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Die
Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung, insbesondere eine Betankungsventileinrichtung,
mit einem Ventilgehäuse,
in dem ein Ventilkolben hin und her bewegbar geführt ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Ventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 im Hinblick auf den Bauraum und die Funktion zu optimieren.
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Die
Aufgabe ist bei einer Ventileinrichtung, insbesondere einer Betankungsventileinrichtung,
mit einem Ventilgehäuse,
in dem ein Ventilkolben hin und her bewegbar geführt ist, dadurch gelöst, dass
an dem Ventilgehäuse
eine Dichtlippe befestigt ist, die innen an einer Lauffläche des
Ventilkolbens anliegt. Die Ventileinrichtung dient vorzugsweise
zum Betanken von Kraftfahrzeugen mit Kraftstoff, insbesondere mit
Benzin. Der Ventilkolben wird vorzugsweise hydraulisch oder pneumatisch
zum Beispiel mit Hilfe eines Magnetventils betätigt. Gemäß einem wesentlichen Aspekt
der Erfindung ist die Dichtlippe innerhalb des Ventilkolbens angeordnet.
Das liefert den Vorteil, dass der Kolben im Durchmesser größer als
bei herkömmlichen
Ventileinrichtungen ausgeführt
sein kann, bei denen die Dichtlippe außen am Ventilkolben angeordnet
ist.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe
innen an einem axialen Ventilkolbenabschnitt anliegt, der im Wesentlichen
die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels aufweist. Vorzugsweise
ist der Ventilkolbenabschnitt an der Dichtlippe hin und her bewegbar
geführt
und wird daher auch als Führungsabschnitt
bezeichnet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der axiale
Ventilkolbenabschnitt von einem Ventilkolbengrundkörper ausgeht.
Vorzugsweise ist der Ventilkolbengrundkörper einstückig mit dem axialen Ventilkolbenabschnitt
oder Führungsabschnitt verbunden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolbengrundkörper eine
Dichteinrichtung für
eine an dem Ventilgehäuse
vorgesehene Ventilsitzeinrichtung aufweist. Bei der Dichteinrichtung
handelt es sich zum Beispiel um einen Dichtring, der teilweise in
einer Ringnut in dem Ventilkolbengrundkörper aufgenommen ist. Vorzugsweise
ist der Dichtring aus einem elastomeren Kunststoffmaterial gebildet.
Bei der Ventilsitzeinrichtung handelt es sich um eine Ventilsitzfläche oder
Ventilsitzkante, die an dem Ventilgehäuse ausgebildet ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventil
kolbengrundkörper
eine Führungseinrichtung
für den
Ventilkolben aufweist. Die Führungseinrichtung
dient dazu, den Ventilkolben hin und her bewegbar in dem Ventilgehäuse zu führen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung
mehrere Führungselemente
umfasst. Bei den Führungselementen handelt
es sich zum Beispiel um Füße, die
sich von dem Ventilkolbengrundkörper
im Wesentlichen in axialer Richtung erstrecken. Der Begriff axial
bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Richtung der Längsachse
des Ventilkolbens.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben
einen Dorn mit einem Durchgangsloch umfasst. Das Durchgangsloch
in dem vorzugsweise zentralen Dorn ermöglicht es, die Ventileinrichtung
als Proportionalventileinrichtung auszuführen. Der Dorn erstreckt sich
vorzugsweise in axialer Richtung.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn
einen Ventilsitz aufweist. Der Ventilsitz wirkt mit einer Dichtfläche oder
Dichtkante zusammen, die an dem Ventilgehäuse ausgebildet ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe
an einem Ventilgehäusedeckel
befes tigt ist. Der Ventilgehäusedeckel
verschließt
eine Öffnung
in dem Ventilgehäuse.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe
mit Hilfe eines Schraubelements an dem Ventilgehäusedeckel befestigt ist. Durch
das Schraubelement wird die Montage des Ventilkolbens mit der inneren
Dichtlippe erheblich vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen
dem Schraubelement und dem Ventilkolbengrundkörper eine Federeinrichtung
wirksam ist. Durch die Federeinrichtung wird der Ventilkolben so
vorgespannt, dass die Ventileinrichtung geschlossen ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe
durch eine beziehungsweise die Federeinrichtung gegen die Lauffläche des
Ventilkolbens vorgespannt ist. Dadurch wird die Dichtlippe unter
Dichtwirkung in Anlage an der Lauffläche des Ventilkolbens gehalten.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung
einen Federringkörper umfasst,
von dem sich radial nach außen
eine Vielzahl von Federfingern erstreckt. Die Federfinger erstrecken
sich von dem vorzugsweise geschlossenen Federringkörper speichenartig
nach außen.
