WO2019020447A1 - Überströmventil mit integriertem druckbegrenzungsventil für ein luftaufbereitungssystem eines fahrzeugs, insbesondere eines nutzfahrzeugs - Google Patents

Überströmventil mit integriertem druckbegrenzungsventil für ein luftaufbereitungssystem eines fahrzeugs, insbesondere eines nutzfahrzeugs Download PDF

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WO2019020447A1
WO2019020447A1 PCT/EP2018/069467 EP2018069467W WO2019020447A1 WO 2019020447 A1 WO2019020447 A1 WO 2019020447A1 EP 2018069467 W EP2018069467 W EP 2018069467W WO 2019020447 A1 WO2019020447 A1 WO 2019020447A1
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WO
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piston
overflow valve
valve
pressure chamber
vehicle
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/069467
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English (en)
French (fr)
Inventor
Isa AYDEMIR
Original Assignee
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T15/00—Construction arrangement, or operation of valves incorporated in power brake systems and not covered by groups B60T11/00 or B60T13/00
    • B60T15/02—Application and release valves
    • B60T15/36—Other control devices or valves characterised by definite functions
    • B60T15/48—Other control devices or valves characterised by definite functions for filling reservoirs
    • B60T15/50—Other control devices or valves characterised by definite functions for filling reservoirs with means for limiting or relieving pressure in reservoirs
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/04—Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/10—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a piston or plunger
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G05D7/01—Control of flow without auxiliary power
    • G05D7/0106—Control of flow without auxiliary power the sensing element being a flexible member, e.g. bellows, diaphragm, capsule

Definitions

  • Air treatment system of a vehicle in particular a commercial vehicle
  • the present invention relates to an overflow valve for an air conditioning system of a vehicle, in particular of a commercial vehicle, wherein the overflow valve comprises at least one pressure limiting valve located in its housing interior. Furthermore, the present invention relates to the air treatment system for a vehicle, in particular a commercial vehicle.
  • a plurality of overflow valves for air treatment systems of vehicles, in particular commercial vehicles, are already known from the prior art.
  • the majority of air handling systems have spill valves and pressure relief valves as structurally and functionally separate units.
  • the air treatment system is a central component in the braking system of a commercial vehicle, in which the oil and water-containing air conveyed by the compressor is filtered and cleaned.
  • the compressed air is here with the required pressure and in the correct filling order the various brake circuits and
  • An electronic air treatment system includes sensors and actuators in addition to control electronics.
  • the latest air handling units additionally include an electronic parking brake device.
  • Pressure relief valves used sealants that are either vulcanized or contain a wound molded seal.
  • overflow valves are provided in order to pressurize the operating circuits of the commercial vehicle with different pressure levels and to realize them with a defined filling order.
  • membrane or pot membrane are preferably used as a sealant.
  • a spill valve having a diaphragm and / or a cup diaphragm is combined with a pressure relief valve. This principle eliminates the need for an additional external pressure relief valve.
  • DE 28 33 788 B1, DE 41 14 977 A1, DE 102 20 789 A1, DE 197 00 243 C1, DE 10 2005 018 889 A1 and DE 10 2012 014 733 A1 show multi-circuit protection valves with overflow valves. and / or pressure relief valves for braking devices of vehicles.
  • DE 196 26 454 A1 discloses a valve device by means of which a limited pressure can be supplied to a consumer of a pressure-medium-operated brake circuit of a vehicle.
  • Pressure limiting valve in the form of a double-acting pressure limiting device for a Druckstoffssensanalage in a motor vehicle.
  • EP 1 595 764 A1 discloses a pressure reducing valve, in particular for a commercial vehicle brake system for limiting an inflowing primary pressure to a certain outflowing secondary pressure.
  • WO 2010/069426 A1 also shows a structurally and functionally combined
  • an overflow valve for an air treatment system of a vehicle having at least one housing which comprises at least one tube located inside the housing, with at least one piston having at least one pin, and provided with at least a first pressure chamber
  • the spill valve further comprises at least one pressure relief valve located in the housing having at least one second pressure chamber and at least one cap having an annular outer contour, the spigot rising from a pneumatic action surface of the piston facing the first pressure chamber and extending at least within the tubular portion extends, wherein the cap is attached to a piston remote from the second end of the pin, wherein the first pressure chamber and the second
  • Pressure chamber are interconnected by means of the pipe section, and wherein the pipe section is integrally connected via a web to the housing.
  • the invention is based on the basic idea, the structural design of the
  • Overflow valve to simplify with an integrated pressure relief valve in the housing. This can be achieved essentially by the fact that the pipe section located in the housing via an example annular web with the
  • Housing is connected and thus pipe section, annular web and housing form a common component. Further, the pipe section and the web divides the Inside the housing in a very simple manner in a first and a second pressure chamber, which are otherwise connected by means of the pipe section. Since the pipe section protrudes into both the first and in the second pressure chamber, also a spill valve seat can be realized with minimal effort, which results from contact of Studentsströmventilkolbens and the first end of the pipe section. Due to the coaxial alignment of a rising from the pneumatic active surface of the piston and extending within the pipe section pin is also with a small design effort at the second end of the pipe section (the opposite end of the first end) of the valve seat of the pressure relief valve realized.
  • the pressure limiting valve seat is realized by contact of the second end of the pipe section with the annular outer contour of the cap.
  • the shape of the cap with an annular outer contour can also be considered as a so-called hat.
  • the pipe section has substantially the shape of a hollow cylinder. This shaping has a particularly favorable effect on the production of the pipe section and on subsequent processing steps
  • a first valve seat in particular a
  • Overflow valve seat is formed, if the piston assumes a first switching position.
  • the first switching position of the piston in particular the one-sided
  • a second valve seat in particular a pressure relief valve seat is formed, if the piston is a second
  • the overflow valve has at least one membrane seal.
  • a diaphragm seal can be provided.
  • the membrane seal is fastened at least on the pneumatic active surface of the piston facing the first pressure chamber, which is fastened to the housing by means of a diaphragm ring. Since the piston is displaceable with respect to the housing, the first pressure chamber and the piston can be mutually sealed by means of a membrane seal, so as to ensure a clear functional fulfillment of the overflow valve. Furthermore, the use of the diaphragm seal ensures that the friction of the overflow valve is kept as low as possible, as a result of which the hysteresis of the valve is also reduced to a minimum.
  • the diaphragm seal has an additional function, namely to improve the sealing effect of the overflow valve seat, so that eventually occurring leakage losses can be effectively avoided. This is in the present case, especially in an axial seal advantage. In order to keep the mechanical loads of the membrane seal as low as possible, attachment of the membrane seal to the housing via a correspondingly shaped membrane ring is advantageous.
  • the membrane seal is a Topfmembrandichtung.
  • the attachment of the membrane seal to the housing can be further optimized due to further design options.
  • At least one radial seal is attached to the lateral surface of the piston.
  • an accelerated aging of the (pot) diaphragm seal may occur due to many switching position changes of the piston, which is why the sealing of the piston relative to the housing by a radial seal attached to the lateral surface of the piston is also conceivable.
  • At least one first axial seal is attached to the pneumatic active surface of the piston facing the first pressure chamber.
  • This embodiment is particularly to be considered if the piston is sealed relative to the housing by means of a radial seal and therefore a further axial seal is necessary to achieve the previously described improved sealing effect of fürströmventilsitzes.
  • the pin is releasably secured to the piston. This is possible for example by a screw connection.
  • the connection between pin and piston can be done in other common ways. If pins and pistons two components running separately, this can for example lead to a simplification of the manufacturing process of the pin and / or the piston.
  • the possibility is created to produce pistons and pins made of different materials.
  • the pin and the piston are integrally connected. This design allows for easier assembly of the piston or pin and a reduced number of parts.
