DE102022116239A1

DE102022116239A1 - Rückschlagventil für ein Luftfedersystem eines Kraftfahrzeugs, betreffendesLuftfedersystem, Steuergerät und Verfahren zum Betreiben einesLuftfedersystems

Info

Publication number: DE102022116239A1
Application number: DE102022116239.7A
Authority: DE
Inventors: Dirk Kirchhoff
Original assignee: ZF CV Systems Europe BV
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV
Priority date: 2022-06-29
Filing date: 2022-06-29
Publication date: 2024-01-04

Abstract

Die Erfindung betriff ein Rückschlagventil (2, 102) für ein Luftfedersystem (200) eines Kraftfahrzeugs (1000), mit einem Ventilsitz (4, 104) und einem in dem Ventilsitz (4, 104) angeordneten elastischen Ventilkörper (6), wobei der Ventilsitz (4, 104) einen Bodenabschnitt (8, 108) mit einem darin ausgebildeten Strömungskanal (10, 110) aufweist und eine radiale Aufnahme (12, 112), welche sich ausgehend von dem Bodenabschnitt (8, 108) zu einer dem Bodenabschnitt (8, 108) gegenüberliegenden Stirnseite (14, 114) des Ventilsitzes (4, 104) erstreckt und den elastischen Ventilkörper (6) zumindest abschnittsweise radial umschließt, wobei der Ventilkörper (6) den Ventilsitz (4, 104) in einer Dichtposition (D) durch Kontakt mit dem Bodenabschnitt (8, 108) des Ventilsitzes (4, 104) gegenüber einer Strömung durch das Rückschlagventil (2, 102) aus einer ersten Strömungsrichtung (16, 116) abdichtet, und eine Strömung durch das Rückschlagventil (2, 102) aus einer zweiten Strömungsrichtung (18, 118) in einer Freigabeposition (F) durch Abheben des Ventilkörpers (6) von dem Bodenabschnitt (8, 108) freigibt.Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass zwischen der radialen Aufnahme (12, 112) und dem Ventilkörper (6) in der Freigabeposition (F) ein radialer Strömungskanal (20, 120) mittels einer Aufweitung der radialen Aufnahme ausgebildet ist derart, dass in der Freigabeposition eine Strömung radial an dem Ventilköper in der Aufweitung vorbeiführbar ist, insbesondere ohne dass hierzu eine Verformung des Ventilkörpers erforderlich ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, für ein Luftfedersystem eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft auch ein Luftfedersystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Luftfedersystem eine Druckquelle aufweist, welche Druckluft enthält oder bereitstellt, und ein Rückschlagventil, welches mit der Druckquelle unter Zwischenschaltung wenigstens eines schaltbaren Ventils derart pneumatisch verbunden ist, dass dem Rückschlagventil die Druckluft aus einer ersten Strömungsrichtung zugeführt wird, sodass die Druckluft einen Ventilkörper des Rückschlagventils gegen einen Ventilsitz des Rückschlagventils drückt und das Rückschlagventil in die Dichtposition überführt.
Das Rückschlagventil der eingangs genannten Art weist einen Ventilsitz und einen in dem Ventilsitz angeordneten elastischen Ventilkörper auf, wobei der Ventilsitz einen Bodenabschnitt mit einem darin ausgebildeten Strömungskanal aufweist und eine radiale Aufnahme, welche sich ausgehend von dem Bodenabschnitt zu einer dem Bodenabschnitt gegenüberliegenden Stirnseite des Ventilsitz erstreckt und den elastischen Ventilkörper zumindest abschnittsweise radial umschließt, wobei der Ventilkörper den Ventilsitz in einer Dichtposition durch Kontakt mit dem Bodenabschnitt des Ventilsitzes gegenüber einer Strömung durch das Rückschlagventil aus einer ersten Strömungsrichtung abdichtet, und eine Strömung durch das Rückschlagventil aus einer zweiten Strömungsrichtung in einer Freigabeposition durch Abheben des Ventilkörpers von dem Bodenabschnitt freigibt.
Rückschlagventile sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise in Kompressoren für Kraftfahrzeug-Luftfedersysteme verwendet, um sicherzustellen, dass eine Druckluft-Strömung durch das Rückschlagventil in eine Richtung passieren kann und in die Gegenrichtung blockiert wird. Ein betreffender Kompressor mit einem Rückschlagventil der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus DE 100 05 929 C2 bekannt, wobei das Rückschlagventil hier als Lufteinlassventil Verwendung findet. Ebenso kann ein betreffendes Rückschlagventil auch als Luftauslassventil verwendet werden oder für andere Applikationen eingesetzt werden. Das in DE 100 05 929 C2 offenbarte Rückschlagventil weist eine Feder auf, die ein Ventilkörper des Ventils gegen einen Ventilsitz drückt und den Ventilsitz somit verschließt. Zum Öffnen des Ventils ist die Überwindung einer Federkraft der Feder mittels einer Druckdifferenz zwischen Ventileinlass und Ventilauslass erforderlich. Nach Abbau der betreffenden Druckdifferenz führt die Feder den Ventilkörper zurück in die Dichtposition und verschließt das Ventil. Dieser Vorgang wird auch als Rückstellen bezeichnet.
Neben solchen klassischen Rückschlagventilen sind darüber hinaus funktionsintegrierte Rückschlagventile bekannt, bei denen ein Zusammenspiel aus Ventilsitz und elastischem Ventilkörper die Rückschlagventil-Funktionalität bereitstellt, ohne dass ein separates Federelement zur Ventilrückstellung erforderlich ist. Ein betreffendes funktionsintegriertes Rückschlagventil ist beispielsweise aus DE 35 23 403 A1 bekannt mit einem dort so bezeichneten gehäusefesten Ventilsitz eines Rückschlagventils. Der dem Ventilsitz zugeordnete Betätigungskolben ist mit einem Dichtelement versehen, welches stirnseitig auf dem gehäusefesten Ventilsitz aufsitzen kann und zudem eine umlaufende Dichtlippe aufweist. Die Dichtlippe ist derart ausgebildet, dass sie sich an die Wandung eines Gehäusekanals anlehnen kann. Sie wird von einem aus der Richtung eines Trocknungsmittels auf sie einwirkenden Druck mit einer Anlegekraft beaufschlagt und von dem aus Richtung eines Eingangs kommenden Druckluftstrom, vorausgesetzt, dessen Druck ist ausreichend hoch, gegen die genannte Anlegekraft wenigstens an einem Teil ihres Umfangs von dem Gehäusekanal abgehoben. Die Dichtlippe bildet auf diese Weise mit dem Gehäusekanal und dem Betätigungskolben ein für den vom Eingang zum Trocknungsmittel strömenden Luftstrom durchlässiges und die Gegenrichtung sperrendes Rückschlagventil dessen Ventilkörper zugleich der Betätigungskolben ist.
Bei derartigen Ventilen weist der elastische Ventilkörper eine umlaufende Lippe auf, welche zudem eine Dichtlinie mit dem Ventilsitz ausbildet. Insofern ist unter einem Ventilsitz im Folgenden ein nicht nur flacher gehäusefester Anschlag für den Betätigungskolben -d.h. nachfolgend den elastischen Ventilkörper-- zu verstehen, sondern in allgemeiner Weise eine in etwa topfförmige gehäusefeste Aufnahme für den elastischen Ventilkörper, die von dem elastischen Ventilkörper abdichtbar ist. Ein Ventilkörper ist bevorzugt in etwa rundlich bis oval, jedenfalls abgerundet, insbesondere im Wesentlichen rotationssymmetrisch, ausgebildet.
Strömt eine Strömung aus einer ersten Strömungsrichtung in Richtung des Ventilkörpers, so wird die Strömung durch den Ventilkörper davon abgehalten, das Rückschlagventil zu passieren. Eine Strömung in eine gegenüberliegende Strömungsrichtung hat hingegen zur Folge, dass sich der Ventilkörper elastisch verformt, vom Ventilsitz zumindest partiell abhebt, und insoweit eine Strömung durch das Rückschlagventil in diese auch als Freigaberichtung bezeichneten Strömungsrichtung freigegeben wird. Derartige Ventile werden beispielsweise bei pneumatischen Kompressoren eines Luftfedersystems benachbart zu einem Lufttrockner eingesetzt, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit in das System eintritt.