Durch die erfin dungsgemäße Federeinrichtung
können temperaturbedingte
Gestalt- beziehungsweise Volumenänderungen
sowie Veränderungen
der Eigenschaften der Dichtlippe auch bei extremen Temperaturschwankungen
sicher ausgeglichen werden. Die Federfinger sorgen dafür, dass
die Dichtlippe stabil in dichtender Anlage an der Lauffläche gehalten
wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an den freien
Enden der Federfinger jeweils ein Steg vorgesehen ist, der quer
zu dem zugehörigen
Federfinger verläuft.
Die Stege erstrecken sich vorzugsweise im Wesentlichen in tangentialer
Richtung.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stege
jeweils bezogen auf die Längsachse
des zugehörigen
Federfingers in sich symmetrisch sind. Bei der Längsachse der Federfinger handelt
es sich jeweils um deren sich in radialer Richtung erstreckende
Mittelachse.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stege
jeweils eine Anlagekante aufweisen, die an der Dichtlippe anliegt.
Die Anlagekante schafft eine Linienberührung zwischen den Stegen und
der Dichtlippe.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stege
jeweils eine Anlagefläche
aufweisen, die an der Dichtlippe anliegt. Die Anlagefläche schafft
eine Flächenberührung zwischen
den Stegen und der Dichtlippe.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die
Federfinger im nicht eingebauten Zustand der Federeinrichtung in
der gleichen Ebene erstrecken wie der Federringkörper. Dadurch wird die Herstellung
der Federeinrichtungen vereinfacht. Vorzugsweise werden die Federeinrichtungen
durch Ätzen
hergestellt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Federfinger
im eingebauten Zustand gekrümmt
sind. Vorzugsweise sind die Federfinger so gekrümmt, dass die Federfinger im
eingebauten Zustand unter Vorspannung in einer gemeinsamen gekrümmten Kreisringfläche angeordnet
sind.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Federringkörper, die
Federfinger und die Stege einstückig
miteinander verbunden sind. Die Federeinrichtung ist vorzugsweise
aus Federstahl, insbesondere aus Federedelstahl, gebildet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe
aus Kunststoff gebildet ist. Vor zugsweise ist die Dichtlippe aus
Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe
einstückig
mit einem Dichtungsgrundkörper
verbunden ist, der im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe
aufweist. Die Dichtlippe ist von dem Dichtungsgrundkörper weg gekrümmt.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
verschiedene Ausführungsbeispiele
im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 eine
Ventileinrichtung gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
im Längsschnitt,
wobei ein Ventilkolben an einer Dichtlippe geführt ist, die an einem Ventilgehäuse befestigt
ist;
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2 einen ähnlichen
Ventilkolben wie in 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im
Längsschnitt
und
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3 eine
perspektivische Darstellung des Ventilkolbens aus 2.
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In 1 ist
ein Betankungsventil 1 mit einem Ventilgehäuse 2 im
Schnitt dargestellt. Das Betankungsventil 1 dient zum Betanken
von Kraftfahrzeugen mit Benzin. Zu diesem Zweck weist das Ventilge häuse 2 einen
Eingang 4 und einen Ausgang 5 auf. In Abhängigkeit
von der Stellung eines Ventilkolbens 8 in dem Ventilgehäuse 2 wird
eine Verbindung zwischen dem Eingang 4 und dem Ausgang 5 freigegeben
oder geschlossen. Die Öffnungs-
und Schließbewegung
des Ventilkolbens 8 wird hydraulisch über ein Magnetventil 10 gesteuert.
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Der
Ventilkolben 8 umfasst einen Ventilkolbengrundkörper 12,
von dem vier Füße ausgehen, von
denen in 1 nur zwei Füße 14, 15 sichtbar sind.
Die Füße 14, 15 dienen
dazu, den Ventilkolben 8 in axialer Richtung hin und her
bewegbar zu führen. Der
Begriff in axialer Richtung bezieht sich im Rahmen der vorliegenden
Erfindung auf die Längsachse 16 des
Ventilkolbens 8, die in 1 gestrichelt
angedeutet ist. Auf der den Füßen 14, 15 abgewandten Seite
geht von dem Ventilkolbengrundkörper 12 ein axialer
Abschnitt 18 aus, der die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels
hat. Der axiale Abschnitt 18 und die Füße 14, 15 sind
einstückig
mit dem Ventilkolbengrundkörper 12 verbunden.