  • a second axial seal is mounted at least at one of the second end of the pipe section facing the pneumatic outer surface of the annular outer contour of the cap. This design allows an increase in the sealing effect of the pressure relief valve seat, whereby the
  • the second axial seal has a substantially U-shaped cross section.
  • the second axial seal can be easily attached to the annular outer contour of the cap.
  • the second axial seal is made of an elastic material (for example an elastomer). This has the further advantage that on more
  • Fixing elements can be omitted.
  • an air treatment system for a vehicle in particular a commercial vehicle, has at least one such overflow valve.
  • the fact that an air treatment system of a vehicle, in particular of a commercial vehicle, generally has a plurality of overflow or pressure relief valves can also be optimized with regard to these parameters by their optimized design with regard to their installation space and the minimization of the necessary number of components.
  • a vehicle in particular a commercial vehicle, comprises at least one such air treatment system.
  • an air conditioning system optimized with regard to installation space and the number of components also has an effect on the overall efficiency of the commercial vehicle.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of a first exemplary embodiment of an overflow valve according to the invention with integrated
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a first exemplary embodiment of an overflow valve 10 according to the invention with integrated pressure limiting valve 22 of an air treatment system according to the invention for a vehicle according to the invention, in particular a commercial vehicle.
  • the overflow valve 10 has a housing 12 and a housing cover 60.
  • the housing cover 60 Within the housing cover 60 is a spring 58 and a spring plate 56. Furthermore, the housing cover 60 has an adjusting screw 62.
  • the overflow valve 10 includes a piston 16.
  • the piston 16 also has a pin 18 and a pneumatic active surface 30.
  • the spill valve 10 includes a diaphragm ring 46 and a diaphragm seal 44th
  • the housing 12 includes a first compressed air connection 54. Within the housing 12 is also a first pressure chamber 20. In addition, a pipe section 14 and a web 34 are located inside the housing. The pipe section 14 is integrally connected via the web 34 with the housing 12.
  • the overflow valve 10 includes a pressure relief valve 22.
  • Pressure limiting valve 22 includes a second pressure chamber 24. This is also located within the housing 12th
  • the pressure limiting valve 22 comprises a cap 26 with an annular outer contour 28.
  • the cap 26 has a second axial seal 52.
  • the overflow valve 10 comprises a spill valve seat 38 and a pressure relief valve seat 42.
  • Pressure relief valve 22 can be described as follows:
  • the housing cover 60 which is formed in FIG. 1 by a substantially pot-shaped component, is detachably fastened to the housing 12 at its open end facing the housing 12.
  • the attachment can be done for example by unspecified shown in Fig. 1 screws. However, the attachment is also possible by means of other common fasteners.
  • an adjusting screw 62 is screwed to the housing 12 facing away from the end of the housing cover 60, on the means of a standing with her in operative connection spring plate 56 of the spring travel and thus the bias of the spring 58 can be adjusted.
  • the prestressed spring 58 causes the pneumatic working surface 30 of the piston 16, facing the first pressure chamber 20, to bear against the first end 36 of the piston 16
  • Pipe section 14 is employed, which faces the piston 16.
  • a first valve seat 38 in particular an overflow valve seat, by means of the piston 16 facing the first end 36 of the pipe section 14 and the piston 16 is formed, if the piston 16 assumes a first switching position.
  • the first switching position of the piston 16 is present as long as the piston 16 and the first end 36 of the pipe section 14 are in contact.
  • the piston 16 is not directly on its pneumatic active surface 30 with the first piston 16 facing the end 36 of the pipe section 14 in contact.
  • Fig. 1 can be seen that the overflow valve 10 a
  • Membrane seal 44 has. This is at least attached to the first pressure chamber 20 facing pneumatic active surface 30 of the piston 16.
  • the use of the diaphragm seal 44 ensures that the friction of the overflow valve 10 is kept as low as possible, as a result of which the hysteresis of the overflow valve 10 is likewise reduced to a minimum.
  • the membrane seal 44 can be plugged, wound, screwed, clipped, glued and / or vulcanized at least on the pneumatic active surface 30 of the piston 16.
  • Other in this context also conceivable mounting options between diaphragm seal 44 and piston 16 are also conceivable.
  • the membrane seal 44 is fastened to the housing 12 by means of a membrane ring 46.
  • the membrane seal 44 has two essential functions. The first function is to improve the sealing effect of the spill valve seat. The second function is therefore in the sealing of the first pressure chamber 20 relative to the piston 16 and the
  • the first pressure chamber 20 is further connected to the first compressed air connection 54, which in turn is connected to an air treatment system, not shown in detail in FIG. 1, of a vehicle, in particular a utility vehicle. Thereby, the first pressure chamber 20 with that of the air treatment system
  • the overflow valve may also contribute the first end 36 of the pipe section 14 by, for example, provided at the first end 36 of the pipe section 14, alternatively or in addition to the diaphragm seal 44, a further seal (eg by an axial seal) and / or a sealing contour are.
  • a further seal eg by an axial seal
  • a sealing contour are also conceivable.
  • the membrane seal 44 is a Topfmembrandichtung.
  • the membrane seal 44 may also be configured as a so-called sombrero or be formed by means of further advantageous shapes in this context.
  • the membrane seal 44 can furthermore be fastened to the pneumatic active surface 30 of the piston 16 via the pin 18.
  • the pin 18 is fixed to the piston 16.
  • the pin 18 is releasably secured to the piston 16.
  • the piston 16 is connected to the pin 18 by a screw connection.
  • the piston 16 and the pin 18 via a clip connection, plug connection,
  • the overflow valve 10 further comprises a housing 12 in the housing 12
  • the pressure limiting valve 22 includes a second pressure chamber 24 and a cap 26.
  • the pin 18 and the pipe section 14 as a structural interface between the
  • Pressure relief valve 22 and the spill valve 10 are considered.
  • the first pressure chamber 20 and the second pressure chamber 24 are accordingly by means of
  • Pipe section 14 connected together.
  • the pipe section 14 has substantially the shape of a hollow cylinder.
  • Pressure limiting valve 22 may be provided.
  • the cap 26 has an annular outer contour 28. Incidentally, the cap 26 is attached to a piston 16 remote from the second end 32 of the pin 18. The cap 26 is releasably secured to the second end 32 of the pin 18. According to Fig. 1, the cap 26 is connected to the pin 18 by a screw connection. Just as well, the cap 26 and the pin 18 via a
  • the pin 18 projects beyond the second end 40 of the pipe section 14. This ensures that a second valve seat 42, in particular a
  • Pressure relief valve seat is formed if the piston 16 a second
  • FIG. 1 can be seen that at least at one of the second end 40 of the pipe section 14 facing pneumatic active surface of the annular outer contour 28 of the cap 26, a second axial seal 52 is attached.
  • the second axial seal 52 can be attached to the annular outer contour 28 of the cap 26, mounted, screwed, clipped, glued and / or vulcanized.
  • Other fixing possibilities likewise conceivable in this connection between the second axial seal 52 and the annular outer contour 28 are also conceivable.
  • the second axial seal 52 is substantially U-shaped
  • Cross section has. This shape allows the second axial seal 52 to be easily fitted onto the annular outer contour 28 of the cap 26.
  • other shapes of the second axial seal 52 such as an O-ring or sombrero
  • the second end 40 of the pipe section 14 may also contribute (see above the improvement of the sealing effect of the first end 36 of the pipe section 14).
  • the second pressure chamber is further connected to the second compressed air connection (not shown in FIG. 1), whereby further one or more unspecified-characterized compressed air circuits of the vehicle, in particular the commercial vehicle, can be supplied with compressed air.
  • FIG. 1 can be removed, that the pipe section 14 projects into the first and the second pressure chamber 24. This situation in combination with the coaxial orientation of the pin 18 relative to the pipe section 14 therefore allows a very simple structural design of the overflow valve seat and the
  • the overflow valve 10 is initially in the first switching position, which has already been explained in more detail above.