Wenngleich sich derartige Ventile für den beschriebenen Einsatzzweck grundsätzlich als geeignet erwiesen haben, liegt ein wesentlicher Nachteil darin, dass bei Ventilöffnung durch Verformung der Lippe das zwischen Lippe und Dichtsitz durchströmende Druckluft-Oszillationen auf den Ventilkörper aufbringt. Diese Oszillationen wiederrum generieren Schallemissionen, beispielsweise einen Pfeifton, was unerwünscht ist.
Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung, nämlich vor allem ein Rückschlagventil der eingangs bezeichneten Art, dahingehend weiterzubilden, dass die im Stand der Technik aufgefundenen Nachteile wenigstens teilweise adressiert sind, insbesondere möglichst weitgehend behoben sind. Insbesondere ist ein Rückschlagventil anzugeben, welches im Betrieb weniger Lärmemissionen generiert und insbesondere keine störenden Pfeifgeräusche erzeugt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe betreffend die Vorrichtung in einem ersten Aspekt mit einem Rückschlagventil des Anspruchs 1 gelöst.
Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst mit einem Rückschlagventil für ein Luftfedersystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem Ventilsitz und einem in dem Ventilsitz angeordneten elastischen Ventilkörper, wobei der Ventilsitz einen Bodenabschnitt mit einem darin ausgebildeten Strömungskanal aufweist und eine radiale Aufnahme, welche sich ausgehend von dem Bodenabschnitt zu einer dem Bodenabschnitt gegenüberliegenden Stirnseite des Ventilsitzes erstreckt und den elastischen Ventilkörper zumindest abschnittsweise radial umschließt,
wobei der Ventilkörper den Ventilsitz in einer Dichtposition durch Kontakt mit dem Bodenabschnitt des Ventilsitzes gegenüber einer Strömung durch das Rückschlagventil aus einer ersten Strömungsrichtung abdichtet, und eine Strömung durch das Rückschlagventil aus einer zweiten Strömungsrichtung in einer Freigabeposition durch Abheben des Ventilkörpers von dem Bodenabschnitt freigibt.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zwischen der radialen Aufnahme und dem Ventilkörper ein radialer Strömungskanal mittels einer Aufweitung der radialen Aufnahme ausgebildet ist derart, dass in der Freigabeposition eine Strömung radial an dem Ventilköper in der Aufweitung vorbeiführbar ist, insbesondere ohne dass hierzu eine Verformung des Ventilkörpers erforderlich ist.
Unter einem Ventilsitz ist im Folgenden insbesondere ein nicht nur flacher gehäusefester Anschlag bzw. Bodenabschnitt für den elastischen Ventilkörper zu verstehen, sondern in allgemeiner Weise eine Ausnahme oder Vertiefung im Gehäuse für den elastischen Ventilkörper, um den elastischen Ventilkörper zumindest abschnittsweise radial zu umschließen. Insbesondere kann dies eine in etwa topfförmige gehäusefeste Aufnahme für den elastischen Ventilkörper sein, die von dem elastischen Ventilkörper abdichtbar ist; d.h. abdichtbar ist bodenseitig zwischen einem stirnseitigen Bereich des elastischen Ventilkörpers und dem Bodenabschnitt sowie bevorzugt auch seitlich und/oder radial an einem Umfangsbereich der Ausnahme oder Vertiefung im Gehäuse - nämlich ganz oder teilweise an jener Engstelle. Ein Ventilkörper ist bevorzugt in etwa rundlich bis oval, jedenfalls abgerundet, insbesondere im Wesentlichen rotationssymmetrisch, ausgebildet.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass schallemittierenden Schwingungen, die mit unerwünschten Geräuschentwicklungen einhergehen können, auf den elastischen Ventilkörper übertragen werden, im Bereich einer Engstelle entstehen unmittelbar nach und beim Abheben des Ventilkörpers vom Bodenabschnitt. Dies ist der Fall eben weil der Ventilkörper elastisch ist und die Übertragung möglich ist, nämlich besonders infolge der starken Strömung an einer Engstelle erfolgt und insbesondere wenn der Ventilkörper in diesem Bereich besonders elastisch ist; dies ist der Fall bei einer Ausnahme oder Vertiefung im Gehäuse für den elastischen Ventilkörper, um den elastischen Ventilkörper zumindest abschnittsweise radial zu umschließen - also bei der radialen Aufnahme.
Die Erfindung macht sich nun die Erkenntnis zunutze, dass der radiale Strömungskanal eine Strömung in der Freigabeposition radial derart an dem elastischen Ventilkörper vorbei ermöglicht, dass keine oder keine wesentliche Verformung des Ventilkörpers durch die Durchströmung des Rückschlagventils erfolgt.
Erreicht wird dies durch eine Aufweitung der radialen Aufnahme, unmittelbar in jenem Bereich welcher vom Ventilkörper bei Bewegung in die Freigabeposition eingenommen wird. Dies führt zu einer unverzüglichen Entspannung der relativ starken Strömung am Ventilkörper im Bereich der Engstelle beim Übergehen desselben in die Freigabeposition aufgrund der Aufweitung der radialen Aufnahme dort.
Dies hat zur Folge, dass insoweit auch keine schallemittierenden Schwingungen, die mit unerwünschten Geräuschentwicklungen einhergehen können, auf den Ventilkörper übertragen werden.
Zwischen der radialen Aufnahme und dem Ventilkörper ist damit ein radialer Strömungskanal mittels einer Aufweitung der radialen Aufnahme ausgebildet derart, dass in der Freigabeposition eine Strömung radial an dem Ventilköper in der Aufweitung vorbeiführbar ist, insbesondere ohne dass hierzu eine Verformung des Ventilkörpers erforderlich ist.
Aufgrund des radialen Strömungskanals liegt gewissermaßen eine teilweise Abkehr von Wirkprinzip eines klassischen Rückschlagventils vor, da sich der Ventilkörper nicht von sich aus selbsttätig zurückstellt, d. h. den Ventilsitz abdichtet, nachdem ein zur Öffnung des Ventils maßgeblicher Differenzdruck nicht länger anliegt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass für den hier vorgesehenen Anwendungsfall durch die Strömung selbst und den betreffenden dynamischen Druck auch ohne ein zusätzliches Rückstellmittel eine sichere Ventilrückstellung erfolgt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die radiale Aufnahme angrenzend an den Bodenabschnitt einen ersten Durchmesser aufweist und wobei die radiale Aufnahme angrenzend an die Stirnseite einen zweiten Durchmesser aufweist, wobei der zweite Durchmesser größer ist als der erste Durchmesser. Auf diese Weise wird dem Umstand Rechnung getragen, dass im Stand der Technik verbreitete elastische Ventilkörper typischerweise eine sich pilzförmig von dem Bodenabschnitt weg aufweitende Grundform aufweisen, sodass durch die entsprechende Durchmesservergrößerung in Richtung der Stirnseite die Ausbildung des radialen Strömungskanals erreicht werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die radiale Aufnahme korrespondierend zu dem Ventilkörper derart ausgebildet, dass der radiale Strömungskanal einen ringförmigen Strömungskanal ausbildet, der sich zwischen dem Ventilkörper und der radialen Aufnahme erstreckt. Auf diese Weise kann eine Umströmung des Ventilkörpers erreicht werden, ohne dass sich dieser verformt und damit unerwünschte Geräusche generiert.
Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass die radiale Aufnahme einen ersten Abschnitt mit dem ersten Durchmesser aufweist, welcher sich ausgehend von dem Bodenabschnitt erstreckt und einen zweiten Abschnitt, bei dem der Durchmesser ausgehend vom ersten Durchmesser zum zweiten Durchmesser stetig zunimmt, insbesondere linear zunimmt, wobei der zweite Abschnitt benachbart zu dem ersten Abschnitt angeordnet ist und sich bis zu der Stirnseite erstreckt. Erneut wird hierdurch sichergestellt, dass ein hinreichend dimensionierter und mit der Form des elastischen Ventilkörpers korrespondierender radialer Strömungskanal ausgebildet wird.
