DE102017002062A1

DE102017002062A1 - Doppelrückschlagventil einer Luftaufbereitungseinheit

Info

Publication number: DE102017002062A1
Application number: DE102017002062.0A
Authority: DE
Inventors: Marco Friedrich; Marcus Ruhe; Bernd Strilka
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2018-09-06

Abstract

Doppelrückschlagventil (13), beispielsweise in einem Mehrkreisschutzventil (2) einer Luftaufbereitungseinheit (1), welches ein erstes Rückschlagventil (17) mit einem ersten Ventilsitz (19) und einem ersten Ventilschließkörper (20), ein zweites Rückschlagventil (18) mit einem zweiten Ventilsitz (21) und einem zweiten Ventilschließkörper (22), sowie eine Federeinrichtung (23) mit mindestens einer Feder (24) aufweist, wobei die Federeinrichtung (23) den ersten Ventilschließkörper (20) in einer ersten Sperrrichtung (14) zum Sperren eines ersten Luftkreises (6) der Luftaufbereitungseinheit (1) gegen den ersten Ventilsitz (19) belastet, wobei die Federeinrichtung (23) den zweiten Ventilschließkörper (22) in einer zweiten Sperrrichtung (15) zum Sperren eines zweiten Luftkreises (7) der Luftaufbereitungseinheit (1) gegen den zweiten Ventilsitz (21) belastet, und mit dem mindestens ein dritter Luftkreis (9) der Luftaufbereitungseinheit (1) in einer Strömungsrichtung (16) eines Luftmassenstroms unter Überwindung der Federlast des ersten Rückschlagventils (17) mittels einer Druckluftbeaufschlagung aus einem dem ersten Luftkreis (6) zugehörigen ersten Druckluftspeicher (11) und/oder unter Überwindung der Federlast des zweiten Rückschlagventils (18) mittels einer Druckluftbeaufschlagung aus einem dem zweiten Luftkreis (7) zugehörigen zweiten Druckluftspeicher (12) freigegeben werden kann. Es ist vorgesehen, dass an der Federeinrichtung (23) ein Dämpfungsmittel (31, 34) zur Verhinderung oder Dämpfung von Störgeräusche verursachenden Stößen oder Schwingungen der Federeinrichtung (23) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Doppelrückschlagventil, beispielsweise in einem Mehrkreisschutzventil einer Luftaufbereitungseinheit, welches ein erstes Rückschlagventil mit einem ersten Ventilsitz und einem ersten Ventilschließkörper, ein zweites Rückschlagventil mit einem zweiten Ventilsitz und einem zweiten Ventilschließkörper, sowie eine Federeinrichtung mit mindestens einer Feder aufweist, wobei die Federeinrichtung den ersten Ventilschließkörper in einer ersten Sperrrichtung zum Sperren eines ersten Luftkreises der Luftaufbereitungseinheit gegen den ersten Ventilsitz belastet, wobei die Federeinrichtung den zweiten Ventilschließkörper in einer zweiten Sperrrichtung zum Sperren eines zweiten Luftkreises der Luftaufbereitungseinheit gegen den zweiten Ventilsitz belastet, und mit dem mindestens ein dritter Luftkreis der Luftaufbereitungseinheit in einer Strömungsrichtung eines Luftmassenstroms unter Überwindung der Federlast des ersten Rückschlagventils mittels einer Druckluftbeaufschlagung aus einem dem ersten Luftkreis zugehörigen ersten Druckluftspeicher und/oder unter Überwindung der Federlast des zweiten Rückschlagventils mittels einer Druckluftbeaufschlagung aus einem dem zweiten Luftkreis zugehörigen zweiten Druckluftspeicher freigegeben werden kann. Außerdem betrifft die Erfindung eine Luftaufbereitungseinheit mit mindestens einem solchen Doppelrückschlagventil.