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Radial
innen ist an dem axialen Abschnitt 18 des Ventilkolbens 8 eine
Lauffläche 19 vorgesehen, an
der ein radial äußerer Rand
einer Dichtlippe 20 anliegt. Die Dichtlippe 20 ist
durch eine Federeinrichtung 21 gegen die Lauffläche 19 an
dem axialen Abschnitt 18 des Ventilkolbens 8 vorgespannt.
Die Dichtlippe 20 hat im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe,
deren radial äußerer Randbereich gekrümmt ist
und an dem axialen Abschnitt 18 des Ventilkolbens 8 anliegt.
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Der
radial innere Randbereich der Dichtlippe 20 ist zwischen
einem Kopf 23 einer Befestigungsschraube 22 und
einer Befestigungshülse 24 eingeklemmt,
die von einem Ventilgehäusedeckel 25 ausgeht.
Die Befestigungshülse 24 ist
einstückig
mit dem Ventilgehäusedeckel 25 verbunden.
Der Ventilgehäusedeckel 25 dient
dazu, eine Öffnung
in dem Ventilgehäuse 2 zu
verschließen
und begrenzt zusammen mit dem Ventilgehäuse 2 einen Aufnahmeraum 26 für den Ventilkolben 8.
Die Befestigungsschraube 22 weist ein Innengewinde auf,
das mit einem komplementär
ausgebildeten Außengewinde
zusammenwirkt, das innen an der Befestigungshülse 24 vorgesehen
ist.
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Der
Ventilkolbengrundkörper 12 weist
eine Ringnut auf, in der ein Dichtring 30 teilweise aufgenommen
ist. Der Dichtring 30 ist aus einem elastomeren Kunststoffmaterial
gebildet und liegt mit seinem radial äußeren Randbereich auf einer
Ventilsitzfläche oder
Ventilsitzkante 34 auf. In diesem Zustand ist der Durchgang
zwischen dem Eingang 4 und dem Ausgang 5 durch
den Ventilkolben 8 verschlossen. Wenn der Dichtring 30 von
der Ventilsitzfläche 34 abhebt, dann
wird die Verbindung zwischen dem Eingang 4 und dem Ausgang 5 freigegeben.
Der Ventilkolben 8 ist durch eine Federeinrichtung 36,
die zwischen dem Ventilkolben 8 und der Befestigungsschraube 22 eingespannt
ist, in seine geschlossene Stellung vorgespannt.
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Der
Ventilkolbengrundkörper 12 weist
des Weiteren ein Durchgangsloch 37 auf, das den Eingang 4 mit
dem Innenraum des axialen Abschnitts 18 verbindet. Der
Innenraum des axialen Abschnitts 18 wird auf der dem Ventilkolbengrundkörper 12 gegenüberliegenden
Seite von der Befestigungsschraube 22 und der Dichtlippe 20 begrenzt.
Die Befestigungsschraube 22 weist ein zentrales Durchgangsloch 38 auf,
das sich in einem Durchgangsloch 39 fortsetzt, das in dem
Ventilgehäusedeckel 25 ausgespart
ist. Das Durchgangsloch 39 mündet in einer Ausnehmung 41,
die außen
in dem Ventilgehäusedeckel 25 ausgespart
ist.
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In
der Ausnehmung 41 ist eine Ventilsitzkante oder Ventilsitzfläche 42 erhaben
ausgebildet, die durch einen Anker 44 des Magnetventils 10 verschlossen
ist. Der Anker 44 ist durch eine Druckfeder 46 in
seine in 1 dargestellte geschlossene
Stellung vorgespannt. In der geschlossenen Stellung verschließt der Anker 44 eine
Verbindung zwischen der Ausnehmung 41 und dem Ausgang 5.
Wenn der Anker 44 durch einen Magneten 48 aus
seiner geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung gezogen wird,
dann wird die Ausnehmung 41 über Durchgangslöcher 49, 50, 51, 52 mit
dem Ausgang 5 verbunden. Die Durchgangslöcher 49, 50, 51 sind
in dem Ventilgehäusedeckel 25 vorgesehen.
Das Durchgangsloch 52 ist in dem Ventilgehäuse 2 vorgesehen.
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Das
Durchgangsloch 37 in dem Ventilkolbengrundkörper 12 hat
einen kleineren Durchmesser als das von der Ventilsitzfläche 42 begrenzte
Durchgangsloch 49. Über
die Größenverhältnisse
kann die Druckdifferenz, die zum Öffnen des Ventilkolbens 8 erforderlich
ist, eingestellt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass durch
das Durchgangsloch 37 weniger Kraftstoff in den Innenraum
des axialen Abschnitts 18 des Ventilkolbens 8 als
durch das Durchgangsloch 49 zu dem Ausgang 5 gelangt.