  • the overflow valve 10 opens. By thus resulting gap between the first end 36 of the
  • Overflow valve 10 a gap between the pneumatic effective surface of the annular outer contour 28 of the cap 26 and the second end 40 of the pipe section 14 exists.
  • the compressed air (with the overflow valve 10 open) from the interior of the pipe section 14 via the gap of the pressure relief valve 22 into the second pressure chamber 24 to flow. From there, the compressed air continues to flow downstream via the second compressed air connection (not shown in FIG. 1) to one or more compressed air consumer circuits of the vehicle, in particular the commercial vehicle, which are not further characterized.
  • the above-mentioned pressure range in the first pressure chamber 20 greater than the opening pressure of the overflow valve 10 has a critical maximum pressure value at which the piston 16 and consequently also the cap 26 are axially displaced so far that the second axial seal 52, the second end 40 of
  • an air treatment system of a vehicle in particular of a utility vehicle, has at least one overflow valve 10 with integrated pressure limiting valve 22.
  • a vehicle, in particular a utility vehicle comprises such an air treatment system.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a second exemplary embodiment of the overflow valve 10 'according to the invention with integrated pressure limiting valve 22 according to FIG. 1. It also has substantially the same structural and functional features as the embodiment of the invention shown in FIG. 1
  • the manufacturing and assembly costs can be reduced.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of a third exemplary embodiment of the overflow valve 10 "according to the invention with integrated pressure limiting valve 22 according to FIG. 1. It also has essentially the same structural and functional features as the exemplary embodiment of the invention shown in FIG.
  • Diaphragm ring 46, 46 ' are dispensed according to the first and second embodiments, resulting in fewer components and thus cost advantages.
  • the opening and closing pressures of the spill valve 10 "can be more easily adjusted, and the task of the radial seal 48" is to provide the first
  • the radial seal 48 may be configured in the form of an O-ring and / or an Airzet ring. However, other radial sealing concepts are conceivable in this context.
  • At least one first axial seal 50 is attached to the pneumatic active surface 30 of the piston 16 facing the first pressure chamber 20. Since in this embodiment, the membrane seal 44 for improving the
  • Missing sealing effect of the overflow valve seat is therefore the first axial seal is provided.
  • the first axial seal 50 is attached to the corresponding pneumatic action surface 30 of the piston 16
  • the first axial seal 50 is a ring seal, and others equally suitable
  • Sealing concepts such as an O-ring are also conceivable.
  • Fig. 4 shows the first (closed) switching position of the piston 16 "of the third
  • FIG. 5 shows the second (open) switching position of the piston 16 "according to the third

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Überströmventil (10, 10', 10") für ein Luftaufbereitungssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, mit wenigstens einem Gehäuse (12), das wenigstens ein im Gehäuseinneren befindlichen Rohrabschnitt (14) umfasst, mit wenigstens einem Kolben (16, 16', 16"), der wenigstens einen Zapfen (18, 18') aufweist, und mit wenigstens einer ersten Druckkammer (20), wobei das Überströmventil (10, 10', 10") ferner wenigstens ein in dem Gehäuse (12) befindliches Druckbegrenzungsventil (22) umfasst, das wenigstens eine zweite Druckkammer (24) und wenigstens eine Kappe (26) mit einer ringförmigen Außenkontur (28) aufweist, wobei sich der Zapfen (18, 18') aus einer der ersten Druckkammer (20) zugewandten pneumatischen Wirkfläche (30) des Kolbens (16, 16', 16") erhebt und sich wenigstens innerhalb des Rohrabschnitts (14) erstreckt, wobei die Kappe (26) an einem dem Kolben (16, 16', 16") abgewandten zweiten Ende (32) des Zapfens (18, 18') befestigt ist, wobei die erste Druckkammer (20) und die zweite Druckkammer (24) mittels des Rohrabschnitts (14) miteinander verbunden sind, und wobei der Rohrabschnitt (14) über einen Steg (34) mit dem Gehäuse (12) einstückig verbunden ist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Luftaufbereitungssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug.

Description

BESCHREIBUNG
Überströmventil mit integriertem Druckbegrenzungsventil für ein
Luftaufbereitungssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überströmventil für ein Luftaufbereitungssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, wobei das Überströmventil wenigstens ein in seinem Gehäuseinneren befindliches Druckbegrenzungsventil umfasst. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung das Luftaufbereitungssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik ist bereits eine Mehrzahl von Überströmventilen für Luftaufbereitungssysteme von Fahrzeugen, insbesondere von Nutzfahrzeugen, bekannt. Die Mehrheit der Luftaufbereitungssysteme weist jedoch Überströmventile und Druckbegrenzungsventile als baulich und funktionell getrennte Einheiten auf.
Das Luftaufbereitungssystem ist eine zentrale Komponente im Bremssystem eines Nutzfahrzeugs, in dem die vom Kompressor geförderte öl- und wasserhaltige Luft gefiltert und gereinigt wird. Die komprimierte Luft wird hierbei mit dem benötigten Druck und in der richtigen Befüllreihenfolge den verschiedenen Bremskreisen und
Luftverbrauchern im Nutzfahrzeug zugeteilt. Im Falle eines unerwünschten
Betriebszustands werden die einzelnen Bremskreise gegeneinander abgesichert, sodass zum Abbremsen des Nutzfahrzeugs eine ausreichende Hilfsbremswirkung zur Verfügung steht. Ein elektronisches Luftaufbereitungssystem beinhaltet neben einer Steuerelektronik Sensoren und Aktuatoren. Neueste Luftaufbereitungsgeräte beinhalten zusätzlich noch eine elektronische Parkbremsvorrichtung.
Um den Druck in einem Kreis abzusenken, bedarf es eines Druckbegrenzungsventils. Die Reibung in diesem Ventil muss so gering wie möglich sein, um die Hysterese des Ventils so gering wie möglich zu halten. Aus diesem Grund werden bei den
Druckbegrenzungsventilen Dichtmittel eingesetzt, die entweder aufvulkanisiert werden oder eine aufgezogene Formdichtung enthalten. Um die Betriebskreise des Nutzfahrzeugs mit verschiedenen Druckniveaus zu beaufschlagen und diese mit einer definierten Befüllreihenfolge zu realisieren, werden sogenannte Überströmventile vorgesehen. Diese werden in den Druckluftsystemen in unterschiedlichsten Varianten verwendet, z.B. als Kolben-, Membran- und
Topfmembranüberströmventile. Um die Ausgestaltung dieser Ventile kostengünstig zu gestalten, werden vorzugsweise als Dichtmittel Membrane bzw. Topfmembrane verwendet.
In Zusammenhang mit dieser Erfindung wird ein Überströmventil mit einer Membran und/oder einer Topfmembran mit einem Druckbegrenzungsventil kombiniert. Durch dieses Prinzip wird kein zusätzliches externes Druckbegrenzungsventil mehr benötigt.
So zeigen beispielsweise die DE 28 33 788 B1 , die DE 41 14 977 A1 , die DE 102 20 789 A1 , die DE 197 00 243 C1 , die DE 10 2005 018 889 A1 und die DE 10 2012 014 733 A1 Mehrkreisschutzventile mit Überström- und/oder Druckbegrenzungsventilen für Bremsvorrichtungen von Fahrzeugen.
Im Übrigen ist in der DE 196 26 454 A1 eine Ventileinrichtung, mittels welcher ein begrenzter Druck einem Verbraucher eines druckmittelbetätigten Bremskreises eines Fahrzeuges zugeführt werden kann, gezeigt.