Gemäß einer Weiterbildung bildet die radiale Aufnahme zumindest abschnittsweise eine Dichtlinie mit dem Ventilkörper aus, wobei die radiale Aufnahme im Bereich der Dichtlinie wenigstens eine sich axial erstreckenden Ausnehmung aufweist, welche den radialen Strömungskanal zwischen der radialen Aufnahme des Ventilsitzes und dem Ventilkörper ausgebildet. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, dass der Ventilkörper in Umfangsrichtung über weite Bereiche durch die radiale Aufnahme gestützt und geführt wird, und lediglich punktuell eine sich axial erstreckende Ausnehmung ausgebildet ist, die den radialen Strömungskanal bereitstellt. Auf diese Weise wird zum einen erreicht, dass keine unerwünschten Oszillationen auf den Ventilkörper übertragen werden und dieser gleichzeitig sicher innerhalb der radialen Aufnahme geführt bleibt, sodass ein Verkanten des Ventilkörpers vermieden wird.
Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass die radiale Aufnahme einen konstanten Durchmesser aufweist. Durch die Ausbildung der sich axial erstreckenden Ausnehmung kann die radiale Aufnahme insgesamt einen konstanten Durchmesser aufweisen, was erneut für die Führung des elastischen Ventilkörpers vorteilhaft ist.
Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass die axiale Ausnehmung als Tasche ausgebildet ist, welche sich ausgehend von der Stirnseite des Ventilsitzes in Richtung des Bodenabschnitts erstreckt. Die Ausbildung einer solchen Tasche lässt sich durch Fertigungsverfahren, wie beispielsweise Fräsen, sehr einfach und vorteilhaft in den Ventilsitz einbringen. Es wird darüber hinaus der gewünschte radiale Strömungskanal bereitgestellt und im Übrigen eine sichere Führung des Ventilkörpers gewährleistet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die axiale Ausnehmung eine erste axiale Ausnehmung und wobei der Ventilsitz wenigstens eine zweite sich im Bereich der Dichtlinie axial erstreckende Ausnehmung aufweist, welche einen zweiten radialen Strömungskanal zwischen der radialen Aufnahme des Ventilsitzes und dem Ventilkörper ausbildet. Durch das Vorsehen einer zweiten sich axial erstreckenden Ausnehmung kann das Strömungsverhalten des Rückschlagventils weiter verbessert werden. Vorzugsweise sind die axialen Ausnehmungen in einer Umfangsrichtung des Ventilsitzes gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet. Auf diese Weise wird die Führung des Ventilkörpers in dem Ventilsitz aufgrund der symmetrischen Ausgestaltung verbessert.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Rückschlagventil insgesamt vier axiale Ausnehmungen auf, die taschenförmig ausgebildet sind und gleichmäßig in einer Umfangsrichtung des Ventilsitzes voneinander beabstandet sind. Die axialen Ausnehmungen oder Taschen erstrecken sich dabei vorzugsweise über ein Drittel bis ein Sechstel einer Gesamthöhe des Ventilsitzes ausgehend von der Stirnseite. Hierbei ist insbesondere sicherzustellen, dass das Ventil in der Dichtposition auch eine Dichtfunktion erfüllt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist der Ventilsitz im Bodenabschnitt eine Stützfläche mit darin ausgebildeten Strömungsrillen auf. Auf diese Weise wird eine Stützung des Ventilkörpers erreicht und gleichzeitig ein sicherer Strömungsdurchgang durch die Stützfläche bereitgestellt. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist der Ventilkörper eine Basis auf, welche dazu eingerichtet ist, den Ventilsitz in der Dichtposition durch Kontakt mit dem Bodenabschnitt des Ventils abzudichten und eine sich axial ausgehend von der Basis erstreckende umlaufende Lippe, wobei ein Außendurchmesser der Lippe mit zunehmenden Abstand von der Basis zunimmt. Mit anderen Worten weist der Ventilkörper gewissermaßen eine sich in Richtung der Stirnseite aufpilzende Grundform auf. Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass sich ausgehend von der Basis ein Beabstandungsabschnitt erstreckt, welcher koaxial zu einer Längsachse des Ventilkörpers angeordnet ist und sich axial in dieselbe Richtung wie die Lippe erstreckt, insbesondere, wobei der Beabstandungsabschnitt eine zylinderförmige Grundform aufweist. Gemäß einer alternativen Weiterbildung ist zur Rückstellung des Ventilkörpers ein Federelement vorgesehen.
Die Erfindung ist vorstehend unter Bezugnahme auf ein Rückschlagventil beschrieben worden. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines Rückschlagventils nach einer der vorstehenden Weiterbildungen für ein Luftfedersystem eines Kraftfahrzeugs. Die Verwendung macht sich die gleichen Vorteile und bevorzugten Weiterbildungen zunutze wie das erfindungsgemäße Rückschlagventil und umgekehrt. Diesbezüglich wird auf die obigen Ausführungen verwiesen und deren Inhalt hier miteinbezogen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe betreffend die Vorrichtung in einem zweiten Aspekt mit einem Luftfedersystem des Anspruchs 13 gelöst.
In dem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Luftfedersystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Luftfedersystem eine Druckquelle aufweist, welche Druckluft oder ein dergleichen druckbeaufschlagtes Fluid enthält oder bereitstellt, und ein Rückschlagventil, welches mit der Druckquelle unter Zwischenschaltung wenigstens eines schaltbaren Ventils derart pneumatisch verbunden ist, dass dem Rückschlagventil die Druckluft aus einer ersten Strömungsrichtung zugeführt wird, sodass die Drucklufteinen Ventilkörper des Rückschlagventils gegen einen Ventilsitz des Rückschlagventils drückt und das Rückschlagventil in die Dichtposition überführt, wobei das Rückschlagventil nach einer der vorstehenden Weiterbildungen ausgebildet ist.
Das Luftfedersystem macht sich die Erkenntnis zunutze, dass innerhalb eines Luftfedersystems vorhandene Druckquellen dazu verwendet werden können, das Rückschlagventil in die Dichtposition zu überführen, dadurch, dass der Ventilkörper durch die Druckluft, vorzugsweise durch einen Druckimpuls, gegen den Ventilsitz des Rückschlagventils gedrückt wird. Dieser auch als Rückstellen des Rückschlagventils bezeichnete Vorgang hat insbesondere für solche Rückschlagventile eine hohe Relevanz, die sich aufgrund ihrer Bauart und Anordnung nicht zwingend oder nicht zuverlässig genug selbst in die Dichtposition rückstellen. Das Rückschlagventil gemäß einer der vorstehenden Weiterbildungen profitiert dabei besonders von dem erfindungsgemäßen Luftfedersystem, dergestalt, dass aufgrund der Geometrie und Konfiguration des erfindungsgemäßen Rückschlagventils der Ventilkörper aus sich heraus nicht selbsttätig in die Dichtposition überführt wird. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass das erfindungsgemäße Rückschlagventil die Dichtwirkung primär dadurch bereitstellt, dass die Basis des Ventilkörpers gegen den Bodenabschnitt des Ventilsitzes gedrückt wird, jedoch nicht primär eine radiale Dichtung durch einen Kontakt der Lippe mit dem Ventilsitz erfolgt. Wenn sich folglich der Ventilkörper in der Freigabeposition befindet, so wirkt nach dem Ende der Durchströmung des Rückschlagventils in Richtung der zweiten Strömungsrichtung keine originäre Rückstellkraft auf den Ventilkörper in Richtung des Bodenabschnitts. Wenngleich für den hier beschriebenen Einsatzzweck aufgrund der vorherrschenden Druckverhältnisse eine zufriedenstellende Selbstrückstelllung des erfindungsgemäßen Ventils beobachtet wurde, kann eine sichere und zuverlässige Rückstellung noch unterstützt werden. Hierzu können nun, wie beschrieben, die ohnehin in dem Luftfedersystem vorhandenen Druckquellen genutzt werden, um einen entsprechenden Druckimpuls oder allgemein Druckluft oder ein dergleichen druckbeaufschlagtes Fluid auf den Ventilkörper in die erste Strömungsrichtung aufzubringen, sodass der Ventilkörper gegen den Bodenabschnitt gedrückt wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Druckquelle als eines der folgenden ausgebildet: Verdichter, Speichereinheit, Luftfederbalg. Mittels des Verdichters kann Druckluft, wie es für die Rückstellung des Ventils erforderlich ist, temporär oder kontinuierlich erzeugt werden. Darüber hinaus können jedoch auch die Speichereinheit oder Luftfederbälge zur Bereitstellung der Druckluft verwendet werden. In Bezug auf die Luftfederbälge kann beispielsweise ein einziger Luftfederbalg zur Bereitstellung der Druckluftherangezogen werden, oder auch mehrere oder sämtliche Luftfederbälge.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist zwischen der Druckquelle und dem Rückschlagventil ein Drucksensor angeordnet, welcher dazu eingerichtet ist, einen Druck der Druckluft zu sensieren, während die Druckluft dem Rückschlagventil aus der ersten Strömungsrichtung zugeführt wird. Auf diese Weise kann eine Überwachung des Rückschlagventils dahingehend erfolgen, ob dieses korrekt dichtend in die Dichtposition überführt worden ist. Wenn beispielsweise kein Druckabfall oder nur ein geringer Druckabfall sensiert wird, so ist dies ein Indiz dafür, dass das Rückschlagventil korrekt geschlossen ist. Fällt der Druck der Druckluft jedoch weiter ab, so lässt sich daraus schließen, dass das Rückschlagventil nicht zuverlässig in die Dichtposition überführt worden ist. Das beschriebene Überwachungsprinzip ist dabei nicht nur für das erfindungsgemäße Rückschlagventil vorteilhaft einsetzbar, sondern kann für sämtliche Rückschlagventile zur Überprüfung eines korrekten Ventilverschlusses herangezogen werden.
