Drucklufteinrichtungen von Fahrzeugen

Die Erfindung betrifft ein Entlüftungs- oder Rückschlagventil für Entlüftungs- oder Auslassöffnungen von Drucklufteinrichtungen von Fahrzeugen, beinhaltend wenigstens eine Membranscheibe aus flexiblem Material, welche mit einem zentralen Bereich in einer Bohrung eines Ventilgehäuses gehalten und mit einem radial äußeren Bereich gegen einen Ventilsitz am Ventilgehäuse vorgespannt ist, um bei einem Druckgefälle zwischen einem Eingangsraum und einem Ausgangsraum oder der Atmosphäre von dem Ventilsitz druckbedingt abzuheben und einen Strömungsquerschnitt zwischen dem Eingangsraum und dem Ausgangsraum oder der Atmosphäre freizugeben, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 .

Eine solches Entlüftungs- oder Rückschlagventil ist aus der gattungsbildenden DE 19 38 206 A bekannt und beispielsweise Bestandteil eines elektro- pneumatischen ABS-Drucksteuerventils gemäß DE 197 01 200 C2 der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung. Das Entlüftungs- oder Rückschlagventil ist gemäß der dort in Fig.5 gezeigten Ausführungsform in einer unteren Entlüftungsöffnung des Gehäuses des ABS-Drucksteuerventils angeordnet, welches zum bremsschlupfabhängigen Druckhalten und Drucksenken des Bremsdrucks einer schlupfgeregelten pneumatischen Bremsanlage eines Fahrzeugs dient. Zum Drucksenken bei von einer ABS-Elektronik detektiertem übermäßigem Bremsschlupf wird ein Steuerventil des ABS-Drucksteuerventils erregt, wodurch Druckluft aus der Bremsleitung über das Innere des ABS-Drucksteuerventils in die Entlüftungsöffnung und in das Entlüftungs- oder Rückschlagventil gelangt, wobei durch das Druckgefälle die Membran vom Ventilsitz abhebt und die Druckluft in die Atmosphäre gelangen kann.

Weiterhin ist aus DE 10 2007 054 760 B3 ein solches Entlüftungs- oder Rückschlagventil bekannt, welches dort in einer Entlüftungsöffnung eines Druckbegrenzungsventils einer Druckluftbremsanlage eines Schienenfahrzeugs angeordnet ist, um bei einem Füllstoß übermäßigen Druck in einer Hauptluftleitung auf einen vor- bestimmten Wert dadurch zu begrenzen, dass überschüssige Druckluft über die Entlüftungsöffnung und das darin angeordnete Entlüftungs- oder Rückschlagventil abströmt.

Aus WO 96/21589 A1 ist eine Anwendung bekannt, bei welcher in einer Wandung einer eine Speicherfeder aufnehmenden Federkammer eines Federspeicher- bremszylinders ein Entlüftungs- oder Rückschlagventil angeordnet ist, um bei einer durch Lösen der Federspeicherbremse bedingten Volumenverkleinerung der Federkammer diese zu entlüften.

Allen diesen Anwendungen eines Entlüftungs- oder Rückschlagventils ist gemein, dass sie den Fluss eines Mediums, beispielsweise von Druckluft nur in einer Richtung zulassen und ihn in der Gegenrichtung unterbinden sollen. Für die oben genannten Anwendungen bedeutet dies beispielsweise, dass das Entlüftungs- oder Rückschlagventil den Fluss von Druckluft nur vom Inneren der betreffenden Drucklufteinrichtung in die Atmosphäre gestatten, aber eine Strömung in Gegen- richtung unterbinden soll.

Neben dieser Grundfunktion sollen soll ein im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik verwendete und als gattungsgemäße Membranventile ausgeführte Entlüftungsoder Rückschlagventile einen hohen Luftdurchsatz, geringe Drosseleffekte beim Ausströmen, ein zuverlässiges Sperren der unerwünschten Strömungsrichtung, ein zuverlässiges Verhindern von Eindringen von Schmutz, ein geringer Öffnungsoder Ansprechdruck sowie vor allem eine geringe Geräuschentwicklung gewährleisten.

