DE3729327A1

DE3729327A1 - Reifendruck-steuerventil iii

Info

Publication number: DE3729327A1
Application number: DE19873729327
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Karthaeuser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-09-02
Filing date: 1987-09-02
Publication date: 1989-03-16
Also published as: FR2619764B1; FR2619764A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Reifendruck-Steuerventil für eine Reifendruck-Regeleinrichtung in Kraftfahrzeugen nach der Gattung des Anspruchs 1.

Solche in der Radfelge zusätzlich zu den üblichen Reifenfüllventilen eingebaute Reifendruck-Steuerventile dienen zur schnellen Reifendruckänderung während der Fahrt. Durch Belüften des ersten Ventilanschlusses über eine mit diesem verbundene Druckluftleitung wird das ansonsten geschlossene Reifendruck-Steuerventil zur Reifendruckänderung geöffnet. Der gewünschte Reifendruck wird mittels eines in der Druckluftleitung enthaltenden Druckbegrenzungsventils voreingestellt. Bei Druckreduzierung wird durch den Druck des Druckbegrenzungsventils das Reifendruck-Steuerventil offengehalten. Ist der durch das Druckbegrenzungsventil vorgegebene Druck erreicht, so wird mittels eines in der Druckluftleitung zwischen Druckbegrenzungsventil und Reifendruck-Steuerventil angeordneten Schaltventils der erste Ventilanschluß schlagartig entlüftet. Der dadurch bedingte große Druckabfall an der Drosselstelle bewirkt ein Schließen des Reifendruck-Steuerventils. Damit bei Reifendruckreduzierung das Reifendruck-Steuerventil zuverlässig in seiner Offenstellung gehalten wird, darf die Strömungsgeschwindigkeit an der Drosselstelle nicht so hoch sein, daß infolge des dadurch hervorgerufenen Druckabfalls das Reifendruck-Steuerventil vorzeitig schließt und damit den Entlüftungsvorgang vorzeitig beendet. Die Querschnitte der Verbindungsleitung zum Reifen und der Drosselstelle sowie die Federbelastung des Steuerkolbens müssen sorfältig aufeinander abgestimmt sein.

Bei einem bekannten Reifendruck-Steuerventil der eingangs genannten Art (DE-OS 31 48 729) weist der Steuerkolben eine becherförmige Verschiebehülse auf, deren geschlossene äußere Stirnfläche von einer randseitig im Ventilgehäuse eingespannten Membran überzogen ist. Die Membran trennt einen über einen Filter mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Außenluftraum, in dem die Hülse aufgenommen ist, von einem mit dem Reifeninnern in Verbindung stehenden Ventilraum. Auf der äußeren Stirnfläche der Hülse ist die Bodenfläche eines Topfes befestigt, der die Hülse mit Membran mit Abstand über eine gewisse axiale Länge übergreift. Auf der von der Hülse abgekehrten Bodenfläche trägt der Topf das mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Ventilglied. Eine im Innern des Topfes angreifende Ventilschließfeder, die sich gehäuseseitig abstützt, preßt das Ventilglied auf den Ventilsitz auf. Die innere und äußere Bodenfläche des Topfes bilden die beiden Steuerflächen des Steuerkolbens, wobei die innere Bodenfläche vom Druck im Ventilraum, also vom Reifendruck, und die äußere Bodenfläche nach Öffnen des von Ventilsitz und Ventilglied gebildeten Sitzventils von dem gedrosselten Belüftungsdruck am ersten Ventilanschluß beaufschlagt ist.

Bei seiner Axialverschiebung ist der Steuerkolben über seinen das Ventilglied tragenden Topf im Ventilgehäuse geführt, und zwar lediglich im Bereich des Topfrandes. Da das Reifendruck-Steuerventil in der Radfelge, und zwar im Bereich des den Reifen aufnehmenden Felgenkonus angeordnet ist, ist es sehr hohen Zentrifugalkräften ausgesetzt, was zu einer beträchtlichen Erhöhung der Lagerreibung des Steuerkolbens führt und das Schaltverhalten des Reifendruck-Steuerventils ungünstig beeinflußt. Fehlfunktionen mit einer ungleichmäßigen und ungenauen Reifendruckeinstellung und Undichtigkeiten sind die Folge.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Reifendruck-Steuerventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Steuerkolben eine extrem geringe Lagerreibung aufweist, die praktisch vernachlässigbar ist. Das Reifendruck-Steuerventil ist damit unempfindlich gegen hohe Zentrifugalkräfte. Sein Schaltverhalten ändert sich auch nicht bei hohen Raddrehzahlen. Zusätzlich übernimmt das Reifendruck-Steuerventil durch seine konstruktive Gestaltung eine Sicherheitsfunktion insofern, als durch die Federkraft der Ventilschließfeder und die vom Druck im Reifen beaufschlagte Steuerfläche das Sitzventil bei einem bestimmten statischen Druck automatisch schließt. Auf diese Weise bleibt auch bei schleichendem Druckverlust immer ein bestimmter Restdruck im Reifen erhalten.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Reifendruck-Steuerventils möglich.