Luftaufbereitungseinheiten werden in Kraftfahrzeugen, überwiegend in Nutzfahrzeugen, zur Druckluftversorgung pneumatischer Systeme verbaut. Derartige Luftaufbereitungseinheiten sind üblicherweise in unterschiedliche Luftkreise unterteilt und dienen beispielsweise dem Betrieb von Bremskomponenten, verschiedenen Nebenverbrauchern, wie beispielsweise einer Kupplung oder einem Getriebe, und/oder einer Luftfederanlage. Aufgrund von gesetzlichen Bestimmungen müssen eine Betriebsbremsanlage und eine Feststellbremsanlage mittels separater Druckluftkreise für eine Betriebsbremse und für eine Feststellbremse betrieben werden. Bestandteil einer Luftaufbereitungseinheit ist daher üblicherweise ein sogenanntes Mehrkreisschutzventil, welches mehrere Überströmventile aufweist, die im störungsfreien Anlagenbetrieb die einzelnen Luftkreise miteinander verbinden und im Fehlerfall voneinander trennen können. Weiterer Bestandteil einer Luftaufbereitungseinheit sind mehrere Druckluftspeicher, welche die von einem Kompressor des Fahrzeugs geförderte Druckluft speichern und bei Bedarf den pneumatischen Verbrauchern zur Verfügung stellen.
Bei einer als sogenannte Federspeicherbremse ausgebildeten Feststellbremse werden Bremsbeläge mittels Federkraft an eine Bremsscheibe oder eine Bremstrommel gedrückt. Um die Bremse zu lösen, muss die Federkraft überwunden werden. Dies kann beispielsweise pneumatisch durch Befüllen eines sogenannten Federspeicherzylinders mittels Druckluft erfolgen. Um Kosten, Bauraum und Gewicht einzusparen, kann bei einer Luftaufbereitungseinheit darauf verzichtet werden, jeden Luftkreis mit einem eigenen Druckluftspeicher auszustatten. Stattdessen kann ein Druckluftspeicher mehreren Luftkreisen zugeordnet sein. Es ist beispielsweise möglich und bereits bekannt, einen Luftkreis einer Federspeicherbremse aus einem ersten Druckluftspeicher eines ersten Luftkreises einer Betriebsbremse und/oder aus einem zweiten Druckluftspeicher eines zweiten Luftkreises der Betriebsbremse zu versorgen. Dafür kann ein sogenanntes Doppelrückschlagventil vorgesehen sein, welches in der Regel federbelastet ausgebildet ist. Ein derartiges Doppelrückschlagventil kann in zwei Sperrrichtungen durch Federkraft geschlossen und in einer dritten Richtung von einem strömenden Fluid mit ausreichendem Druck durch Überwinden der Federkraft freigegeben werden. Ein Doppelrückschlagventil kann also in Richtung des Luftkreises der Federspeicherbremse öffnen und in die Richtung des ersten Luftkreises der Betriebsbremse sowie in Richtung des zweiten Luftkreises der Betriebsbremse sperren.
Die DE 10 2011 107 490 A1 zeigt beispielhaft ein Mehrkreisschutzventil, welches ein aus zwei Rückschlagventilen aufgebautes derartiges Doppelrückschlagventil aufweist.
In Fahrzeugen, welche mit einer Luftaufbereitungseinheit mit einem Doppelrückschlagventil ausgestattet sind, wurde festgestellt, dass es beim Lösen einer als Federspeicherbremse ausgebildeten Feststellbremse, welche aus den Druckluftspeichern der Betriebsbremse über ein Doppelrückschlagventil gespeist wird, zu störenden, vom Fahrer als unangenehm empfundenen Geräuschen in der Fahrerkabine kommt.
Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Doppelrückschlagventil einer Luftaufbereitungseinheit der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass der Betriebskomfort der Luftaufbereitungseinheit erhöht wird. Insbesondere soll ein solches Doppelrückschlagventil so verbessert werden, dass störende Geräusche, welche direkt oder indirekt durch das Doppelrückschlagventil in der Luftaufbereitungseinheit verursacht werden, möglichst weitgehend verhindert oder zumindest eliminiert werden, ohne dabei jedoch die Funktionseigenschaften des Doppelrückschlagventils wesentlich zu verändern. Dies soll mit einem möglichst geringen Kostenaufwand und möglichst ohne zusätzlichen Bauraumbedarf erreicht werden. Insbesondere soll eine Luftaufbereitungseinheit, welche mit mindestens einem solchen Doppelrückschlagventil ausgestattet ist, für den Einsatz in einem Nutzfahrzeug geeignet sein.
Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einem Doppelrückschlagventil erreicht, welches die Merkmale des Hauptanspruchs aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Der Erfindung lag die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass störende Geräusche, welche in der Fahrerkabine eines Fahrzeug mit einer Luftaufbereitungseinheit mit einem Doppelrückschlagventil vornehmlich immer dann vernehmbar sind, wenn der Fahrer die Feststellbremse durch eine Handbremshebelbetätigung löst, durch das federbelastete Doppelrückschlagventil der Luftaufbereitungseinheit verursacht werden. Beim Lösen der Feststellbremse strömt aus den beiden Druckluftspeichern der Betriebsbremse Druckluft in Richtung zu dem Luftkreis der Feststellbremse zum Befüllen des zugehörigen Federspeicherzylinders. Durch die Druckbeaufschlagung öffnet sich zunächst das Doppelrückschlagventil unter Überwindung dessen Federlast gegenüber einem oder beiden angeschlossenen Druckluftspeichern der Betriebsbremsluftkreise, sofern die Betriebsbremsluftkreise bereits mit Druckluft gefüllt sind oder sobald diese gefüllt sind. Ist das Doppelrückschlagventil geöffnet, so kann die Druckluft das Doppelrückschlagventil passieren, um in den Luftkreis der Feststellbremse zu gelangen.
Das Doppelrückschlagventil kann physikalisch als ein eindimensionales Feder-Masse-System betrachtet werden, welches zum Schwingen auf seiner Kreisfrequenz ω_0 angeregt werden kann gemäß: $ω_{0} = \sqrt{\frac{k}{m},}$
(m = Masse, k = Federkonstante). Eine Untersuchung ergab, dass beim Durchströmen des Doppelrückschlagventils eine derartige Schwingungsanregung durch einen Luftmassenstrom dm/dt erzeugt werden kann. Dies kann dazu führen, dass mehrere Windungen der üblicherweise als Schraubendruckfeder ausgebildeten Feder/n des Doppelrückschlagventils relativ heftig aneinander schlagen. Stöße der Ventilschließkörper an den Ventilsitzen sind zudem auch nicht auszuschließen. Dies führt dann zu den festgestellten Störgeräuschen, die über die angeschlossenen pneumatischen Leitungen und gegebenenfalls ein Handbremsventil in die Fahrerkabine übertragen und abgestrahlt werden. Einfache Dämpfungsmaßnahmen an der Federeinrichtung, welche eine Schwingungsanregung der Federeinrichtung des Doppelrückschlagventils beeinflussen und möglichst Schwingungen sowie Stöße verhindern, können somit die beschriebene störende Geräuschentwicklung vermeiden oder zumindest erheblich reduzieren.
Die Erfindung geht daher aus von einem Doppelrückschlagventil, beispielsweise in einem Mehrkreisschutzventil einer Luftaufbereitungseinheit, welches ein erstes Rückschlagventil mit einem ersten Ventilsitz und einem ersten Ventilschließkörper, ein zweites Rückschlagventil mit einem zweiten Ventilsitz und einem zweiten Ventilschließkörper, sowie eine Federeinrichtung mit mindestens einer Feder aufweist, wobei die Federeinrichtung den ersten Ventilschließkörper in einer ersten Sperrrichtung zum Sperren eines ersten Luftkreises der Luftaufbereitungseinheit gegen den ersten Ventilsitz belastet, wobei die Federeinrichtung den zweiten Ventilschließkörper in einer zweiten Sperrrichtung zum Sperren eines zweiten Luftkreises der Luftaufbereitungseinheit gegen den zweiten Ventilsitz belastet, und mit dem mindestens ein dritter Luftkreis der Luftaufbereitungseinheit in einer Strömungsrichtung eines Luftmassenstroms unter Überwindung der Federlast des ersten Rückschlagventils mittels einer Druckluftbeaufschlagung aus einem dem ersten Luftkreis zugehörigen ersten Druckluftspeicher und/oder unter Überwindung der Federlast des zweiten Rückschlagventils mittels einer Druckluftbeaufschlagung aus einem dem zweiten Luftkreis zugehörigen zweiten Druckluftspeicher freigegeben werden kann.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass an der Federeinrichtung ein Dämpfungsmittel zur Verhinderung oder Dämpfung von Störgeräusche verursachenden Stößen oder Schwingungen der Federeinrichtung angeordnet ist, welche durch den Luftmassenstrom beim Öffnen und/oder beim Durchströmen des ersten Rückschlagventils und/oder des zweiten Rückschlagventils erzeugt oder angeregt werden können.