Im Übrigen macht sich das Luftfedersystem die gleichen Vorteile und bevorzugten Weiterbildungen zunutze wie das erfindungsgemäße Rückschlagventil und umgekehrt. Diesbezüglich wird auf die obigen Ausführungen verwiesen und deren Inhalt hier mit einbezogen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe betreffend ein Verfahren in einem dritten Aspekt mit einem Verfahren des Anspruchs 16 zum Betreiben eines Luftfedersystems gelöst.
In dem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Luftfedersystems nach einer der vorstehenden Weiterbildungen mit den Schritten: Bereitstellen von Druckluft der Druckquelle; Zuführen der Druckluft zu dem Rückschlagventil aus einer ersten Strömungsrichtung, sodass die Druckluft einen Ventilkörper des Rückschlagventils gegen einen Ventilsitz des Rückschlagventils drückt und das Rückschlagventil schließt. Auch das Verfahren macht sich die gleichen Vorteile und bevorzugten Weiterbildungen zunutze wie das erfindungsgemäße Rückschlagventil und das erfindungsgemäße Luftfedersystem und umgekehrt. Diesbezüglich wird auf die obigen Ausführungen verwiesen und deren Inhalt hier mit einbezogen.
Zusammengefasst wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein sicheres Schließen des Rückschlagventils erreicht unter Ausnutzung im Luftfedersystem vorhandener Druckquellen.
Das Verfahren wird durch die Schritte weitergebildet: Sensieren des Drucks der Druckluft mittels des Drucksensors während des Zuführens der Druckluft zu dem Rückschlagventil; Ermitteln, dass sich der Ventilkörper in der Dichtposition befindet, wenn ein Abfall des Druckes unterhalb eines Grenzwertes liegt.
Die Verfahrensschritte machen sich die Erkenntnis zunutze, dass der Abfall des Druckes während des Zuführen der Druckluft zu dem Rückschlagventil ein Maß für die Dichtwirkung bzw. die korrekte Überführung des Ventilkörpers in die Dichtposition ist. Liegt der Abfall des Drucks unterhalb eines Grenzwertes oder ist dieser gleich Null, so legt dieses ein korrektes Schließen des Ventils nahe.
Das Verfahren wird durch den Schritt weitergebildet: Ermitteln, dass sich der Ventilkörper in der Freigabeposition befindet oder der Ventilkörper den Ventilsitz in der Dichtposition nicht vollständig abdichtet, wenn ein Abfall des Druckes oberhalb des Grenzwertes liegt. Ein solcher Druckabfall stellt zumindest ein Indiz dafür dar, dass sich der Ventilkörper weiter in der Freigabeposition befindet, wenn ein oberhalb des Grenzwertes liegender Druckabfall während des Zuführens der Druckluft zu dem Rückschlagventil sensiert wird.
In einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Steuergerät für ein Luftfedersystem nach einer der vorstehenden Weiterbildungen, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einer der vorstehenden Weiterbildungen auszuführen. Auch das Steuergerät macht sich die gleichen Vorteile und bevorzugten Weiterbildungen zunutze wie das erfindungsgemäße Rückschlagventil, das erfindungsgemäße Luftfedersystem sowie das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt. Diesbezüglich wird auf die obigen Ausführungen verwiesen und deren Inhalt hiermit einbezogen.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

1 eine nach der Erfindung bevorzugte Ausführungsform eines Rückschlagventils in einer Dichtposition;
2 die Ausführungsform des Rückschlagventils gemäß 1 in einer Freigabeposition;
3 die Ausführungsform des Rückschlagventils gemäß 2 mit eingezeichneten Strömungspfeilen;
4 eine nach der Erfindung bevorzugte zweite Ausführungsform eines Rückschlagventils in einer perspektivischen Ansicht;
5, 6 eine Ausführungsform eines Luftfedersystems jeweils in unterschiedlichen Betriebszuständen;
7 eine Ausführungsform eines Verfahrens in einer schematischen Darstellung;
8 eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs mit einer nach der Erfindung bevorzugten Ausführungsform eines Luftfedersystems sowie einer nach der Erfindung bevorzugten Ausführungsform eines Steuergeräts in einer schematischen Ansicht.

1 zeigt ein Rückschlagventil 2. Das Rückschlagventil 2 weist einen Ventilsitz 4 und einen in dem Ventilsitz 4 angeordneten elastischen Ventilkörper 6 auf. Der Ventilsitz 4 weist einen Bodenabschnitt 8 mit einem darin ausgebildeten Strömungskanal 10 auf und eine radiale Aufnahme 12. Die radiale Aufnahme 12 erstreckt sich ausgehend von dem Bodenabschnitt 8 zu einer dem Bodenabschnitt 8 gegenüberliegenden Stirnseite 14 des Ventilsitzes 4. Die radiale Aufnahme 12 umschließt den elastischen Ventilkörper 6 zumindest abschnittsweise radial. Der Ventilkörper 6 dichtet den Ventilsitz 4 in einer in 1 gezeigten Dichtposition D durch Kontakt mit dem Bodenabschnitt 8 des Ventilsitzes 4 gegenüber einer Strömung durch das Rückschlagventil 2 aus einer ersten Strömungsrichtung 16 ab. Wie in den 2 und 3 gezeigt, wird eine Strömung durch das Rückschlagventil 2 aus einer zweiten Strömungsrichtung 18 in einer in den 2 und 3 gezeigten Freigabeposition F durch Abheben des Ventilkörpers 6 von dem Bodenabschnitt 8 freigegeben. Zwischen der radialen Aufnahme 12 und dem Ventilkörper 6 ist sowohl in der Freigabeposition F als auch in der Dichtposition D ein radialer Strömungskanal ausgebildet. Die radiale Aufnahme 12 weist angrenzend an den Bodenabschnitt 8 einen ersten Durchmesser d1 auf. Die radiale Aufnahme 12 weist angrenzend an die Stirnseite 14 einen zweiten Durchmesser d2 auf. Der zweite Durchmesser d2 ist größer als der erste Durchmesser d1. Die radiale Aufnahme 12 ist korrespondierend zu dem Ventilkörper 6 derart ausgebildet, dass der radiale Strömungskanal 20 einen ringförmigen Strömungskanal 22 ausbildet, der sich zwischen dem Ventilkörper 6 und der radialen Aufnahme 12 erstreckt. Die radiale Aufnahme 12 weist einen ersten Abschnitt 24 mit dem ersten Durchmesser d1 auf. Der erste Abschnitt 24 erstreckt sich ausgehend von dem Bodenabschnitt 8. Die radiale Aufnahme 12 weist darüber hinaus einen zweiten Abschnitt 26 auf, bei dem ein Durchmesser d ausgehend vom ersten Durchmesser d1 zum zweiten Durchmesser d2 stetig zunimmt, insbesondere linear zunimmt. Der zweite Abschnitt 26 ist benachbart zu dem ersten Abschnitt 24 angeordnet und erstreckt sich bis zu der Stirnseite 14.