Die DE 10 2008 053 994 A1 zeigt außerdem ein kombiniertes Überström- und
Druckbegrenzungsventil in Form einer doppelwirkenden Druckbegrenzungseinrichtung für eine Druckmittelversorgungsanalage in einem Kraftfahrzeug.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2013 003 405 A1 ein Überströmventil für ein
druckluftbetriebenes Bremssystem eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Dichtkonzept bekannt. Die EP 1 595 764 A1 offenbart darüber hinaus ein Druckminderungsventil insbesondere für eine Nutzfahrzeugbremsanlage zur Begrenzung eines zuströmenden Primärdruckes auf einen gewissen abströmenden Sekundärdruck. Die WO 2010/069426 A1 zeigt zudem ein baulich und funktional kombiniertes
Druckbegrenzungs- und Überströmventil für eine Luftaufbereitungsanalage in einem Nutzfahrzeug. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überströmventil mit integriertem Druckbegrenzungsventil der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, die Anzahl verwendeter Bauteile und demzufolge den erforderlichen Bauraum zu reduzieren, wodurch ferner die anfallenden Herstellungs- und Montagekosten sowie das Gewicht des Überströmventils mit integriertem Druckbegrenzungsventil minimiert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Überströmventil mit integriertem Druckbegrenzungsventil mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 . Demnach ist vorgesehen, dass ein Überströmventil für ein Luftaufbereitungssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, mit wenigstens einem Gehäuse, das wenigstens ein im Gehäuseinneren befindlichen Rohrabschnitt umfasst, mit wenigstens einem Kolben, der wenigstens einen Zapfen aufweist, und mit wenigstens einer ersten Druckkammer versehen ist, wobei das Überströmventil ferner wenigstens ein in dem Gehäuse befindliches Druckbegrenzungsventil umfasst, das wenigstens eine zweite Druckkammer und wenigstens eine Kappe mit einer ringförmigen Außenkontur aufweist, wobei sich der Zapfen aus einer der ersten Druckkammer zugewandten pneumatischen Wirkfläche des Kolbens erhebt und sich wenigstens innerhalb des Rohrabschnitts erstreckt, wobei die Kappe an einem dem Kolben abgewandten zweiten Ende des Zapfens befestigt ist, wobei die erste Druckkammer und die zweite
Druckkammer mittels des Rohrabschnitts miteinander verbunden sind, und wobei der Rohrabschnitt über einen Steg mit dem Gehäuse einstückig verbunden ist.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, den strukturellen Aufbau des
Überströmventils mit einem in dessen Gehäuse integrierten Druckbegrenzungsventil zu vereinfachen. Dies ist im Wesentlichen dadurch erreichbar, dass der sich im Gehäuse befindliche Rohrabschnitt über einen beispielsweise ringförmigen Steg mit dem
Gehäuse verbunden ist und somit Rohrabschnitt, ringförmiger Steg und Gehäuse ein gemeinsames Bauteil ausbilden. Ferner unterteilt der Rohrabschnitt und der Steg das Innere des Gehäuses in sehr einfacher Art und Weise in eine erste und eine zweite Druckkammer, die im Übrigen mittels des Rohrabschnitts verbunden sind. Da der Rohrabschnitt sowohl in die erste als auch in die zweite Druckkammer hineinragt, kann zudem mit minimalem Aufwand ein Überströmventilsitz realisiert werden, der durch Kontakt des Überströmventilkolbens und dem ersten Ende des Rohrabschnitts entsteht. Aufgrund der koaxialen Ausrichtung eines sich aus der pneumatischen Wirkfläche des Kolbens erhebenden und sich innerhalb des Rohrabschnitts erstreckenden Zapfens ist ferner mit einem ebenfalls geringen Konstruktionsaufwand am zweiten Ende des Rohrabschnitts (dem gegenüberliegenden Ende des ersten Endes) der Ventilsitz des Druckbegrenzungsventils realisierbar. Dabei wird der Druckbegrenzungsventilsitz durch Kontakt des zweiten Endes des Rohrabschnitts mit der ringförmigen Außenkontur der Kappe realisiert. Die Formgebung der Kappe mit ringförmiger Außenkontur kann im Übrigen auch als sogenannter Hut angesehen werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Rohrabschnitt im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders aufweist. Diese Formgebung wirkt sich besonders günstig auf die Herstellung des Rohrabschnitts und auf nachfolgende Bearbeitungsschritte
beispielsweise zur Gestaltung der pneumatischen Wirkflächen an dem ersten und zweiten Ende des Rohrabschnitts.
Ferner ist denkbar, dass mittels einem dem Kolben zugewandten ersten Ende des Rohrabschnitts und dem Kolben ein erster Ventilsitz, insbesondere ein
Überströmventilsitz, ausgebildet ist, falls der Kolben eine erste Schaltstellung einnimmt. Dabei kann die erste Schaltstellung des Kolbens insbesondere dem einseitigen
Verschließen des Rohrabschnitts zugeordnet sein. Demnach berühren sich die jeweiligen pneumatischen Wirkflächen des Kolbens und des ersten Endes des
Rohrabschnittes, wodurch der Überströmventilsitz ausgebildet wird. Es kann also keine Druckluft von der ersten Druckkammer über den Rohrabschnitt in die zweite
Druckkammer einströmen. Wird innerhalb der ersten Druckkammer einen gewisser Druckwert erreicht, erhebt sich der Kolben weg von dem Überströmventilsitz, wodurch die Druckluft von der ersten Druckkammer über den Rohrabschnitt in die zweite
Druckkammer einströmen kann. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass mittels einem dem Kolben abgewandten zweiten Ende des Rohrabschnitts und der Kappe ein zweiter Ventilsitz, insbesondere ein Druckbegrenzungsventilsitz, ausgebildet ist, falls der Kolben eine zweite
Schaltstellung einnimmt. Je höher der Druck innerhalb der ersten Druckkammer ansteigt, desto weiter entfernt sich die pneumatische Wirkfläche des Kolbens von der pneumatischen Wirkfläche des ersten Endes des Rohrabschnitts. Da die Kappe über den Zapfen mit dem Kolben verbunden ist, wirkt sich dessen lineare Bewegung auf die Bewegung der Kappe aus. Folglich berührt ab einem gewissen Druckwert innerhalb der ersten Druckkammer die pneumatische Wirkfläche der Kappe die entsprechende pneumatische Wirkfläche des zweiten Endes des Rohrabschnitts. Infolgedessen kann der Kolben keine weitere Bewegung mehr ausführen, wodurch die zweite Schaltstellung des Kolbens erreicht ist. Aufgrund der Berührung der jeweiligen pneumatischen
Wirkflächen der Kappe und des zweiten Endes des Rohrabschnitts ist der
Druckbegrenzungsventilsitz ausgebildet. Infolgedessen kann keine Druckluft mehr von der ersten Druckkammer über den Rohrabschnitt in die zweite Druckkammer
einströmen, wodurch die temporäre Druckbegrenzungsfunktion wirksam ist, solange der Druck innerhalb der ersten Druckkammer nicht sinkt.
Außerdem ist denkbar, dass das Überströmventil wenigstens eine Membrandichtung aufweist. Um Reibungsverluste des Kolbens und infolgedessen die Hysterese des Überström- und Druckbegrenzungsventil so gering wie möglich zu halten, kann eine Membrandichtung vorgesehen sein.
Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass wenigstens an der zur ersten Druckkammer zugewandten pneumatischen Wirkfläche des Kolbens die Membrandichtung befestigt ist, die mittels eines Membranrings an dem Gehäuse befestigt ist. Da der Kolben bezüglich des Gehäuses verschiebbar ist, können die erste Druckkammer und der Kolben mittels einer Membrandichtung gegenseitig abgedichtet werden, um so eine eindeutige Funktionserfüllung des Überströmventils zu gewährleisten. Des Weiteren gewährleistet der Einsatz der Membrandichtung die Reibung des Überströmventils so gering wie möglich zu halten, um infolgedessen die Hysterese des Ventils ebenfalls auf ein Minimum zu reduzieren. Der Membrandichtung kommt eine zusätzliche Aufgabe zu, nämlich, die Dichtwirkung des Überströmventilsitzes zu verbessern, so dass eventuell auftretende Leckageverluste wirksam vermieden werden können. Dies ist im vorliegenden Fall besonders bei einer Axialdichtung von Vorteil. Um die mechanischen Belastungen der Membrandichtung möglichst gering zu halten, ist eine Befestigung der Membrandichtung an dem Gehäuse über einen entsprechend gestalteten Membranring vorteilhaft.
Darüber hinaus ist denkbar, dass die Membrandichtung eine Topfmembrandichtung ist. Dadurch kann die Befestigung der Membrandichtung am Gehäuse infolge weiterer Gestaltungsmöglichkeiten zusätzlich optimiert werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass an der Mantelfläche des Kolbens wenigstens eine Radialdichtung angebracht ist. Je nach Einsatzzweck des Überströmventils kann es aufgrund von vielen Schaltstellungswechseln des Kolbens zu einer beschleunigten Alterung der (Topf-) Membrandichtung kommen, weshalb die Abdichtung des Kolbens gegenüber dem Gehäuse durch eine an der Mantelfläche des Kolbens angebrachte Radialdichtung ebenfalls denkbar ist.
Des Weiteren ist vorstellbar, dass an der zur ersten Druckkammer zugewandten pneumatischen Wirkfläche des Kolbens wenigstens eine erste Axialdichtung angebracht ist. Diese Ausführung ist insbesondere dann von in Betracht zu ziehen, wenn der Kolben gegenüber dem Gehäuse mittels einer Radialdichtung abgedichtet ist und deshalb eine weitere Axialdichtung nötig ist, um die bereits zuvor beschriebene verbesserte Dichtwirkung des Überströmventilsitzes zu erzielen. Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Zapfen an dem Kolben lösbar befestigt ist. Dies ist beispielsweise durch eine Schraubverbindung möglich. Allerdings kann die Verbindung zwischen Zapfen und Kolben auf anderen gängigen Wegen erfolgen. Sind Zapfen und Kolben zwei getrennt ausgeführte Bauteile kann dies beispielsweise zu einer Vereinfachung des Herstellungsprozesses des Zapfens und/oder des Kolbens führen. Des Weiteren wird die Möglichkeit geschaffen, Kolben und Zapfen aus unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen. Denkbar ist allerdings auch, dass der Zapfen und der Kolben einstückig verbunden sind. Diese Gestaltung erlaubt eine einfachere Montage des Kolbens bzw. Zapfens sowie eine verringerte Teileanzahl. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass wenigstens an einer dem zweiten Ende des Rohrabschnitts zugewandten pneumatischen Wirkfläche der ringförmigen Außenkontur der Kappe eine zweite Axialdichtung angebracht ist. Diese Gestaltung erlaubt eine Erhöhung der Dichtwirkung des Druckbegrenzungsventilsitzes, wodurch die
Funktionssicherheit des Druckbegrenzungsventils im Allgemeinen erhöht wird.
Im Übrigen ist denkbar, dass die zweite Axialdichtung im Wesentlichen einen U- förmigen Querschnitt aufweist. Somit kann die zweite Axialdichtung sehr einfach auf die ringförmige Außenkontur der Kappe aufgesteckt werden. Dies ist insbesondere dadurch möglich, dass die zweite Axialdichtung aus einem elastischen Material (zum Beispiel ein Elastomer) hergestellt ist. Dies hat ferner den Vorteil, dass auf weitere
Befestigungselemente verzichtet werden kann.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein Luftaufbereitungssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, wenigstens ein derartiges Überströmventil aufweist. Der Umstand, dass ein Luftaufbereitungssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, im Allgemeinen mehrere Überström- bzw. Druckbegrenzungsventile aufweist, kann durch deren optimierte Gestaltung hinsichtlich deren Bauraums und der Minimierung der notwendigen Anzahl an Bauteilen das Luftaufbereitungssystem ebenfalls hinsichtlich dieser Parameter optimiert werden.
Ferner ist vorstellbar, dass ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, wenigstens ein derartiges Luftaufbereitungssystem umfasst. Ein hinsichtlich des Bauraums und der Bauteilanzahl optimiertes Luftaufbereitungssystem wirkt sich logischerweise auch auf die Gesamteffizienz des Nutzfahrzeugs aus.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand von drei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen: eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Überströmventils mit integriertem
Druckbegrenzungsventil eines erfindungsgemäßen Luftaufbereitungssystems für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug;
eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Überströmventils mit integriertem
Druckbegrenzungsventil;
eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Überströmventils mit integriertem
Druckbegrenzungsventil;
eine Detaildarstellung des dritten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 bei geschlossenem Überströmventil; und
eine weitere Detaildarstellung des dritten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 bei geöffnetem Überströmventil.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Überströmventils 10 mit integriertem Druckbegrenzungsventil 22 eines erfindungsgemäßen Luftaufbereitungssystems für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug, insbesondere eines Nutzfahrzeugs.
Das Überströmventil 10 weist ein Gehäuse 12 und einen Gehäusedeckel 60 auf.
Innerhalb des Gehäusedeckels 60 befindet sich eine Feder 58 und ein Federteller 56. Ferner weist der Gehäusedeckel 60 eine Einstellschraube 62 auf.
Darüber hinaus enthält das Überströmventil 10 einen Kolben 16. Der Kolben 16 weist außerdem einen Zapfen 18 und eine pneumatische Wirkfläche 30 auf. Weiter enthält das Überströmventil 10 einen Membranring 46 sowie eine Membrandichtung 44.
Des Weiteren umfasst das Gehäuse 12 einen ersten Druckluftanschluss 54. Innerhalb des Gehäuses 12 befindet sich zudem eine erste Druckkammer 20. Zusätzlich befinden sich im Gehäuseinneren ein Rohrabschnitt 14 und ein Steg 34. Der Rohrabschnitt 14 ist über den Steg 34 mit dem Gehäuse 12 einstückig verbunden.
Weiterhin umfasst das Überströmventil 10 ein Druckbegrenzungsventil 22. Das
Druckbegrenzungsventil 22 umfasst eine zweite Druckkammer 24. Diese befindet sich ebenfalls innerhalb des Gehäuses 12.
Im Übrigen umfasst das Druckbegrenzungsventil 22 eine Kappe 26 mit einer ringförmigen Außenkontur 28. Zusätzlich weist die Kappe 26 eine zweite Axialdichtung 52 auf.
Zudem umfasst das Überströmventil 10 einen Überströmventilsitz 38 und einen Druckbegrenzungsventilsitz 42. Die Funktion des erfindungsgemäßen Überströmventils 10 mit integriertem
Druckbegrenzungsventil 22 lässt sich wie folgt beschrieben:
Der Gehäusedeckel 60, der in Fig. 1 durch ein im Wesentlichen topfförmiges Bauteil ausgebildet ist, ist an seinem offenen dem Gehäuse 12 zugewandten Ende, an dem Gehäuse 12 lösbar befestigt. Die Befestigung kann beispielsweise durch nicht näher in Fig. 1 dargestellte Schrauben erfolgen. Die Befestigung ist allerdings auch mittels anderer gängiger Befestigungselemente möglich.
Ferner ist an dem dem Gehäuse 12 abgewandten Ende des Gehäusedeckels 60 eine Einstellschraube 62 eingeschraubt, über die mittels eines mit ihr in Wirkverbindung stehenden Federtellers 56 der Federweg und somit die Vorspannung der Feder 58 eingestellt werden kann.