Demnach sieht die Erfindung vor, das Feder-Masse-System eines Doppelrückschlagventils zu dämpfen. Durch die Anordnung von Dämpfungsmitteln an der Federeinrichtung des Doppelrückschlagventils können Störgeräusche durch Schwingungen und Stöße der Federeinrichtung des Doppelrückschlagventils, welche über die Luftaufbereitungseinheit in eine Fahrerkabine übertragen werden, auf ein akzeptables Maß reduziert oder sogar gänzlich eliminiert werden. Dies ist möglich, ohne die Eigenschaften der Federeinrichtung, also insbesondere die Federkonstante und die geometrischen Abmessungen wesentlich zu ändern. Als unwesentlich werden hier Abweichungen von bis zu 2% der genannten Werte verstanden und zugelassen.
Beispielsweise können ein erster Luftkreis und ein zweiter Luftkreis einer zweikreisigen pneumatischen Betriebsbremse eines Nutzfahrzeugs dem Doppelrückschlagventil zugeordnet sein, wobei jeder dieser beiden Luftkreise der Luftaufbereitungseinheit an einen eigenen Druckluftspeicher angeschlossen ist. Aus diesen beiden Druckluftspeichern können zusätzlich die Federspeicherzylinder einer Feststellbremse über das Doppelrückschlagventil mit Druckluft versorgt werden, so dass dieser dritte Luftkreis keinen eigenen Druckluftspeicher benötigt.
Durch die von der Erfindung vorgesehenen baulichen Maßnahmen ist das Doppelrückschlagventil soweit gedämpft und dessen Schwingungsanregung verhindert oder zumindest soweit eingeschränkt, dass beim Befüllen des wenigstens einen Federspeicherzylinders keine oder allenfalls ein nur gering wahrnehmbare, unerwartete Geräuschentwicklung am Doppelrückschlagventil entstehen kann. Der Betriebskomfort der Luftaufbereitungseinheit wird dadurch verbessert.
Das Dämpfungsmittel kann als ein kostengünstiges, kinetische Energie absorbierendes und/oder Schwingungsanregung hemmendes Dämpfungselement ausgebildet sein, welches an die Geometrie der Federeinrichtung angepasst ist und einfach an der Federeinrichtung angeordnet werden kann.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass grundsätzlich auch mehrere, unterschiedliche Dämpfungsmittel miteinander kombiniert sein können. Auch sei darauf hingewiesen, dass grundsätzlich, über den dritten Luftkreis hinaus, auch weitere Luftkreise ohne eigene Druckluftspeicher über das Doppelrückschlagventil zur Druckluftbeaufschlagung freigegeben werden können. Die Dämpfung des Doppelrückschlagventils kann somit auch bei weiteren Luftkreisen vorteilhaft geräuschhemmend wirken.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Federeinrichtung eine für beide Rückschlagventile gemeinsame Feder aufweist, welche als eine Schraubendruckfeder ausgebildet ist und beide Rückschlagventile in einer Schließposition hält, wobei ein erstes Federende den ersten Ventilschließkörper gegen den ersten Ventilsitz belastet und ein zweites Federende den zweiten Ventilschließkörper gegen den zweiten Ventilsitz belastet, wobei die Feder die beiden Ventilschließkörper radial umgibt, wobei zwischen den beiden Ventilschließkörpern ein variabler axialer Freiraum vorhanden ist, welcher von der Feder überbrückt ist, und wobei in diesem Freiraum ein Dämpfungsmittel angeordnet ist, derart, dass ein in dem Freiraum gelegenen mittlerer Windungsabschnitt von Federwindungen mittels des Dämpfungsmittels schwingungs- und/oder stoßgedämpft ist.