Der Ventilkörper 6 weist eine Basis 36 auf. Die Basis 36 ist dazu eingerichtet, den Ventilsitz 4 in der Dichtposition D durch Kontakt mit dem Bodenabschnitt 8 des Ventilsitzes 4 abzudichten. Der Ventilkörper 6 weist darüber hinaus eine sich axial ausgehend von der Basis 36 erstreckende umlaufende Lippe 38 auf. Der Außendurchmesser der Lippe dl nimmt mit zunehmenden Abstand von der Basis 36 zu. Ausgehend von der Basis 36 erstreckt sich darüber hinaus ein Beabstandungsabschnitt 40, welcher koaxial zu einer Längsachse 42 des Ventilkörpers 6 angeordnet ist und sich axial in dieselbe Richtung wie die Lippe 38 erstreckt. Der Beabstandungsabschnitt 40 weist eine zylinderförmige Grundform 44 auf.
Wie bereits eingangs ausgeführt, ist das Rückschlagventil 2 in 2 in einer Freigabeposition F dargestellt. In 3 sind darüber hinaus für denselben Zustand Strömungspfeile 46 eingezeichnet, die eine Druckluftströmung entlang des radialen Strömungskanals 20 symbolisieren. Es wird deutlich, dass der radiale Strömungskanal 20 eine Strömung durch das Rückschlagventil 2 freigibt, ohne dass hierfür eine elastische Verformung des Ventilkörpers 6 vonnöten ist, sodass ein Eintrag von Oszillationen in den Ventilkörper 6 und damit die Ausbildung unerwünschter Geräusche, vermieden wird.
1 und 4 zeigen jeweils einen Ventilsitz 4, 104 für den Ventilkörper 6 und dort ist erkennbar, dass betreffend 1 und 4 ein radialer Strömungskanal 20, 120 mittels einer Aufweitung der radialen Aufnahme 12, 112 ausgebildet ist, insbesondere auch betreffend 4 eine Ausnehmung 124 zur radialen Aufnahme 112 gebildet ist; und zwar unmittelbar beginnend dort wo der Ventilkörper 6 in einer Dichtposition D sitzt. Erreicht wird dies durch eine Aufweitung der radialen Aufnahme 12, 112 unmittelbar in jenem Bereich welcher vom Ventilkörper 6 bei Bewegung in die Freigabeposition F eingenommen wird - in der Ausführungsform der 1 ist die Aufweitung der radialen Aufnahme 12 auf Seite und in der Nähe der Lippe 38 des Ventilkörpers 6 vorgesehen und in der Ausführungsform der 4 ist die Aufweitung der radialen Aufnahme 112 auf Seite und in der Nähe der Basis 36 des Ventilkörpers 6 vorgesehen. Dies führt zu einer unverzüglichen Entspannung der relativ starken Strömung am Ventilkörper 6 im Bereich der Engstelle beim Übergehen desselben in die Freigabeposition F aufgrund der Aufweitung der radialen Aufnahme 12, 112 dort.
Dies hat zur Folge, dass insoweit auch keine schallemittierenden Schwingungen, die mit unerwünschten Geräuschentwicklungen einhergehen können, auf den Ventilkörper 6 übertragen werden - insbesondere verformt sich dieser nicht und muss sich auch nicht „schwingungsangeregt“ verformen infolge einer relativ starken Strömung, da eben jene aufgrund der Aufweitung der radialen Aufnahme 12, 112 vermieden ist. Zwischen der radialen Aufnahme und dem Ventilkörper ist damit ein radialer Strömungskanal mittels einer eben dort vorgesehenen Aufweitung der radialen Aufnahme 12, 112 ausgebildet derart, dass in der Freigabeposition eine Strömung radial an dem Ventilköper 6 in der Aufweitung vorbeiführbar ist, insbesondere ohne dass hierzu eine Verformung des Ventilkörpers erforderlich ist.
4 zeigt demnach eine weitere Ausführungsform eines Rückschlagventils 102, in welchem ein elastischer Ventilkörper 6, wie in den 1 bis 3 gezeigt, eingesetzt ist. Dieser ist in 4 jedoch nicht gezeigt.
Das Rückschlagventil 102 weist einen Ventilsitz 104 auf. Der Ventilsitz 104 weist einen Bodenabschnitt 108 mit einem darin ausgebildeten Strömungskanal 110 auf und eine radiale Aufnahme 112, welche sich ausgehend von dem Bodenabschnitt 108 zu einer dem Bodenabschnitt 108 gegenüberliegenden Stirnseite 114 des Ventilsitzes 104 erstreckt und einen in 4 nicht gezeigten elastischen Ventilkörper 6 zumindest abschnittsweise radial umschließt. Der Ventilkörper 6 dichtet den Ventilsitz 104 in eine Dichtposition D durch Kontakt mit dem Bodenabschnitt 108 des Ventilsitzes 104 gegenüber einer Strömung durch das Rückschlagventil 102 aus einer ersten Strömungsrichtung 116 ab, und gibt eine Strömung durch das Rückschlagventil 102 aus einer zweiten Strömungsrichtung 118 in einer Freigabeposition F durch Abheben des Ventilkörpers 6 (hier nicht gezeigt) von dem Bodenabschnitt 108 frei. Zwischen der radialen Aufnahme 112 und dem hier nicht gezeigten Ventilkörper 6 ist in der Freigabeposition F ein radialer Strömungskanal 120 ausgebildet.
Die radiale Aufnahme 112 bildet zumindest abschnittsweise eine Dichtlinie 122 mit einem Ventilkörper 6 aus, wobei die radiale Aufnahme 112 im Bereich der Dichtlinie 122 wenigstens eine sich axial erstreckende Ausnehmung 124 aufweist, welche den radialen Strömungskanal 120 zwischen der radialen Aufnahme 112 des Ventilsitzes 104 und dem Ventilkörper 6 (nicht gezeigt) ausbildet. Die radiale Aufnahme 112 weist einen konstanten Durchmesser D auf. Die axiale Ausnehmung 124 ist als Tasche 126 ausgebildet, welche sich ausgehend von der Stirnseite 114 des Ventilsitzes 104 in Richtung des Bodenabschnitts 108 erstreckt. Die axiale Ausnehmung 124 ist eine erste axiale Ausnehmung 124a und wobei der Ventilsitz wenigstens eine zweite sich im Bereich der Dichtlinie 122 axial erstreckende Ausnehmung 128 aufweist, welche einen zweiten radialen Strömungskanal 130 zwischen der radialen Aufnahme 112 des Ventilsitzes 104 und dem nicht gezeigten Ventilkörper 6 ausbildet. Der Ventilsitz 104 weist darüber hinaus zwei weitere axiale Ausnehmungen 136 auf, wobei hier nur die dritte axiale Ausnehmung 136 sichtbar ist. Die dritte axiale Ausnehmung 136 bildet einen dritten radialen Strömungskanal 138 aus. Die axialen Ausnehmungen 124, 124a, 128, 136 sind in einer Umfangsrichtung U des Ventilsitzes 104 gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet. Der Ventilsitz 104 weist ferner in seinem Bodenabschnitt 108 eine Stützfläche 132 mit darin ausgebildeten Strömungsrillen 134 auf.
5 zeigt ein Luftfedersystem 200. Das Luftfedersystem 200 weist eine Ein-/Auslassleitung 214 auf, welche Luft, insbesondere Umgebungsluft, einem Filter 216 zuführt. Von dem Filter 216 gelangt die nunmehr gefilterte Luft über einen Filter-Zweig 248 und eine Verdichter-Eingangsleitung der ersten Stufe 218 zu einer ersten Verdichterstufe 220 eines Verdichters 206. Die nunmehr komprimierte Luft gelangt von der ersten Verdichterstufe 220 über die Verdichter-Ausgangsleitung der ersten Stufe 222 und ein Verdichter-Zweig 250 über eine Verdichter-Eingangsleitung der zweiten Stufe 224 zu einer zweiten Verdichterstufe 226, in der eine weitere Verdichtung erfolgt. Die zweite Verdichterstufe 226 ist über eine Verdichter-Ausgangsleitung der zweiten Stufe 228 mit einem Zweiganschluss 252 verbunden, der wiederrum die Verdichter-Ausgangsleitung der zweiten Stufe 228 mit einer Lufttrockner-Zuleitung 229 und einer Relaiskolben-Zuleitung 241 verbindet. Die Relaiskolben-Zuleitung 241 ist mit einem Relais-Kolben 242 verbunden. Mit dem Relais-Kolben 242 ist darüber hinaus auch der Filter-Zweiganschluss 248 verbunden. Die Lufttrockner-Zuleitung 229 ist mit einem Lufttrockner 230 verbunden. Der Lufttrockner 230 ist mit einer Leitung für komprimierte Trockenluft 232 verbunden. Über einen Lufttrockner-Zweiganschluss 235 besteht über eine Regenerationsleitung 233 eine Verbindung zu einem Bypass-Rückschlagventil 237. Das Bypass-Rückschlagventil ist beispielsweise als Rückschlagventil 2, 102 ausgebildet. Das Bypass-Rückschlagventil 237 ist mit einer Regenerationsdrossel 234 verbunden. Stromabwärts der Regenerationsdrossel 234 besteht entweder über eine Bypass-Leitung 236 und eine Bypass-Drossel 240 eine Verbindung zu dem Relais-Kolben 242 oder aber unmittelbar über die Ladedruckleitung 238 eine Verbindung zu dem Relais-Kolben 242. Die Ladedruckleitung 238 ist wiederrum mit einem Auslassventil 244 verbunden.