Letzteres hat sich jedoch als schwierig herausgestellt, als vor allem bei relativ nachgiebigem Material der Membrane eine hohe Geräuschentwicklung zu be- obachten ist, weil dann die nachgiebige Membrane durch die Luftströmung leichter zu Schwingungen (Körperschall) angeregt werden kann, die eine entsprechenden Luftschall bedingen. Wenn demgegenüber die Steifigkeit des Materials der Membrane relativ hoch ist, so sind die Dichtigkeitseigenschaften gegenüber dem Ventilsitz eher mäßig. Aufgabe der Erfindung

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Entlüftungs- oder Rückschlagventil der eingangs erwähnten Art derart weiter zu entwickeln, dass es bei guten Dichtigkeitseigenschaften zugleich eine geringe Geräuschentwicklung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale gemäß Anspruch 1 gelöst. Offenbarung der Erfindung

Gemäß der Erfindung sind in Umfangsrichtung der Membranscheibe gesehen am Ventilgehäuse mehrere mit Umfangsabstand zueinander angeordnete Niederhal- ter vorgesehen, welche den radial äußeren Bereich der Membranscheibe gegen den Ventilsitz lokal niederhalten.

Dann kann der radial äußere Bereich der Membranscheibe bzw. dessen radial äußerer Rand nicht mehr vollständig vom Ventilsitz abheben, sondern in Umfangsrichtung gesehen nur die zwischen den Niederhaltern angeordneten Umfangsab- schnitte des radial äußeren Bereichs der Membranscheibe. Die Niederhalter, welche ein Abheben der Membranscheibe vom Ventilsitz lokal verhindern bzw. einschränken sorgen für eine Erhöhung der Einspannsteifigkeit der Membran am Ventilgehäuse und verhindern, dass die Membrane strömungsbedingt großflächig schwingen kann. Da somit nur noch kleinere Membranflächen frei und dann nur mit reduzierter Schwingungsamplitude schwingen können, sinkt die potentiell Luftschall abstrahlende Fläche der Membranscheibe, was insgesamt eine geringere Tendenz zur Ausbildung von Luftschall zur Folge hat.

Darüber hinaus konnte die Anmelderin anhand von Versuchen feststellen, dass erfindungsgemäß ausgeführte Entlüftungs- oder Rückschlagventile neben einer geringen Geräuschentwicklung auch einen hohen Luftdurchsatz, geringe Drosseleffekte beim Ausströmen, ein zuverlässiges Sperren der unerwünschten Strömungsrichtung, ein zuverlässiges Verhindern von Eindringen von Schmutz sowie einen geringen Öffnungsdruck aufweisen. Vorzugsweise sind mehrere solcher Niederhalter in Umfangsrichtung gesehen mit etwa gleichem Umfangsabstand am Ventilgehäuse vorgesehen. Insbesondere pressen die Niederhalter den radial äußeren Bereich der Membranscheibe lokal gegen den Ventilsitz. Alternativ können die Niederhalter derartige Niederhaltekräf- te auf den radial äußeren Bereich der Membranscheibe ausüben, dass dieser bei Vorhandensein eines entsprechend großen Druckgefälles im Öffnungssinn gerade noch den Ventilsitz kontaktiert oder von diesem sogar geringfügig abhebt.