Wird der den Steuerkolben aufnehmende Gehäuseinnenraum des Reifendruck-Steuerventils gegen Atmosphäre hermetisch abgedichtet, wie dies in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung der Fall ist, so trägt dies zur weiteren Reduzierung der Reibung bei Steuerkolbenverschiebung bei.

Die konstruktiven Maßnahmen in den einzelnen, in den Ansprüchen angegebenen Ausführungsformen der Erfindung tragen zu einem einfachen Aufbau des Reifendruck-Steuerventils bei, ohne daß dessen Funktionen, nämlich Belüften, Entlüften und Verschließen des Reifeninnenraums, beeinträchtigt werden.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung einen Längsschnitt eines Reifendruck-Steuerventils.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das in der Zeichnung im Längsschnitt dargestellte Reifendruck-Steuerventil hat ein Ventilgehäuse 10, das aus einem hohlzylindrischen Gehäuseteil 11 und zwei stirnseitig eingesetzten Gehäusedeckeln 12 und 13 besteht. Jeder Gehäusedeckel 12 bzw. 13 ragt dabei mit einem Rohrstutzen 121 und 131 in den zylindrischen Gehäuseteil 11 hinein und liegt mit einem Stirnflansch 122 bzw. 132 auf der ringförmigen Stirnfläche des zylindrischen Gehäuseteils 11 auf. Ein Dichtungsring 14 zwischen Stirnflansch 122 und Rohrstutzen 121 einerseits und dem vorderen Ende des Gehäuseteils 11 andererseits sorgt für eine luftdichte Abdeckung des Ventilinnenraums 15 am Gehäusedeckel 12.

Der zylindrische Gehäuseteile 11 des Ventilgehäuses 10 weist einen ersten Ventilanschluß 16 und einen in axialem Abstand davon angeordneten zweiten Ventilanschluß 17 auf. Der erste Ventilanschluß 16 ist mit einer Reifendruck-Regeleinrichtung verbunden, wie diese beispielsweise in der DE-OS 32 46 769 beschrieben ist. Der zweite Ventilanschluß 17 ist mit dem Reifeninnern verbunden. Zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilanschluß 16, 17 springt von der Innenwand des Gehäuseteils 11 ein ringförmiger Bund 18 vor, der an seinem inneren Rand auf der zu dem zweiten Ventilanschluß 17 hin weisenden Seite zu einem Ventilsitz 19 ausgebildet ist, der ringförmig um eine von dem Bund 18 ausgesparte Durchlaßöffnung 20 verläuft. Mit dem Ventilsitz 19 arbeitet ein Ventilglied 21 als Sitzventil 22 mit Drosselwirkung zusammen. Das scheibenförmig ausgebildete Ventilglied 21 ist auf einem Steuerkolben 23 befestigt, und zwar auf der Stirnfläche eines Kolbenkörpers 24, der sich mit einem Radialflansch 25 unter Bildung eines Drosselringspaltes 26 bis hin zur Innenwand des Gehäuseteils 11 erstreckt. Das Ventilglied 21 ist dabei in eine kreiszylindrische Ausnehmung 27 im Radialflansch 25 eingelegt und wird mittig von einem hohlzylindrischen Kolbenaufsatz 28 in Axialrichtung in der Ausnehmung 27 festgespannt. Die beiden voneinander abgekehrten Kreisringflächen des Radialflansches 25 bilden Steuerflächen 29, 30, die über den ersten bzw. zweiten Ventilanschluß 16, 17 mit Druckluft beaufschlagt werden.

An der vom Ventilglied 21 abgekehrten Stirnseite des Kolbenkörpers 24 liegt eine im wesentlichen scheibenförmige flexible Membran 31 an, die über einen ersten Spannkörper 32 in Axialrichtung auf der Stirnfläche des Kolbenkörpers 24 verspannt ist. Der äußere Rand der Membran 31 ist an der Innenwand des Gehäuseteils 11 festgelegt. Die Membran 31 dichtet den Ventilinnenraum 15 auf der dem Gehäusedeckel 13 zugekehrten Seite gegenüber Atmosphäre ab. Die einzelnen, in Achsrichtung hintereinanderliegenden Teile des Steuerkolbens 23, nämlich der Kolbenaufsatz 28, der Kolbenkörper 24, der Spannkörper 32 und ein weiterer, auf den Spannkörper 32 folgender Spannkörper 33 sind in Achsrichtung durch einen Bolzen 34 miteinander verspannt, der durch eine axiale Zentralbohrung 46 im Steuerkolben 23 hindurchgesteckt ist und an seinem einen Ende einen Radialflansch 35 und an seinem anderen Ende einen Außengewindeabschnitt 36 trägt, auf welchem eine Spannmutter 37 aufgeschraubt ist.