Die Leitung für komprimierte Trockenluft 232 ist mittels des Lufttrockner-Zweiganschluss 235 mit einer Hauptdruckleitung 239 verbunden, die ein Hauptdruckleitungs-Rückschlagventil 243 aufweist. Das Hauptdruckleitungs-Rückschlagventil 243 ist ebenfalls als Rückschlagventil 2, 102 ausgebildet. Die Hauptdruckleitung 239 ist mit einem Zentral-Zweiganschluss 254 verbunden. Der Zentral-Zweiganschluss 254 ist über eine Auslassleitung 246 ferner mit dem Auslassventil 244 verbunden. Über den Zentral-Zweiganschluss 254 besteht eine Verbindung mit einer Trennungsleitung 264, die ein Trennungsventil 266 aufweist und mit einer Galerieleitung 272 verbunden ist.
Die Galerieleitung 272 wiederrum ist mit einem Drucksensor 212 verbunden und über Balgleitungen 276a bis 276d, in denen jeweils ein Balgventil 274a bis 274d angeordnet ist, mit Luftfederbälgen 210a bis 210d verbunden. In den Luftfederbälgen ist vorliegend Druckluft f_p aufgenommen. Die Galerieleitung 272 ist über eine Rückflussleitung 268 und ein Rückflussventil 270 mit einem Rückfluss-Zweiganschluss 271 verbunden. Über den Rückfluss-Zweiganschluss 271 besteht eine Verbindung zu einer Boost- und Rückflussleitung 260 die wiederrum mit dem Verdichter-Zweiganschluss 250 verbunden ist und unter Zwischenschaltung eines Boostventils 278 zu einer Speicher-Zuleitung 262. Die Speicherzuleitung 262 ist wiederrum mit einer Speichereinheit 208 verbunden. Je nach Betriebszustand enthält die Speichereinheit 208 Druckluft f_p und ist im Übrigen über eine Speicherleitung 256 unter Zwischenschaltung eines Speicherventils 258 mit den Zentral-Zweiganschluss 254 verbunden. Das Speicherventil 258 ist ein Beispiel für ein Ventil 204a. Das Boostventil 278 wiederrum ist ein Beispiel für ein Ventil 204b. Weiterhin ist der Verdichter 206 ein Beispiel für eine Druckquelle 202a. Die Speichereinheit 208 ist ein Beispiel für eine Druckquelle 202b. Die Luftfederbälge 21 0a-d sind jeweils ein Beispiel für eine Druckquelle 202c.
In abstrahierter Form weist das Luftfedersystem 200 somit wenigstens eine Druckquelle 200a-c auf, welche Druckluft f_p enthält oder bereitstellt und ein Rückschlagventil 2, 102, welches mit der Druckquelle 202a-c, insbesondere unter Zwischenschaltung wenigstens eines schaltbaren Ventils 204a, 204b, derart verbunden ist, dass dem Rückschlagventil 2, 102 die Druckluft f_p aus einer ersten Strömungsrichtung 16, 116 zugeführt wird, sodass die Druckluft f_p einen Ventilkörper 6 des Rückschlagventils 2, 102 gegen einen Ventilsitz 4, 104 des Rückschlagventils 2, 102 drückt und das Rückschlagventil 2, 102 in die Dichtposition d überführt. Die Druckquelle 200a-c ist dabei ausgebildet als Verdichter 206, Speichereinheit 208 oder Luftfederbalg 21 0a-d.
Zwischen der Druckquelle 202a-c und dem Rückschlagventil 2, 102 ist ein Drucksensor 212 angeordnet. Der Drucksensor 212 ist dazu eingerichtet, einen Druck p der Druckluft f_p zu sensieren, während die Druckluft f_p dem Rückschlagventil 2, 202 aus einer ersten Strömungsrichtung 16, 116 zugeführt wird.
In der in 5 gezeigten Ausführungsform sind unterschiedliche Möglichkeiten zum Überführen des Rückschlagventils 243 in die Dichtposition D anhand gestrichelt dargestellter Pfade gezeigt. Zur Überführung des Rückschlagventils 243 in die Dichtposition D kann Druckluft f_p aus der Speichereinheit 208 oder den Luftfilterbälgen 210a-d zugeführt werden. Soll Druckluft f_p aus der Speichereinheit 208 zugeführt werden, so ist das Boostventil 278 zu schließen und das Speicherventil 258 zu öffnen. Wenn das Trennungsventil 266 und auch das Auslassventil 244 geschlossen sind, gelangt Druckluft f_p über die Speicherleitungen 256 und dem Zentral-Zweiganschluss 254 zu dem Hauptdruckleitungs-Rückschlagventil 243, welches ganz allgemein als Rückschlagventil 2, 102 ausgebildet ist, und drückt den Ventilkörper 6, vgl. 1 bis 3, des Rückschlagventils 2, 102, hier das Hauptdruckleitungs-Rückschlagventil 243, gegen einen Ventilsitz 4, 104 (vgl. 1 bis 4) und überführt das Hauptdruckleitungs-Rückschlagventil 243 somit in die Dichtposition D. Wenn gleichzeitig das Trennungsventil 266 geöffnet wird und die Balgventile 274a bis d sowie das Rückflussventil 270 geschlossen werden, steht auch der Drucksensor 212 in Verbindung mit der Speichereinheit 208 und dem Hauptdruckleitungs-Rückschlagventil 243. Über eine Überwachung eines Druckes p der Druckluft f_p kann ermittelt werden, ob das Hauptdruckleitungs-Rückschlagventil 243 korrekt verschlossen ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens 400, vgl. 7.
Alternativ besteht darüber hinaus die Möglichkeit, Druckluft f_p aus wenigstens einem der Luftfederbälge 210a-d dem Hauptdruckleitungs-Rückschlagventil 243 zuzuführen. In diesem Fall ist das Speicherventil 258 zu schließen und wenigstens eines der Balgventile 274a-d zu öffnen, sodass Druckluft f_p aus wenigstens einem der Luftfederbälge 210a-d über die Galerieleitung 272, die Trennungsleitung 264, und dem Zentral-Zweiganschluss 254 dem Hauptdruckleitungs-Rückschlagventil 243 auf die beschriebene Art und Weise zugeführt wird. Auch bei dieser Konfiguration besteht eine Verbindung zu dem Drucksensor 212, sodass mittels einer entsprechenden Drucküberwachung ermittelt werden kann, ob das Hauptdruckleitungs-Rückschlagventil 243 korrekt geschlossen ist.
6 beschreibt das erfindungsgemäße Vorgehen anhand des Bypass-Rückschlagventils 237. Zur Überführung des Bypass-Rückschlagventils 237 in die Dichtposition D stehen insgesamt drei verschiedene Druckquellen 202a-c zur Verfügung, nämlich zum einen der Verdichter 206, zum anderen die Speichereinheit 208 und darüber hinaus wenigstens einer der Luftfederbälge 210a-d. Für den Fall, dass der Verdichter 206 als Druckquelle 202a fungieren soll, findet mittels des Verdichters 206, insbesondere zunächst der ersten Verdichterstufe 220 eine Kompression von über die Ein-/Auslassleitung 214 bereitgestellter Luft statt. Die insoweit vorkomprimierte Luft gelangt über die Verdichter-Ausgangsleitung der ersten Stufe 222 und der Verdichter-Eingangsleitung der zweiten Stufe 224 zu der zweiten Verdichterstufe 226, wird dort erneut verdichtet und über die Verdichter-Ausgangsleitung der zweiten Stufe 228 und der Lufttrockner-Zuleitung 229 dem Lufttrockner 230 zugeführt. Von dort gelangt die komprimierte und getrocknete Luft über die Leitung für komprimierte Trockenluft 232 und die Regenerationsleitung 233 zu dem Bypass-Rückschlagventil 237 und überführt dieses in die Dichtposition D.
