Bremskraftverstärker (2) für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit wenigstens einem Rückschlagventil (1) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche.
Bremsgerät (15) für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage umfassend einen Bremskraftverstärker (2) nach Anspruch 9 und einen Hauptbremszylinder (16).