Die vorgespannte Feder 58 bewirkt, dass die der ersten Druckkammer 20 zugewandte pneumatische Wirkfläche 30 des Kolbens 16 gegen das erste Ende 36 des
Rohrabschnitts 14 angestellt ist, welches dem Kolben 16 zugewandt ist. Somit ist ein erster Ventilsitz 38, insbesondere ein Überströmventilsitz, mittels des dem Kolben 16 zugewandten ersten Ende 36 des Rohrabschnitts 14 und dem Kolben 16 ausgebildet, falls der Kolben 16 eine erste Schaltstellung einnimmt. Die erste Schaltstellung des Kolbens 16 liegt vor, solange der Kolben 16 und das erste Ende 36 des Rohrabschnitts 14 in Berührung stehen. Allerdings steht der Kolben 16 nicht unmittelbar über seine pneumatische Wirkfläche 30 mit dem ersten dem Kolben 16 zugewandten Ende 36 des Rohrabschnitts 14 in Berührung.
Vielmehr kann Fig. 1 entnommen werden, dass das Überströmventil 10 eine
Membrandichtung 44 aufweist. Diese ist wenigstens an der zur ersten Druckkammer 20 zugewandten pneumatischen Wirkfläche 30 des Kolbens 16 befestigt. Der Einsatz der Membrandichtung 44 gewährleistet, die Reibung des Überströmventils 10 so gering wie möglich zu halten, um infolgedessen die Hysterese des Überströmventils 10 ebenfalls auf ein Minimum zu reduzieren. Dabei kann die Membrandichtung 44 zumindest an der pneumatischen Wirkfläche 30 des Kolbens 16 aufgesteckt, aufgezogen, verschraubt, geklipst, geklebt und/oder aufvulkanisiert sein. Andere in diesem Zusammenhang ebenfalls denkbare Befestigungsmöglichkeiten zwischen Membrandichtung 44 und Kolben 16 sind ebenfalls vorstellbar.
Zudem ist die Membrandichtung 44 mittels eines Membranrings 46 an dem Gehäuse 12 befestigt. Bei günstiger Ausgestaltung des Membranrings 46 können die mechanischen Belastungen der Membrandichtung 44 infolge des zyklischen Wechsels der
Schaltstellungen des Kolbens 16 minimiert werden. Der Membrandichtung 44 kommen zwei wesentliche Funktionen zu. Die erste Funktion besteht darin, die Dichtwirkung des Überströmventilsitzes zu verbessern. Die zweite Funktion besteht folglich in der Abdichtung der ersten Druckkammer 20 gegenüber dem Kolben 16 bzw. dem
Gehäusedeckel 60.
Grundsätzlich ist in diesem Zusammenhang auch denkbar, eine reine Membranlösung ohne ein Zwischenstück bzw. Zwischenelement, d.h. den Membranring 46 zu realisieren. Die Membrandichtung 44 könnte dann beispielsweise durch den
Gehäusedeckel 60 und das Gehäuse 12 gehalten werden, eine entsprechende
Ausgestaltung und Formgebung von Gehäusedeckel 60 und Gehäuse 12
vorausgesetzt. Die erste Druckkammer 20 ist ferner mit dem ersten Druckluftanschluss 54 verbunden, der wiederum mit einem in Fig. 1 nicht näher dargestellten Luftaufbereitungssystems eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, in Verbindung steht. Dadurch kann die erste Druckkammer 20 mit der von dem Luftaufbereitungssystem
bereitgestellten Druckluft über den ersten Druckluftanschluss 54 versorgt werden.
Zur Erhöhung der Dichtwirkung des Überströmventils kann ferner auch das erste Ende 36 des Rohrabschnitts 14 beitragen, indem beispielsweise an dem ersten Ende 36 des Rohrabschnitts 14 alternativ oder zusätzlich zu der Membrandichtung 44 eine weitere Dichtung (z.B. durch eine Axialdichtung) und/oder eine Dichtkontur vorgesehen sind. Andere in diesem Zusammenhang ebenfalls geeignete Maßnahmen zur Verbesserung der Dichtwirkung Überströmventilsitzes sind ebenfalls vorstellbar. Darüber hinaus ist denkbar, dass die Membrandichtung 44 eine Topfmembrandichtung ist. Im Übrigen kann die Membrandichtung 44 auch als sogenannter Sombrero ausgestaltet sein oder mittels weiterer in diesem Zusammenhang vorteilhafter Formgebungen ausgeformt sein.
Alternativ oder zusätzlich zu den bisher aufgezeigten Befestigungsmöglichkeiten kann die Membrandichtung 44 ferner über den Zapfen 18 an der pneumatischen Wirkfläche 30 des Kolbens 16 befestigt sein.
Gemäß Fig. 1 ist der Zapfen 18 an dem Kolben 16 befestigt. Außerdem ist denkbar, dass der Zapfen 18 an dem Kolben 16 lösbar befestigt ist. Laut Fig. 1 ist der Kolben 16 mit dem Zapfen 18 durch eine Schraubverbindung verbunden. Genauso gut können der Kolben 16 und der Zapfen 18 über eine Klipsverbindung, Steckverbindung,
Pressverbindung, Schweißverbindung (z.B. durch Ultraschall) oder über sonstige geeignete Verbindungselemente verbunden sein. Ferner erhebt sich der Zapfen 18 aus der ersten Druckkammer 20 zugewandten pneumatischen Wirkfläche 30 des Kolbens 16 und erstreckt sich wenigstens innerhalb des Rohrabschnitts 14.
Durch die einstückige Verbindung des Rohrabschnitts 14 mit dem Gehäuse 12 über den Steg 34 wird ein sehr einfacher struktureller Aufbau des Überströmventils 10
gewährleistet. Gemäß Fig. 1 umfasst das Überströmventil 10 ferner ein in dem Gehäuse 12
befindliches Druckbegrenzungsventil 22. Das Druckbegrenzungsventil 22 umfasst eine zweite Druckkammer 24 und eine Kappe 26. In diesem Zusammenhang kann der Zapfen 18 und der Rohrabschnitt 14 als strukturelle Schnittstelle zwischen dem
Druckbegrenzungsventil 22 und dem Überströmventil 10 angesehen werden. Die erste Druckkammer 20 und die zweite Druckkammer 24 sind demnach mittels des
Rohrabschnitts 14 miteinander verbunden. Der Rohrabschnitt 14 weist im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders auf. Es können allerdings auch andere strukturellen Ausgestaltungsmöglichkeiten zwischen dem Überströmventil 10 und dem
Druckbegrenzungsventil 22 vorgesehen sein.
Die Kappe 26 weist eine ringförmige Außenkontur 28 auf. Im Übrigen ist die Kappe 26 an einem dem Kolben 16 abgewandten zweiten Ende 32 des Zapfens 18 befestigt. Die Kappe 26 ist an dem zweiten Ende 32 des Zapfens 18 lösbar befestigt. Entsprechend der Fig. 1 ist die Kappe 26 mit dem Zapfen 18 durch eine Schraubverbindung verbunden. Genauso gut können die Kappe 26 und der Zapfen 18 über eine
Klipsverbindung, Steckverbindung, Pressverbindung, Schweißverbindung (z.B. durch Ultraschall) oder über sonstige geeignete Verbindungselemente verbunden sein.