Um eine Schwingungsanregung eines Doppelrückschlagventils mit einer störenden Geräuschentwicklung als Folge durch ein Aneinanderschlagen von Federwindungen zu beeinflussen oder idealerweise zu verhindern, kann demnach bei einem für Luftaufbereitungseinheiten bevorzugten Doppelrückschlagventil mit einer gemeinsamen Feder der Federkörper abschnittsweise gedämpft ausgebildet sein. Es hat sich herausgestellt, dass schon eine abschnittsweise Dämpfung des Federkörpers der gemeinsamen Feder effektiv schwingungsdämpfend und stoßdämpfend auf die gesamte Feder wirkt. Offensichtlich ist gerade der offene, mittlere Bereich des Federkörpers, welcher den Freiraum zwischen den beiden Ventilschließkörpern überbrückt, hauptursächlich für die Störgeräuschentwicklung. Eine einfache partielle Dämpfung des Federkörpers in diesem Bereich kann somit das Geräuschproblem schon nahezu beseitigen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein erstes Dämpfungsmittel als ein aus einem Gestrick gebildeter zylindrischer Körper ausgebildet ist, der innerhalb des axialen Freiraumes zwischen den beiden Ventilschließkörpern in die Feder eingeklemmt angeordnet ist, und dabei den Innendurchmesser der Feder mit Übermaß durch das erste Dämpfungsmittel ausfüllt.
Demnach kann ein Innenbereich der gemeinsamen Feder des Doppelrückschlagventils abschnittweise mit einem als zylindrisches Gestrick ausgebildeten Dämpfungselement ausgefüllt sein. Beispielsweise können in einem mittleren Bereich der Feder radial innen wenige Windungen mit einem solchen Gestrick ausgefüllt sein. Der Außendurchmesser des Gestricks soll vorzugsweise geringfügig größer sein als der Innendurchmesser der Feder. Dies hat den Vorteil, dass das Dämpfungselement an der vorgesehenen Position innerhalb der Feder festgeklemmt und dadurch sicher gehalten wird. Der Windungshub der Feder wird dadurch, dass nur wenige Federwindungen, beispielsweise zwei bis drei Windungen, mit radial innen einem solchen Gestrick ausgefüllt sind, nur geringfügig beeinflusst.
Die Federkonstante k einer Schraubendruckfeder kann berechnet werden gemäß der Gleichung: $k = G \frac{d_{D}^{4}}{8 d_{F}^{3} n},$
mit
d_D = Drahtdurchmesser, d_F = Federdurchmesser, n = Anzahl der Windungen, G = Schubmodul des Federmaterials. Da die Federkonstante k einer Schraubenfeder unter anderem von der Anzahl n der Windungen abhängt, jedoch nur relativ wenige Windungen direkt durch das Gestrick beaufschlagt werden, ändert sich die Federkonstante der Feder kaum. Vorgegebene Spezifikationen eines Doppelrückschlagventils zur Sperrung und druckbedingten Freigabe von Luftkreisen innerhalb einer Luftaufbereitungseinheit können somit eingehalten werden. Aufwendige konstruktive Anpassungen des Doppelrückschlagventils sind außerdem nicht erforderlich.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein zweites Dämpfungsmittel als eine Ummantelung ausgebildet ist, welche den Federdraht der Feder in deren mittleren Windungsabschnitt fest ummantelt, wobei die Schichtdicke der Ummantelung den halben Federdrahtdurchmesser nicht übersteigt.
Demnach kann die Störgeräuschentwicklung durch die Feder des Doppelrückschlagventils mittels einer teilweisen Ummantelung des Federdrahts mit einem geeigneten Dämpfungsmaterial verhindert oder gemindert werden, wobei hierzu wenige Windungen in dem mittleren Windungsabschnitt des Federkörpers dafür ausreichen. Dabei sollte die Schichtdicke der Ummantelung nicht mehr als den halben Federdrahtdurchmesser betragen. Dadurch bleibt der vorgesehene Windungshub der Feder beim Betrieb des Ventils annähernd erhalten. Die Federkonstante wird nur unwesentlich durch die Ummantelung weniger Windungen beeinflusst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zweite Dämpfungsmittel mit dem Federdraht verklebt oder auf den Federdraht aufgeschrumpft ist.
Die Ummantelung des Federdrahts kann demnach beispielsweise mit einem Heißkleber mit dem Federdraht verklebt oder durch Erhitzen als ein Schrumpfschlauch ausgeführt werden. Dadurch kann das als Ummantelung ausgebildete Dämpfungsmittel gegen ein Wandern oder Verrutschen auf dem Federdraht im Betrieb gesichert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Dämpfungsmittel aus einem thermoplastischen Kunststoff wie beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET) besteht.