Im eingebauten Zustand des erfindungsgemäßen Entlüftungs- oder Rückschlagventils in eine Entlüftungs- oder Auslassöffnung einer Drucklufteinrichtung eines Fahrzeugs kann das Ventilgehäuse des Entlüftungs- oder Rückschlagventils zumindest teilweise in ein Gehäuse der Drucklufteinrichtung eines Fahrzeugs integriert und insbesondere mit diesem einstückig ausgeführt sein. Die Bohrung des Ventilgehäuses, welche durch die mit dem Ventilsitz zusammen wirkende Membrane verschlossen wird, bildet dann einen Abschnitt der Entlüftungs- oder Aus- lassöffnung der Drucklufteinrichtung, wobei der Eingangsraum dann durch die Entlüftungs- oder Auslassöffnung der Drucklufteinrichtung und der Ausgangsraum durch die Atmosphäre gebildet wird. In diesem Fall erlaubt das erfindungsgemäße Entlüftungs- oder Rückschlagventil eine Strömung von der Entlüftungs- oder Aus- lassöffnung der Drucklufteinrichtung in die Atmosphäre, verhindert aber eine Rückströmung.

Alternativ kann das erfindungsgemäße Entlüftungs- oder Rückschlagventil auch als separate Baugruppe ausgeführt sein, welche dann in der Drucklufteinrichtung in einer entsprechenden Aufnahme wie einer Entlüftungs- oder Auslassöffnung verbaut wird. Nicht zuletzt kann das erfindungsgemäße Entlüftungs- oder Rück- schlagventil aber auch in einer Druckleitung der Drucklufteinrichtung verbaut werden. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung möglich.

Besonders bevorzugt sind die Niederhalter an einem Deckel des Ventilgehäuses angeordnet, welcher die Bohrung des Ventilgehäuses mit der wenigstens einen Membranscheibe abdeckt. Durch eine geeignete Ausbildung des Deckels kann dieser helfen, die Membrane vor Beschädigung von außen zu schützen sowie ein Eindringen von Schmutz zu verhindern. Weiterhin können die Niederhalter mit dem Deckel insbesondere einstückig ausgeführt werden, was eine einfache Ferti- gung und Montage des erfindungsgemäßen Entlüftungs- oder Rückschlagventils bedingt.

Gemäß einer Weiterbildung sind in Umfangsrichtung des Deckels gesehen, welcher beispielsweise einen kreisförmigen Verbindungsteil zum Ventilgehäuse aufweist, an den Umfangspositionen der Niederhalter Entlüftungsöffnungen im Deckel vorgesehen.

Um die Membranscheibe und den Ventilsitz im Bereich dieser Entlüftungsöffnungen im Deckel gegenüber Umwelt- und Strömungseinflüssen abzuschirmen, sind in Radialrichtung des Deckels gesehen den Entlüftungsöffnungen und den Niederhaltern im Querschnitt kreisbogenförmige Wandabschnitte des Deckels zwi- sehen geordnet, welche in Umfangsrichtung des Deckels gesehen an den Positionen der Niederhalter angeordnet sind und sich in Bezug zu einer Mittelachse des Deckels axial vom Deckel weg erstrecken. Auch diese Wandabschnitte sind bevorzugt einstückig mit dem Deckel ausgebildet.

Um einen besonders umfänglichen Schutz der Membranscheibe und des Ventilsit- zes zu gewährleisten, überragen die Wandabschnitte des Deckels besonders bevorzugt den Ventilsitz in einer Richtung parallel zur Mittelachse des Deckels gesehen. Zu demselben Zweck ist die Bogenlänge der kreisbogenförmigen Wandabschnitte größer ist als die Umfangserstreckung der Entlüftungsöffnungen. Um bei einer den Öffnungsdruck überschreitenden Druckdifferenz eine Strömung vom Eingangsraum durch die Strömungsquerschnitte, welche von den vom Ventilsitz druckbedingt abgehobenen und nicht durch die Niederhalter am Ventilsitz niedergehaltenen Umfangsabschnitte der Membranscheibe frei gegeben sind in die Entlüftungsöffnungen im Deckel zu gestatten, sind in Umfangsrichtung des Deckels gesehen den kreisbogenförmigen Wandabschnitten Strömungsöffnungen zwischen geordnet, welche in einen radial äußeren Ringkanal des Deckels münden, welcher mit den Entlüftungsöffnungen kommuniziert. Folglich wird die durch die freien Strömungsquerschnitte zwischen Ventilsitz und Membranscheibe flie- ßende Druckluftströmung in radialer Richtung gesehen um die Niederhalter und die Wandabschnitte herum geleitet, um in den ringförmigen Strömungskanal im Deckels zu münden, durch welchen sie dann in die Entlüftungsöffnungen im Deckel gelangen kann.