Der Zapfen 18 ragt im Übrigen über das zweite Ende 40 des Rohrabschnitts 14 hinaus. Dadurch ist gewährleistet, dass ein zweiter Ventilsitz 42, insbesondere ein
Druckbegrenzungsventilsitz, mittels des dem Kolben 16 abgewandten zweiten Endes 40 des Rohrabschnitts 14 und der Kappe 26 ausgebildet ist. Der
Druckbegrenzungsventilsitz ist ausgebildet, falls der Kolben 16 eine zweite
Schaltstellung einnimmt. Die zweite Schaltstellung des Kolbens 16 liegt vor, sobald die ringförmige Außenkontur 28 der Kappe 26 und das zweite dem Kolben 16 abgewandte Ende des 40 Rohrabschnitts 14 in Berührung stehen. Allerdings steht die Kappe 26 nicht unmittelbar über die pneumatische Wirkfläche ihrer ringförmigen Außenkontur 28 mit dem zweiten dem Kolben 16 abgewandten Ende des 40 Rohrabschnitts 14 in Berührung. Weiter kann also Fig. 1 entnommen werden, dass wenigstens an einer dem zweiten Ende 40 des Rohrabschnitts 14 zugewandten pneumatischen Wirkfläche der ringförmigen Außenkontur 28 der Kappe 26 eine zweite Axialdichtung 52 angebracht ist. Dabei kann die zweite Axialdichtung 52 an die ringförmige Außenkontur 28 der Kappe 26 aufgesteckt, aufgezogen, geschraubt, geklipst, geklebt und/oder aufvulkanisiert sein. Andere in diesem Zusammenhang ebenfalls denkbare Befestigungsmöglichkeiten zwischen zweiter Axialdichtung 52 und ringförmiger Außenkontur 28 sind ebenfalls denkbar. Im Übrigen ist aus Fig. 1 ersichtlich, dass die zweite Axialdichtung 52 im Wesentlichen einen U-förmigen
Querschnitt aufweist. Diese Formgebung ermöglicht ein einfaches Aufstecken der zweiten Axialdichtung 52 auf die ringförmige Außenkontur 28 der Kappe 26. Allerdings sind auch andere Formgebungen der zweiten Axialdichtung 52 (wie z.B. ein O-Ring oder ein Sombrero) denkbar. Zur Verbesserung der Dichtwirkung kann ferner auch das zweite Ende 40 des Rohrabschnitts 14 beitragen (vgl. hierzu oben die Verbesserung der Dichtwirkung des ersten Endes 36 des Rohrabschnitts14). Die zweite Druckkammer ist ferner mit dem zweiten Druckluftanschluss (nicht in Fig. 1 dargestellt) verbunden, wodurch weiter ein oder mehrere nicht näher charakterisierte Druckluftkreise des Fahrzeugs, insbesondere des Nutzfahrzeugs, mit Druckluft versorgt werden können. Des Weiteren ist Fig. 1 entnehmbar, dass der Rohrabschnitt 14 in die erste und in die zweite Druckkammer 24 hineinragt. Dieser Sachverhalt in Kombination mit der koaxialen Ausrichtung des Zapfens 18 bezogen auf den Rohrabschnitt 14 erlaubt daher einen sehr einfachen strukturellen Aufbau des Überströmventilsitzes und des
Druckbegrenzungsventilsitzes.
Wie das Überströmventil 10 mit integriertem Druckbegrenzungsventil 22 auf von dem Luftaufbereitungssystem zugeführte Druckluft unterschiedlicher Drücke reagiert, soll nun im Folgenden näher erläutert werden. Das Überströmventil 10 befindet sich zunächst in der ersten Schaltstellung, die bereits weiter oben näher erläutert worden ist. Übersteigt in der ersten Druckkammer 20 ab einem gewünschten und durch die Vorspannung der Feder 58 einstellbaren Druckwert die auf den Kolben 16 einwirkende Druckkraft die dazu entgegengesetzt gerichtete und ebenfalls auf den Kolben 16 einwirkende Federkraft, resultiert daraus eine axiale Bewegung des Kolbens 16 weg vom Überströmventilsitz. Das Überströmventil 10 öffnet sich. Durch den derart entstandenen Spalt zwischen dem ersten Ende 36 des
Rohrabschnitts 14 und der pneumatischen Wirkfläche 30 des Kolbens 16 kann die Druckluft von der ersten Druckkammer 20 in den Rohrabschnitt 14 einströmen. Die Vorspannung der Feder 58 muss dabei durch die Einstellschraube 62 so eingestellt sein, das bei einem einstellbaren Druckbereich größer dem Öffnungsdruck des
Überströmventils 10 ein Spalt zwischen der pneumatischen Wirkfläche der ringförmigen Außenkontur 28 der Kappe 26 und dem zweiten Ende 40 des Rohrabschnitts 14 existiert. Somit kann die Druckluft (bei geöffnetem Überströmventil 10) von dem Inneren des Rohrabschnitts 14 über den Spalt des Druckbegrenzungsventils 22 in die zweite Druckkammer 24 einströmen. Von dort aus strömt die Druckluft weiter stromabwärts über den zweiten Druckluftanschluss (nicht in Fig. 1 dargestellt) zu einem oder mehreren nicht näher charakterisierten Druckluftverbraucherkreisen des Fahrzeugs, insbesondere des Nutzfahrzeugs.
Der zuvor angesprochene Druckbereich in der ersten Druckkammer 20 größer dem Öffnungsdruck des Überströmventils 10 weist einen kritischen maximalen Druckwert auf, bei welchem der Kolben 16 und demzufolge auch die Kappe 26 soweit axial verschoben sind, dass die zweite Axialdichtung 52 das zweite Ende 40 des
Rohrabschnitts 14 berührt und infolgedessen der Druckbegrenzungsventilsitz
ausgebildet ist. Mit der Folge, dass ab einem gewissen kritischen maximalen Druckwert keine Druckluft mehr von der ersten Druckkammer 20 über den Rohrabschnitt 14 in die zweite Druckkammer 24 einströmen kann.
Demzufolge kann der aus dem zweiten Druckluftanschluss ausströmende Druck einerseits auf einen Maximalwert begrenzt werden. Andererseits ist es möglich, einen Druckbereich kleiner dem kritischen maximalen Druck einzustellen, innerhalb dessen Druckluft einem oder mehreren nicht näher spezifizierten Verbraucherkreisen des Fahrzeugs, insbesondere des Nutzfahrzeugs, zuführbar ist. Demzufolge ist es vorteilhaft, dass ein Luftaufbereitungssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, wenigstens ein Überströmventil 10 mit integriertem Druckbegrenzungsventil 22 aufweist. Aufgrund der vorangegangenen Erläuterungen ist es außerdem vorteilhaft, dass ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, ein derartiges Luftaufbereitungssystem umfasst.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Überströmventils 10' mit integriertem Druckbegrenzungsventil 22 gemäß Fig. 1 . Es weist ferner im Wesentlichen dieselben strukturellen und funktionalen Merkmale wie das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des
Überströmventils 10 mit integriertem Druckbegrenzungsventil 22 sowie dessen Vorteile auf. Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel nicht wesentlich geänderte Bauteile sind mit demselben Bezugszeichen, wie in Fig. 1 dargestellt, versehen.
Lediglich der folgende funktionale Unterschied soll aufgezeigt werden:
Fig. 2 ist zu entnehmen, dass der Zapfen 18' und der Kolben 16' einstückig verbunden sind.
Durch diese Maßnahme kann die Herstellung der Kolben 16' - Zapfen 18' - Baugruppe vereinfacht werden und wenigstens ein Montageschritt entfallen, wodurch
beispielsweise die Herstellungs- und Montagekosten gesenkt werden können.
Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Überströmventils 10" mit integriertem Druckbegrenzungsventil 22 gemäß Fig. 1 . Es weist ferner im Wesentlichen dieselben strukturellen und funktionalen Merkmale wie das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des
Überströmventils 10 mit integriertem Druckbegrenzungsventil 22 sowie dessen Vorteile auf. Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel nicht wesentlich geänderte Bauteile sind ebenfalls mit denselben Bezugszeichen, wie in Fig. 1 dargestellt, versehen. Lediglich folgende strukturelle und funktionale Unterschiede sollen aufgezeigt werden:
Entsprechend Fig. 3 ist zu erkennen, dass an der Mantelfläche des Kolbens 16" wenigstens eine Radialdichtung 48" angebracht ist. Dadurch kann auf den
Membranring 46, 46' gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel verzichtet werden, was zu weniger Bauteilen und somit zu Kostenvorteilen führt. Außerdem können die Öffnungs- und Schließdrücke des Überströmventils 10" leichter eingestellt werden. Die Aufgabe der Radialdichtung 48" besteht ferner darin, die erste
Druckkammer 20 und den Kolben 16" bzw. den Gehäusedeckel 60 gegenseitig abzudichten. Die Radialdichtung 48" kann in Form eines O-Rings und/oder eines Airzet- Rings ausgestaltet sein. Allerdings sind auch andere Radialdichtkonzepte in diesem Zusammenhang denkbar.
Des Weiteren ist an der zur ersten Druckkammer 20 zugewandten pneumatischen Wirkfläche 30 des Kolbens 16" wenigstens eine erste Axialdichtung 50" angebracht. Da in diesem Ausführungsbeispiel die Membrandichtung 44 zur Verbesserung der
Dichtwirkung des Überströmventilsitzes fehlt, ist deshalb die erste Axialdichtung vorgesehen. Bezüglich der Art und Weise, wie die erste Axialdichtung 50" an der entsprechende pneumatische Wirkfläche 30 des Kolbens 16" angebracht ist, wird auf das erste Ausführungsbeispiel verwiesen. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei der ersten Axialdichtung 50" um eine Ringdichtung. Andere ebenso geeignete
Dichtkonzepte wie beispielsweise ein O-Ring sind ebenfalls denkbar.
Da sich über die Lebensdauer des Überströmventils 10" hinweg die Öffnungs- und Schließdrücke weniger stark ändern als die des Überströmventils 10, 10' gemäß des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels, kann die Toleranz der Öffnungs- und
Schließdrücke enger gehalten werden.
Fig. 4 zeigt die erste (geschlossene) Schaltstellung des Kolbens 16" des dritten
Ausführungsbeispiels des Überströmventils 10" mit integriertem
Druckbegrenzungsventil 22, wobei der Zapfen 18 und das Druckbegrenzungsventil 22 in Fig. 4 nicht dargestellt sind. Fig. 5 zeigt die zweite (geöffnete) Schaltstellung des Kolbens 16" gemäß drittem
Ausführungsbeispiel des Überströmventils 10" mit integriertem Druckbegrenzungsventil 22, wobei der Zapfen 18 und das Druckbegrenzungsventil 22 in Fig. 4 nicht dargestellt sind.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Überströmventil
12 Gehäuse
14 Rohrabschnitt
16 Kolben
18 Zapfen
20 Erste Druckkammer
22 Druckbegrenzungsventil
24 Zweite Druckkammer
26 Kappe
28 Ringförmige Außenkontur der Kappe
30 Pneumatische Wirkfläche des Kolbens
32 Zweites Ende des Zapfens
34 Steg
36 Erstes Ende des Rohrabschnitts
38 Erster Ventilsitz (Überströmventilsitz)
40 Zweites Ende des Rohrabschnitts
42 Zweiter Ventilsitz (Druckbegrenzungsventilsitz) 44 Membrandichtung
46 Membranring
52 Zweite Axialdichtung
54 Erster Druckluftaschanschluss
56 Federteller
58 Feder
60 Gehäusedeckel
62 Einstellschraube
10' Überströmventil
16' Kolben
18' Zapfen
10" Überströmventil " Kolben
" Pneumatische Wirkfläche des Kolbens " Radialdichtung
" Erste Axialdichtung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Überströmventil (10, 10', 10") für ein Luftaufbereitungssystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, mit wenigstens einem Gehäuse (12), das
wenigstens ein im Gehäuseinneren befindlichen Rohrabschnitt (14) umfasst, mit wenigstens einem Kolben (16, 16', 16"), der wenigstens einen Zapfen (18, 18') aufweist, und mit wenigstens einer ersten Druckkammer (20), wobei das
Überströmventil (10, 10', 10") ferner wenigstens ein in dem Gehäuse (12) befindliches Druckbegrenzungsventil (22) umfasst, das wenigstens eine zweite Druckkammer (24) und wenigstens eine Kappe (26) mit einer ringförmigen Außenkontur (28) aufweist, wobei sich der Zapfen (18, 18') aus einer der ersten Druckkammer (20) zugewandten pneumatischen Wirkfläche (30) des Kolbens (16, 16', 16") erhebt und sich wenigstens innerhalb des Rohrabschnitts (14) erstreckt, wobei die Kappe (26) an einem dem
Kolben (16, 16', 16") abgewandten zweiten Ende (32) des Zapfens (18, 18') befestigt ist, wobei die erste Druckkammer (20) und die zweite Druckkammer (24) mittels des
Rohrabschnitts (14) miteinander verbunden sind, und wobei der Rohrabschnitt (14) über einen Steg (34) mit dem Gehäuse (12) einstückig verbunden ist.
2. Überströmventil (10, 10', 10") nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rohrabschnitt (14) im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders aufweist.
3. Überströmventil (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels einem dem Kolben (16, 16', 16") zugewandten ersten Ende (36) des
Rohrabschnitts (14) und dem Kolben (16, 16', 16") ein erster Ventilsitz (38),
insbesondere ein Überströmventilsitz, ausgebildet ist, falls der Kolben (16, 16', 16") eine erste Schaltstellung einnimmt.
4. Überströmventil (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels einem dem Kolben (16, 16', 16") abgewandten zweiten Ende (40) des
Rohrabschnitts (14) und der Kappe (26) ein zweiter Ventilsitz (42), insbesondere ein Druckbegrenzungsventilsitz, ausgebildet ist, falls der Kolben (16, 16', 16") eine zweite Schaltstellung einnimmt.
5. Überströmventil (10, 10', 10") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Überströmventil (10, 10', 10") wenigstens eine Membrandichtung (44) aufweist.
6. Überströmventil (10, 10', 10") nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens an der zur ersten Druckkammer (20) zugewandten pneumatischen
Wirkfläche (30) des Kolbens (16, 16', 16") die Membrandichtung (44) befestigt ist, die mittels eines Membranrings (46) an dem Gehäuse (12) befestigt ist.
7. Überströmventil (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Membrandichtung (44) eine Topfmembrandichtung ist.
8. Überströmventil (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der Mantelfläche des Kolbens (16, 16', 16") wenigstens eine Radialdichtung (48") angebracht ist.
9. Überströmventil (10, 10', 10") nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der zur ersten Druckkammer (20) zugewandten pneumatischen Wirkfläche (30) des Kolbens (16, 16', 16") wenigstens eine erste Axialdichtung (50") angebracht ist.
10. Überströmventil (10, 10', 10") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Zapfen (18, 18') an dem Kolben (16, 16', 16") lösbar befestigt ist, insbesondere mittels einer Schraubverbindung, einer Klipsverbindung, einer Steckverbindung oder dergleichen.
1 1 . Überströmventil (10, 10', 10") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Zapfen (18, 18') und der Kolben (16, 16', 16") einstückig verbunden sind.
12. Überströmventil (10, 10', 10") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens an einer dem zweiten Ende (40) des Rohrabschnitts (14) zugewandten pneumatischen Wirkfläche der ringförmigen Außenkontur (28) der Kappe (26) eine zweite Axialdichtung (52) angebracht ist.
13. Überströmventil (10, 10', 10") nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Axialdichtung (52) im Wesentlichen einen U-förmigen Querschnitt aufweist.
14. Luftaufbereitungssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit wenigstens einem Überströmventil (10, 10', 10") nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit wenigstens einem
Luftaufbereitungssystem nach Anspruch 14.
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