Der Steuerkolben 23 ist an zwei, in axialem Abstand voneinander angeordneten Membranfedern 38, 39 gehalten, die jeweils an ihrem äußeren Rand im Ventilgehäuse 18 eingespannt sind. Die beiden Membranfedern 38, 39 sind jeweils am Ende des Steuerkolbens 23 an diesem befestigt. Hierzu ist der innere Rand der einen Membranfeder 38 zwischen dem Radialflansch 35 des Bolzens 34 und der von dem Ventilglied 21 abgekehrten ringförmigen Stirnfläche des Kolbenaufsatzes 28 eingespannt, während der innere Rand der anderen Membranfeder 39 zwischen den beiden Spannkörpern 32,33 festgeklemmt ist. Der äußere Rand der Membranfeder 38 ist zwischen einer radialen kreisringförmigen Gehäuseschulter 40 im Gehäuseteil 11 und dem kreisringförmigen Stirnende des Rohrstutzens 121 des Gehäusedeckels 12 verspannt. Der äußere Rand der Membranfeder 39 ist an einer ebensolchen radialen kreisförmigen Gehäuseschulter 41 im Gehäuseteil 11 verspannt, wobei an der Gehäuseschulter 41 zunächst ein Federteller 42 anliegt, auf diesen der äußere Rand der Membran 31 von einem Abstandsring 43 aufgedrückt ist, an dessen anderer Seite der äußere Rand der Membranfeder 39 anliegt. Das gesamte Paket aus Federteller 42, Membran 31, Abstandsring 43 und Membranfeder 39 ist von der kreisringförmigen Stirnseite des Rohrstutzens 131 des Gehäusedeckels 13 an die Gehäuseschulter 41 angepreßt. Der koaxial zum Steuerkolben 23 angeordnete Federteller 42 weist einen Führungsstutzen 44 für eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Ventilschließfeder 45 auf, die sich am Steuerkolben 23 abstützt und diesen in Ventilschließrichtung des Sitzventils 22 beaufschlagt.

Die Funktionsweise des Reifendruck-Steuerventils ist wie folgt:

Bei gefülltem Reifen ist das Sitzventil 22 infolge des auf die zweite Steuerfläche 30 des Steuerkolbens 23 wirkenden Drucks geschlossen. Soll der Reifendruck erhöht werden, so wird der erste Ventilanschluß 16 mit Druckluft beaufschlagt. Der gewünschte Reifendruck wird mittels eines Druckregelventils eingestellt. Das Ventilglied 21 hebt entgegen der Federkraft der Ventilschließfeder 45 vom Ventilsitz 19 ab. Das Sitzventil 22 ist geöffnet. Druckluft strömt nunmehr von dem ersten Ventilanschluß 16 über das geöffnete Sitzventil 22 und den zweiten Ventilanschluß 17 in das Reifeninnere. Der Druck im Reifen wird auf den vorgegebenen Wert erhöht. Ist dieser erreicht, so wird die an dem ersten Ventilanschluß 16 angeschlossene Druckleitung schlagartig entlüftet. Durch den starken Druckabfall, der sich an den Drosselringspalt 26 zwischen der Umfangsfläche des Radialflansches 25 und der Innenwand des Gehäuseteils 11 des Ventilgehäuses 10 ausbildet, wird der Steuerkolben 23 schlagartig in der Zeichnung nach links verschoben, so daß sich das Ventilglied 21 auf den Ventilsitz 19 auflegt und das Sitzventil 22 schließt. Durch den Druck im Reifeninnern und die Ventilschließfeder 45 wird das Sitzventil 21 in dem geschlossenen Zustand gehalten.

Zum Absenken des Reifendrucks wird der erste Ventilanschluß über die Druckleitung ebenfalls unter Druck gesetzt. Bereits bei einem Ansteigen des Drucks am ersten Ventilanschluß 16 von 0 auf 1 bar beginnt sich das Ventilglied 21 vom Ventilsitz 19 abzuheben, und das Sitzventil 22 öffnet. Der Druck am ersten Ventilanschluß 16 ist mittels des Druckbegrenzungsventils auf den gewünschten niedrigeren Enddruck im Reifen eingestellt. Nunmehr strömt Luft aus dem Reifeninnern über den zweiten Ventilanschluß 17, das geöffnete Sitzventil 22 zu dem ersten Ventilanschluß 16 und entweicht dort über die Druckleitung und die Entlastungsöffnung des Druckbegrenzungsventils. Durch die Drossel des Ringspalts 26 und der zwischen dem Ventilglied 21 und dem Ventilsitz 19 sich ausbildenden Drosselwirkung bleibt das Sitzventil 22 geöffnet. Ist der vorgegebene reduzierte Reifendruck erreicht, so wird wiederum der erste Ventilanschluß 16 schlagartig entlüftet und das Sitzventil 22 schließt unter der Wirkung der Ventilschließfeder 45 und des schlagartigen Druckabfalls in der vorstehend beschriebenen Weise.