Die Membranscheibe ist bevorzugt an einem in der Bohrung des Ventilgehäuses zentral angeordneten Zapfen gehalten. Zur Zentrierung des Deckels am Ventilgehäuse ragt dieser Zapfen beispielsweise in eine Bohrung des Deckels hinein.

Bevorzugt sind an der Membranscheibe zugewandten Stirnflächen der Niederhalter dornförmige Anschläge für die Membranscheibe ausgebildet. Mit diesen dorn- förmigen Anschlägen kann die aus flexiblem und nachgiebigen Material gefertigte Membranscheibe besonders gut gegen den Ventilsitz fixiert werden. Diese dorn- förmigen Anschläge weisen beispielsweise einen Durchmesser von 1 mm auf.

Besonders bevorzugt ist der Ventilsitz als schmale umlaufende Dichtschneide an einem Bohrungsrand der Bohrung ausgebildet, wobei die Dichtschneide mit den dornförmigen Anschlägen radial fluchtet. Wie oben bereits ausgeführt, ist gemäß einer bevorzugten Anwendung das erfindungsgemäße Entlüftungs- oder Rückschlagventil in einer Entlüftungs- oder Auslassöffnung einer Drucklufteinrichtung eines Fahrzeugs angeordnet. Insbesondere kann die Drucklufteinrichtung wenigstens ein elektro-pneumatisches oder pneumatisches Ventil mit wenigstens einer Entlüftungsöffnung beinhalten, in der dann ein erfindungsgemäßes Entlüftungs- oder Rückschlagventil angeordnet ist. Das elektro-pneumatische Ventil ist beispielsweise ein ABS-Ventil oder ein ASR-Ventil einer brems- und/oder antriebsschlupfgeregelten pneumatischen oder elektro- pneumatischen Bremsanlage des Fahrzeugs, wie es beispielsweise in der oben erwähnten DE 197 01 200 C2 beschrieben wird.

Ebenso könnte die Drucklufteinrichtung des Fahrzeugs wenigstens einen Feder- speicherbremszylinder einer pneumatischen oder elektro-pneumatischen Brems- anläge des Fahrzeugs umfassen, beispielsweise gemäß der oben erwähnten WO 96/21589 A1 , wobei in wenigstens einer Entlüftungsöffnung einer Wandung einer eine Speicherfeder aufnehmenden Federkammer des Federspeicherbremszylin- ders ein erfindungsgemäßes Entlüftungs- oder Rückschlagventil angeordnet sein kann. Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend in der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung und in der Zeichnung näher dargestellt.

Zeichnung

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Zeichnung darge- stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig.1 eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Entlüftungsoder Rückschlagventils gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; Fig.2 eine Ansicht von unten auf einen Deckel des Entlüftungs- oder Rückschlagventils von Fig.1 .

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Das in Fig.1 im Querschnitt gezeigte Entlüftungs- oder Rückschlagventil ist beispielsweise in eine Auslass- oder Entlüftungsöffnung eines Druckluftkanals eines hier aus Maßstabsgründen nicht gezeigten ABS-Drucksteuerventils (ABS-Ventil) oder eines Antriebsschlupfregelungsventils (ASR-Ventil) einer pneumatischen o- der elektro-pneumatischen Bremsanlage eines Nutzfahrzeugs integriert. Das Entlüftungs- oder Rückschlagventil dient dann dazu, eine Strömung (in Fig.1 durch den Pfeil symbolisiert) von dem Druckluftkanal, der über die Auslass- oder Entlüftungsöffnung in die Atmosphäre mündet, in die Atmosphäre zu ermöglichen, aber eine Strömung in Gegenrichtung zu verhindern. Das Entlüftungs- oder Rückschlagventil ist ein Membranventil und öffnet, sobald eine Druckdifferenz zwischen dem Druckluftkanal und der Atmosphäre einen Öffnungsdruck des Entlüftungs- oder Rückschlagventils erreicht oder überschritten hat. Dies ist bei der hier beschriebenen Anwendung beispielsweise der Fall, wenn das elektro-magnetische Auslassventil des ABS-Ventils oder des ASR-Ventils zum Senken des Bremsdrucks geöffnet wird und dann Druckluft aus der Bremsleitung über das geöffnete Auslassventil des ABS-Ventils in den Druckluftkanal und in dessen Auslass- oder Entlüftungsöffnung und von dort über das erfindungsgemäße Entlüftungs- oder Rückschlagventil in die Atmosphäre abströmt.