Gemäß einer weiteren Alternative wird Druckluft f_p aus der Speichereinheit 208 dem Bypass-Rückschlagventil 237 zugeführt. Dies erfolgt über die Speicher-Zuleitung 262, das geöffnete Boostventil 278, die Boost- und Rückflussleitung 260, die Verdichter-Eingangsleitung der zweiten Stufe 224, die Lufttrockner-Zuleitung 229, den Lufttrockner 230, die Leitung für komprimierte Trockenluft 232, die Regenerationsleitung 233. Zur Durchführung der Drucküberwachung kann beispielsweise das Rückflussventil 270 geöffnet werden, sodass eine Verbindung zu dem Drucksensor 212 hergestellt werden kann. Alternativ kann darüber hinaus auch Druckluft f_p aus den Luftfederbälgen 210a-d zur Rückstellung des Bypass-Rückschlagventils 237 herangezogen werden. In diesem Fall ist wenigstens eines der Balgventile 274a-d zu öffnen und vorzugsweise das Rückflussventil 270. Das Trennungsventil 266 wäre zu schließen, ebenso wie das Boostventil 278. Die Druckluft f_p aus den Luftfederbälgen 210a-d gelangt sodann über wenigstens eine der Balgleitungen 276a-d und wenigstens eines der Balgventile 274a-d zur Galerieleitung 272, von dort zur Rückflussleitung 268, zur Boost- und Rückflussleitung 260, zur Verdichter-Eingangsleitung der zweiten Stufe 224, zur Lufttrockner-Zuleitung 229, zu Lufttrockner 230, zur Leitung für komprimierte Trockenluft 232, zur Regenerationsleitung 233 und schließlich zum Bypass-Rückschlagventil 237. Über die Galerieleitung 272 besteht darüber hinaus eine Verbindung mit dem Drucksensor 212.
7 zeigt schematisch ein Verfahren 400 zum Betreiben eines Luftfedersystems 200 nach einer der vorstehenden Ausführungsformen. Das Verfahren 400 weist die Schritte auf: Bereitstellen 402 von Druckluft f_p mittels der Druckquelle 202a-c, Zuführen 404 der Druckluft f_p zu dem Rückschlagventil 2, 102 aus einer ersten Strömungsrichtung 16, 116, sodass die Druckluft f_p einen Ventilkörper 6 des Rückschlagventils 2, 102 gegen einen Ventilsitz 4, 104 des Rückschlagventils 2, 102 drückt und das Rückschlagventil 2, 102 schließt. Das Verfahren 400 weist ferner die Schritte auf: Sensieren 406 eines Drucks p der Druckluft f_p mittels des Drucksensors 212 während des Zuführens der Druckluft f_p zu dem Rückschlagventil 2, 102 sowie Ermitteln 408, dass sich der Ventilkörper 6 der Dichtposition D befindet, wenn ein Abfall des Druckes p unterhalb eines Grenzwertes G liegt. Das Verfahren weist den Schritt auf: Ermitteln 410, dass sich der Ventilkörper 6 in der Freigabeposition F befindet, wenn ein Abfall des Druckes p oberhalb des Grenzwertes G liegt.
8 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 1000. Das Kraftfahrzeug 1000 weist ein Luftfedersystem 200 mit einem Rückschlagventil 2, 102 auf sowie ein Steuergerät 500. Das Steuergerät 500 ist dazu eingerichtet, dass in 7 dargestellte Verfahren 400 auszuführen.
Bezugszeichen (Teil der Beschreibung):

2: Rückschlagventil
4: Ventilsitz
6: elastischen Ventilkörper
8: Bodenabschnitt
10: Strömungskanal
12: radiale Aufnahme
14: Stirnseite des Ventilsitzes
16: erste Strömungsrichtung
18: zweite Strömungsrichtung
20: radialer Strömungskanal
22: ringförmiger Strömungskanal
24: erster Abschnitt der radialen Aufnahme
26: zweiter Abschnitt der radialen Aufnahme
36: Basis
38: umlaufende Lippe
40: Beabstandungsabschnitt
42: Längsachse des Ventilkörpers
44: zylinderförmige Grundform
46: Strömungspfeil
102: Rückschlagventil
104: Ventilsitz
108: Bodenabschnitt
110: Strömungskanal
112: radiale Aufnahme
114: Stirnseite des Ventilsitzes
116: erste Strömungsrichtung
118: zweite Strömungsrichtung
120: radialer Strömungskanal
122: Dichtlinie
124: axiale Ausnehmung
124a: erste axiale Ausnehmung
126: Tasche
128: zweite axiale Ausnehmung
130: zweiter radialer Strömungskanal
132: Stützfläche
134: Strömungsrillen
136: dritte axiale Ausnehmung
138: dritter radialer Strömungskanal
200: Luftfedersystem
202a-c: Druckquelle
204a, b: Ventil
206: Verdichter
208: Speichereinheit
210a-d: Luftfederbalg
212: Drucksensor
214: Ein-/Auslassleitung
216: Filter
218: Verdichter-Eingangsleitung der ersten Stufe
220: erste Verdichterstufe
222: Verdichter-Ausgangsleitung der ersten Stufe
224: Verdichter-Eingangsleitung der zweiten Stufe
226: zweite Verdichterstufe
228: Verdichter-Ausgangsleitung der zweiten Stufe
229: Lufttrockner-Zuleitung
230: Lufttrockner
232: Leitung für komprimierte Trockenluft
233: Regenerationsleitung
234: Regenerationsdrossel
235: Lufttrockner-Zweiganschluss
236: Bypassleitung
237: Bypass-Rückschlagventil
238: Ladedruckleitung
239: Hauptdruckleitung
240: Bypassdrossel
241: Relaiskolben-Zuleitung
242: Relaiskolben
243: Hauptdruckleitungs-Rückschlagventil
244: Auslassventil
246: Auslassleitung
248: Filter-Zweiganschluss
250: Verdichter-Zweiganschluss
252: Zweiganschluss Verdichter-Ausgangsleitung
254: Zentral-Zweiganschluss
256: Speicherleitung
258: Speicherventil
260: Boost- und Rückflussleitung
262: Speicher-Zuleitung
264: Trennungsleitung
266: Trennungsventil
268: Rückflussleitung
270: Rückflussventil
271: Rückfluss-Zweiganschluss
272: Galerieleitung
274a-d: Balgventil
276a-d: Balgleitung
278: Boostventil
400: Verfahren
402: Bereitstellen von Druckluft
404: Zuführen der Druckluft zu dem Rückschlagventil
406: Sensieren des Drucks der Druckluft
408: Ermitteln, dass sich der Ventilkörper in Dichtposition befindet
410: Ermitteln, dass sich der Ventilkörper in Freigabeposition befindet
500: Steuergerät
1000: Kraftfahrzeug
d: Durchmesser der radialen Aufnahme
d1: erster Durchmesser der radialen Aufnahme
d2: zweiter Durchmesser der radialen Aufnahme
dl: Außendurchmesser der Lippe
D: Dichtposition
F: Freigabeposition
fp: Druckluft
G: Grenzwert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10005929 C2 [0003]
DE 3523403 A1 [0004]

Claims

Rückschlagventil (2, 102) für ein Luftfedersystem (200) eines Kraftfahrzeugs (1000), mit einem Ventilsitz (4, 104) und einem in dem Ventilsitz (4, 104) angeordneten elastischen Ventilkörper (6), wobei der Ventilsitz (4, 104) einen Bodenabschnitt (8, 108) mit einem darin ausgebildeten Strömungskanal (10, 110) aufweist und eine radiale Aufnahme (12, 112), welche sich ausgehend von dem Bodenabschnitt (8, 108) zu einer dem Bodenabschnitt (8, 108) gegenüberliegenden Stirnseite (14, 114) des Ventilsitzes (4, 104) erstreckt und den elastischen Ventilkörper (6) zumindest abschnittsweise radial umschließt, wobei der Ventilkörper (6) den Ventilsitz (4, 104) in einer Dichtposition (D) durch Kontakt mit dem Bodenabschnitt (8, 108) des Ventilsitzes (4, 104) gegenüber einer Strömung durch das Rückschlagventil (2, 102) aus einer ersten Strömungsrichtung (16, 116) abdichtet, und eine Strömung durch das Rückschlagventil (2, 102) aus einer zweiten Strömungsrichtung (18, 118) in einer Freigabeposition (F) durch Abheben des Ventilkörpers (6) von dem Bodenabschnitt (8, 108) freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der radialen Aufnahme (12, 112) und dem Ventilkörper (6) ein radialer Strömungskanal (20, 120) mittels einer Aufweitung der radialen Aufnahme ausgebildet ist derart, dass in der Freigabeposition (F) eine Strömung radial an dem Ventilköper (6) in der Aufweitung vorbeiführbar ist, insbesondere ohne dass hierzu eine Verformung des Ventilkörpers (6) erforderlich ist.