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Wenn
der Anker 44 die Ventilsitzfläche 42 verschließt, dann
schließt
auch der Ventilkolben 8 wieder, und zwar in Folge des aus
dem Eingang 4 durch das Durchgangsloch 37 in den
Innenraum des axialen Abschnitts 18 des Ventilkolbens 8 nachströmenden Kraftstoffs.
Die Schließbewegung
des Ventilkolbens 8 wird zusätzlich von der Federeinrichtung 36 unterstützt. Bei
der Federeinrichtung 36 handelt es sich vorzugsweise um
eine Schraubendruckfeder.
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In
den 2 und 3 ist ein Ventilkolben 58 in
verschiedenen Ansichten im Schnitt dargestellt. Der Ventilkolben 58 ähnelt dem
in 1 dargestellten Ventilkolben 8 und umfasst
einen Ventilkolbengrundkörper 62,
von dem vier Füße ausgehen,
von denen in den 2 und 3 nur die
Füße 64, 65 sichtbar
sind. Auf der den Füßen 64, 65 abgewandten
Seite weist der Ventilkolbengrundkörper 62 einen axialen
Abschnitt 68 auf, der die Gestalt eines geraden Kreiszylindermantels
aufweist. Der axiale Abschnitt 68 und die Füße 64, 65 sind
einstückig
mit dem Ventilkolbengrundkörper 62 verbunden.
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Radial
innen ist an dem axialen Abschnitt 68 des Ventilkolbens 58 eine
Lauffläche 69 vorgesehen, an
eine Dichtlippe 70 anliegt, die durch eine Federeinrichtung 71 vorgespannt
ist. Die Dichtlippe 70 und die Federeinrichtung 71 sind
mit Hilfe einer Befestigungsschraube 72 an einem (nicht
dargestellten) Ventilgehäusedeckel
befestigt. Die Befestigung der Dichtlippe 70 und der Federeinrichtung 71 an
dem Ventilgehäusedeckel
mit Hilfe der Befestigungsschraube 72 erfolgt genau so
wie bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.
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In
einer Ringnut des Ventilkolbengrundkörpers 62 ist ein Dichtring 80 teilweise
aufgenommen. Der Dichtring 80 hat die gleiche Funktion
wie bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
weist der Ventilkolben 58 einen zentralen, sich in axialer
Richtung erstreckenden Dorn 81 auf, der ein zentrales Durchgangsloch 82 umfasst. An
dem dem Ventilgehäusedeckel
zugewandten Ende des Dorns 81 ist eine Ventilsitzfläche oder
Ventilsitzkante 83 ausgebildet, welche die Mündung des Durchgangslochs 82 umgibt.
Die Ventilsitzkante oder Ventilsitzfläche 83 ist durch einen
Anker (44 in 1) eines Magnetventils (10 in 1)
verschließbar.
Der Dorn 81 mit dem Durchgangsloch 82 ermöglicht die Darstellung
eines Proportionalventils.
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Die
Dichtlippe 70 geht von einem Dichtungsgrundkörper 85 aus,
der im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe hat, und
im eingebauten Zustand des Ventilkolbens 58 zwischen dem
Kopf der Befestigungsschraube 72 und dem Gehäusedeckel eingespannt
ist. Zwischen dem Dichtungsgrundkörper 85 und dem Gehäusedeckel
ist ein Federringkörper 91 der
Federeinrichtung 71 angeordnet. Von dem Federringkörper 91 erstrecken
sich eine Vielzahl von Federfingern 92, 93 radial
nach außen.
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Die
Federfinger 92, 93 erstrecken sich im nicht eingebauten
Zustand der Federeinrichtung 71 in der gleichen Ebene wie
der Federringkörper 91.
In dem dargestellten eingebauten Zustand der Federeinrichtung 71 sind
die Federfinger 92, 93 gekrümmt. An den freien Enden der
Federfinger 92, 93 ist jeweils ein Steg 94, 95 ausgebildet,
der sich senkrecht zu den Federfingern 92, 93 erstreckt.
Die Stege 94, 95 liegen innen an dem äußeren Umfangsrand
der Dichtlippe 70 an. Durch die Vorspannkraft der gekrümmten Federfinger 92, 93 drücken die
Stege 94, 95 die Dichtlippe 70 gegen
den axialen Abschnitt 68 des Ventilkolbens 58.