Das Entlüftungs- oder Rückschlagventil umfasst eine Membranscheibe 2 aus fle- xiblem Material, beispielsweise aus einem Elastomer, welche mit einem zentralen Bereich in der Auslass- oder Entlüftungsöffnung gehalten und mit einem radial äußeren Bereich gegen einen Ventilsitz 4 am Ventilgehäuse 3 vorgespannt ist. Besonders bevorzugt ist der Ventilsitz 4 als umlaufende Dichtschneide am Rand der Auslass- oder Entlüftungsöffnung des Drucksteuerventils ausgebildet. Das Ventilgehäuse 3 besteht hier dann beispielsweise in der Wandung des Druckluftkanals im Bereich der Auslass- oder Entlüftungsöffnung des Drucksteuerventils, mit welcher es bevorzugt einstückig ausgebildet ist

Bei einem den Öffnungsdruck des Entlüftungs- oder Rückschlagventils erreichenden oder überschreitenden Druckgefälle zwischen dem Druck im Druckluftkanal des Drucksteuerventils und dem Atmosphärendruck hebt der radial äußere Bereich der Membranscheibe 2 vom Ventilsitz 4 ab und gibt dann einen Strömungsquerschnitt zwischen dem Druckluftkanal und der Atmosphäre frei.

Die Membranscheibe ist mit ihrem zentralen Bereich bevorzugt an einem in der Auslass- oder Entlüftungsöffnung des Drucksteuerventils zentral angeordneten Zapfen 9 gehalten. Bevorzugt ist der Ventilsitz 4 als umlaufende Dichtschneide an einem Rand der Auslass- oder Entlüftungsöffnung des Drucksteuerventils ausgebildet.

In Umfangsrichtung der Membranscheibe 2 gesehen sind mehrere mit Umfangs- abstand zueinander angeordnete Niederhalter 6 vorgesehen, beispielsweise vier Niederhalter 6 an den zwei orthogonalen Achsen eines Deckels 1 , welche den radial äußeren Bereich der Membranscheibe 2 gegen den Ventilsitz 4 lokal niederhalten, wie anhand von Fig.1 leicht vorstellbar ist.

Bevorzugt sind an einer der Membranscheibe 2 zugewandten Stirnfläche der Nie- derhalter 6 dornförmige Anschläge 5 für die Membranscheibe 2 ausgebildet. Mit diesen dornförmigen Anschlägen 5 kann die aus flexiblem und nachgiebigen Material gefertigte Membranscheibe 2 besonders gut gegen den Ventilsitz 4 fixiert werden. Die dornförmigen Anschläge 5 weisen beispielsweise einen Durchmesser von nur 1 mm auf.