Rückschlagventil (2) nach Anspruch 1, wobei die radiale Aufnahme (12) angrenzend an den Bodenabschnitt (8) einen ersten Durchmesser (d1) aufweist und wobei die radiale Aufnahme (12) angrenzend an die Stirnseite (14) einen zweiten Durchmesser (d2) aufweist, wobei der zweite Durchmesser (d2) größer ist als der erste Durchmesser (d1).
Rückschlagventil (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die radiale Aufnahme (12) korrespondierend zu dem Ventilkörper (6) derart ausgebildet ist, dass der radiale Strömungskanal (20) einen ringförmigen Strömungskanal (22) ausbildet, der sich zwischen dem Ventilkörper (6) und der radialen Aufnahme (12) erstreckt.
Rückschlagventil (2) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die radiale Aufnahme (12) einen ersten Abschnitt (24) mit dem ersten Durchmesser (d1) aufweist, welcher sich ausgehend von dem Bodenabschnitt (8) erstreckt und einen zweiten Abschnitt (26), bei dem ein Durchmesser (d) ausgehend vom ersten Durchmesser (d1) zum zweiten Durchmesser (d2) stetig zunimmt, insbesondere linear zunimmt, wobei der zweite Abschnitt (26) benachbart zu dem ersten Abschnitt (24) angeordnet ist und sich bis zu der Stirnseite (14) erstreckt.
Rückschlagventil (102) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Strömungskanal (120) zwischen der radialen Aufnahme (112) des Ventilsitzes (104) und dem Ventilkörper (6) durch eine Ausnehmung (124) zur radialen Aufnahme (112) gebildet ist, insbesondere wobei die radiale Aufnahme (112) zumindest abschnittsweise eine Dichtlinie (122) mit dem Ventilkörper (6) ausbildet, wobei die radiale Aufnahme (112) im Bereich der Dichtlinie (122) wenigstens eine sich axial erstreckende Ausnehmung (124) aufweist, welche den radialen Strömungskanal (120) zwischen der radialen Aufnahme (112) des Ventilsitzes (104) und dem Ventilkörper (6) ausbildet.
Rückschlagventil (102) nach Anspruch 5, wobei die radiale Aufnahme (112) einen konstanten Durchmesser (d) aufweist.
Rückschlagventil (102) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die axiale Ausnehmung (124) als Tasche (126) ausgebildet ist, welche sich ausgehend von der Stirnseite (114) des Ventilsitzes (104) in Richtung des Bodenabschnitts (108) erstreckt.
Rückschlagventil (102) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die axiale Ausnehmung (124) eine erste axiale Ausnehmung (124a) ist und wobei der Ventilsitz (104) wenigstens eine zweite sich im Bereich der Dichtlinie (122) axial erstreckende Ausnehmung (128) aufweist, welche einen zweiten radialen Strömungskanal (130) zwischen der radialen Aufnahme (112) des Ventilsitzes (104) und dem Ventilkörper (6) ausbildet.
Rückschlagventil (102) nach Anspruch 8, wobei die axialen Ausnehmungen (124, 128) in einer Umfangsrichtung (U) des Ventilsitzes (104) gleichmäßig voneinander beabstandet angeordnet sind.
Rückschlagventil (102) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ventilsitz (104) im Bodenabschnitt (108) eine Stützfläche (132) mit darin ausgebildeten Strömungsrillen (134) aufweist.
Rückschlagventil (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ventilkörper (6) eine Basis (36) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, den Ventilsitz (4) in der Dichtposition (D) durch Kontakt mit dem Bodenabschnitt (8) des Ventilsitzes (4) abzudichten und eine sich axial ausgehend von der Basis (36) erstreckende umlaufende Lippe (38), wobei ein Außendurchmesser der Lippe (dl) mit zunehmendem Abstand von der Basis (36) zunimmt.
Rückschlagventil (2, 102) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich ausgehend von der Basis (36) ein Beabstandungsabschnitt (40) erstreckt, welcher koaxial zu einer Längsachse (42) des Ventilkörpers (6) angeordnet ist und sich axial in dieselbe Richtung wie die Lippe (38) erstreckt, insbesondere wobei der Beabstandungsabschnitt (40) eine zylinderförmige Grundform (44) aufweist.
Luftfedersystem (200) für ein Kraftfahrzeug (1000), wobei das Luftfedersystem (200) eine Druckquelle (202a-c) aufweist, welche Druckluft (f_p) enthält oder bereitstellt, und ein Rückschlagventil (2, 102), welches mit der Druckquelle (202a-c) unter Zwischenschaltung wenigstens eines schaltbaren Ventils (204a, 204b) derart pneumatisch verbunden ist, dass dem Rückschlagventil (2, 102) die Druckluft (f_p) aus einer ersten Strömungsrichtung (16, 116) zugeführt wird, sodass die Druckluft (f_p) einen Ventilkörper (6) des Rückschlagventils (2, 102) gegen einen Ventilsitz (4, 104) des Rückschlagventils (2, 102) drückt und das Rückschlagventil (2, 102) in die Dichtposition (D) überführt, wobei das Rückschlagventil (2, 102) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Luftfedersystem (200) nach Anspruch 13, wobei die Druckquelle (202a-c) als eines der folgenden ausgebildet ist: - Verdichter (206), - Speichereinheit (208), - Luftfederbalg (210a-d).
Luftfedersystem (200) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei zwischen der Druckquelle (202a-c) und dem Rückschlagventil (2, 102) ein Drucksensor (212) angeordnet ist, welcher dazu eingerichtet ist, einen Druck (p) der Druckluft (f_p) zu sensieren, während die Druckluft (f_p) dem Rückschlagventil (2, 102) aus der ersten Strömungsrichtung (16, 116) zugeführt wird.
Verfahren (400) zum Betreiben eines Luftfedersystems (200) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, mit den Schritten: - Bereitstellen (402) von Druckluft (fp) mittels der Druckquelle (202a-c); - Zuführen (404) der Druckluft (f_p) zu dem Rückschlagventil (2, 102) aus einer ersten Strömungsrichtung (16, 116), sodass die Druckluft (f_p) einen Ventilkörper (6) des Rückschlagventils (2, 102) gegen einen Ventilsitz (4, 104) des Rückschlagventils (2, 102) drückt und das Rückschlagventil (2, 102) schließt.
Verfahren (400) nach Anspruch 16, mit den Schritten: - Sensieren (406) des Drucks (p) der Druckluft (f_p) mittels des Drucksensors (212) während des Zuführens der Druckluft (f_p) zu dem Rückschlagventil (2, 102); - Ermitteln (408), dass sich der Ventilkörper (6) in der Dichtposition (D) befindet, wenn ein Abfall des Druckes (p) unterhalb eines Grenzwertes (G) liegt.
Verfahren (400) nach Anspruch 17, mit dem Schritt: - Ermitteln (410), dass sich der Ventilkörper (6) in der Freigabeposition (F) befindet oder der Ventilkörper (6) den Ventilsitz (4, 104) in der Dichtposition (D) nicht vollständig abdichtet, wenn ein Abfall des Druckes (p) oberhalb des Grenzwertes (G) liegt.
Steuergerät (500) für ein Luftfedersystem (200) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Steuergerät (500) dazu eingerichtet ist, das Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 16 bis 18 auszuführen.