Claims

1. Reifendruck-Steuerventil für eine Reifendruck- Regeleinrichtung in Kraftfahrzeugen mit einem Ventilgehäuse, das einen zum Erhöhen bzw. Reduzieren des Reifendrucks belüftbaren ersten Ventilanschluß und einen mit dem Reifeninnern in Verbindung stehenden zweiten Ventilanschluß aufweist, mit einem zwischen dem ersten und zweiten Ventilanschluß angeordneten, eine Durchlaßöffnung umgebenden Ventilsitz und mit einem mit diesem als Sitzventil mit Drosselwirkung zusammenarbeitenden Ventilglied, das an einem in Ventilschließrichtung federbelasteten Steuerkolben befestigt ist, der zwei voneinander abgekehrte, jeweils vom Druck am ersten bzw. zweiten Ventilanschluß beaufschlagte Steuerflächen aufweist und einen als Drossel wirkenden Ringspalt zwischen dem Ventilsitz und dem zweiten Ventilanschluß freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (23) an zwei, in axialem Abstand voneinander, vorzugsweise beiderseits der Durchlaßöffnung (20), angeordneten Membranfedern (38, 39) gehalten ist, die jeweils mit ihrem äußeren Rand im Ventilgehäuse (10) eingespannt sind.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Steuerkolben (23) aufnehmenden Ventilinnenraum (15) gegenüber Atmosphäre hermetisch abgedichtet ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (10) aus einem etwa hohlzylindrischen Gehäuseteil (11) mit zwei stirnseitig angesetzten Gehäusedeckeln (12, 13) besteht und daß die Abdichtung einerseits durch einen zwischen dem Gehäuseteil (11) und dem dem ersten Ventilanschluß (16) zugekehrten Gehäusedeckel (12) einliegenden Dichtungsring (14) und andererseits durch eine mit dem Steuerkolben (23) fest verbundene flexible Membran (31) vorgenommen ist, die zwischen einer radialen Gehäuseschulter (41) und einer ringförmigen Stirnfläche des dem zweiten Ventilanschluß (17) zugekehrten in den Gehäuseteil (11) hineinragenden Gehäusedeckels (13) verspannt ist.

4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (23) einen Kolbenkörper (24), auf dessen einer Stirnseite das scheibenförmige Ventilglied (21) und auf dessen anderer Stirnseite die Membran (31) aufliegt, einen hohlzylindrischen Kolbenaufsatz (28), der mit seiner einen Stirnseite an dem Ventilglied (21) anliegt und dessen andere Stirnseite von dem inneren Rand einer der Membranfeder (38) überdeckt wird, und zwei hintereinander unter Zwischenlage des inneren Randes der anderen Membranfeder (39) angeordnete Spannkörper (32, 33) aufweist, von denen der innere Spannkörper (32) an der Membran (31) anliegt, und daß der Steuerkolben (23) eine durch Kolbenaufsatz (28), Kolbenkörper (24) und Spannkörper (32, 33) längsdurchgehende axiale Zentralbohrung (46) aufweist, durch welche ein am einen Ende einen Radialflansch (35) und am anderen Ende ein Außengewinde (36) tragender Bolzen (34) hindurchgesteckt ist, auf dessen Außengewinde (36) unter Verspannen der Membranfedern (38, 39), des Ventilglieds (21) und der Membran (31) am Steuerkolben (32) eine Spannmutter (37) aufgeschraubt ist.

5. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Ränder der beiden Membranfedern (38, 39) zwischen jeweils einer radialen Gehäuseschulter (40, 41) im Gehäuseteil (11) und den Stirnflächen der in den Gehäuseteil (11) hineinragenden Gehäusedeckel (12, 13) eingespannt sind.

6. Steuerventil nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannung des äußeren Randes der Membran (31) und einer der Membranfedern (39) gemeinsam unter Zwischenlage eines Abstandsrings (43) vorgenommen ist, wobei die Membranfeder (39) an der Stirnfläche des in den Gehäuseteil (11) hineinragenden Gehäusedeckels (13) und die Membran (31) unter Zwischenlage eines Federtellers (42) für eine sich am Kolbenkörper (24) des Steuerkolbens (23) abstützende Ventilschließfeder (45) an der radialen Gehäuseschulter (41) anliegt.