Besonders bevorzugt sind die Niederhalter 6 an dem Deckel 1 angeordnet, welcher die Auslass- oder Entlüftungsöffnung des Drucksteuerventils mit der Membranscheibe 2 abdeckt. Die Niederhalter 6 sind mit dem Deckel 1 insbesondere einstückig ausgeführt. Zur Zentrierung des Deckels 1 ragt der die Membranscheibe 2 halte de Zapfen 9 beispielsweise in eine zentrale Bohrung des Deckels 1 hinein. Der Deckel 1 kann dann beispielsweise mittels an Schraubaugen des Deckels 1 gekonterten Schrauben am Rand der Auslass- oder Entlüftungsöffnung des Drucksteuerventils befestigt werden, wie insbesondere aus Fig.2 hervorgeht. In Umfangshchtung des Deckels 1 gesehen, welcher beispielsweise einen kreisförmigen Verbindungsteil (Fig.2) mit dem Ventilgehäuse 3 bzw. hier mit dem Rand der Auslass- oder Entlüftungsöffnung des Drucksteuerventils aufweist, sind an den Umfangspositionen der Niederhalter 6 Entlüftungsöffnungen 8 im Deckel 1 vorge- sehen. Mit anderen Worten sind die Niederhalter 6 und die Entlüftungsöffnungen 8 in radialer Flucht zueinander angeordnet.

Um die Membranscheibe 2 und den Ventilsitz 4 im Bereich der Entlüftungsöffnungen 8 im Deckel 1 gegenüber Umwelt- und Strömungseinflüssen abzuschirmen, sind in Radialrichtung des Deckels 1 gesehen den Entlüftungsöffnungen 8 und den Niederhaltern 6 im Querschnitt kreisbogenförmige Wandabschnitte 7 des Deckels 1 zwischen geordnet, welche in Umfangsrichtung des Deckels 1 gesehen an den Positionen der Niederhalter 7 angeordnet sind und sich in Bezug zu einer Mittelachse des Deckels 1 senkrecht zur Deckelebene axial vom Deckel 1 weg erstrecken. Mit anderen Worten sind dann die Niederhalter 6, die Wandabschnitte 7 und die Entlüftungsöffnungen 8 in radialer Flucht zueinander angeordnet. Auch die Wandabschnitte 7 sind bevorzugt einstückig mit dem Deckel 1 ausgebildet.

Die Wandabschnitte 7 des Deckels 1 überragen bevorzugt den Ventilsitz 4 in einer Richtung parallel zur Mittelachse des Deckels 1 gesehen. Weiterhin ist die Bogenlänge der kreisbogenförmigen Wandabschnitte 7 beispielsweise größer als die Umfangserstreckung der Entlüftungsöffnungen 8.

Um bei einer den Öffnungsdruck überschreitenden Druckdifferenz eine Strömung vom Druckluftkanal des ABS-Ventils oder des ASR-Ventils durch die Strömungsquerschnitte, welche von den vom Ventilsitz 4 druckbedingt abgehobenen und nicht durch die Niederhalter 6 am Ventilsitz 4 niedergehaltenen Umfangsabschnit- te der Membranscheibe 2 frei gegeben sind, in die Entlüftungsöffnungen 8 im Deckel 1 zu gestatten, sind in Umfangsrichtung des Deckels 1 gesehen den kreisbogenförmigen Wandabschnitten 7 Strömungsöffnungen 10 zwischen geordnet, welche in einen radial äußeren Ringkanal 1 1 des Deckels 1 münden, welcher mit den Entlüftungsöffnungen 8 kommuniziert. Folglich wird die durch die freien Strömungsquerschnitte zwischen Ventilsitz 4 und Membranscheibe 2 fließende Druckluftströmung in radialer Richtung gesehen um die Niederhalter 6 und die Wandabschnitte 7 herum geleitet, um in den ringförmigen Strömungskanal 1 1 im Deckel 1 zu münden, durch welchen sie dann in die Entlüftungsöffnungen 8 im Deckel 1 gelangen kann, wie anhand von Fig.2 leicht vorstellbar ist.

Bezuqszahlenliste

1 Deckel

2 Membranscheibe

3 Ventilgehäuse

4 Ventilsitz

5 Anschläge

6 Niederhalter

7 Wandabschnitte

8 Entlüftungsöffnungen

9 Zapfen

10 Strömungsöffnung

1 1 ringförmiger Strömungskanal