Demnach kann ein Gestrick, mit dem das Federinnere zur Dämpfung ausgefüllt wird oder eine Ummantelung, mit der der Federdraht ummantelt wird aus einem thermoplastischen Kunststoff wie PET bestehen. Thermoplastische Kunststoffe sind kostengünstig, mechanisch robust und zumindest gegenüber schwachen Säuren chemisch beständig. Zudem besitzen sie gegenüber üblichem Federstahl einen sehr niedrigen Schubmodul, so dass ihre eigene Federkonstante dementsprechend sehr gering ist. Der Einfluss eines solchen Dämpfungsmaterials auf die Federkonstante der Feder des Doppelrückschlagventils ist daher eher vernachlässigbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Dämpfungsmittel aus einem Elastomer wie beispielsweise Kautschuk besteht. Als Alternative zu Dämpfungsmitteln aus thermoplastischem Kunststoff sind demnach auch gummiartige Elastomere als Dämpfungsmittel für die Feder geeignet. Diese Materialien haben sehr gute Absorptionseigenschaften zum Dämpfen der kinetischen Energie von schwingungsangeregten Federwindungen und können ebenfalls die Entwicklung von Störgeräuschen im Doppelrückschlagventil verhindern, ohne die Eigenschaften der Federeinrichtung des Ventils wesentlich zu ändern.
Außerdem betrifft die Erfindung auch eine Luftaufbereitungseinheit, beispielsweise für eine Druckluftanlage eines Nutzfahrzeugs, mit mindestens einem Doppelrückschlagventil, welches beispielsweise innerhalb eines Mehrkreisschutzventils der Luftaufbereitungseinheit angeordnet und gemäß wenigstens einem der Ansprüche aufgebaut ist.
Schließlich sei angemerkt, dass sich die genannten Ausführungsbeispiele zwar auf die Dämpfung einer Schraubendruckfeder als eine gemeinsame Feder eines Doppelrückschlagventils beziehen. Die Erfindung ist jedoch weder auf diese Bauart von Doppelrückschlagventilen noch auf diese Bauart von Federn beschränkt. Der Fachmann kann geeignete Dämpfungsmittel für Doppelrückschlagventile mit zwei Federn oder anderen Federtypen finden, welche ebenso eine Störgeräuschentwicklung weitestgehend verhindern können ohne die Spezifikationen der Federeinrichtung signifikant zu beeinflussen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 ein Schaltbild einer Luftaufbereitungseinheit mit einem Doppelrückschlagventil,
2 ein schematisch vereinfachter Ausschnitt der Luftaufbereitungseinheit mit zwei Luftkreisen und einem Doppelrückschlagventil gemäß 1,
3 eine Längsschnittdarstellung eines Doppelrückschlagventils,
4a ein erstes Dämpfungsmittel für ein Doppelrückschlagventil gemäß 3 im Längsschnitt
4b das Dämpfungsmittel gemäß 4a im Querschnitt (b),
5a das erste Dämpfungsmittel gemäß den 4a im eingebauten Zustand in einer Federeinrichtung eines Doppelrückschlagventils gemäß 3 im Längsschnitt,
5b das erste Dämpfungsmittel gemäß den 4a und 4b im eingebauten Zustand in einer Federeinrichtung eines Doppelrückschlagventils gemäß 3 im Querschnitt,
6a ein zweites Dämpfungsmittel im eingebauten Zustand in einer Federeinrichtung eines Doppelrückschlagventils gemäß 3 im Längsschnitt, und
6b ein zweites Dämpfungsmittel im eingebauten Zustand in einer Federeinrichtung eines Doppelrückschlagventils gemäß 3 im Querschnitt.

Einige Bauelemente in den Figuren stimmen überein, so dass sie zu Vereinfachung mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind.
Demnach weist eine in 1 dargestellte Luftaufbereitungseinheit 1 eines Nutzfahrzeugs als Hauptkomponenten ein Mehrkreisschutzventil 2, einen Lufttrockener 3, eine Steuereinheit 4 sowie eine Druckspeichereinheit 5 auf. Eine derartige Luftaufbereitungseinheit 1 mit einem Mehrkreisschutzventil 2 ist an sich bekannt. Die Luftaufbereitungseinheit 1 weist mehrere separate Luftkreise auf, an die verschiedene pneumatische Verbraucher, wie beispielsweise Bremsanlagen oder Luftfederanlagen, anschließbar sind. Die verschiedenen Luftkreise werden von dem Mehrkreisschutzventil 2 mittels einer Vielzahl von Ventilen gesteuert und geregelt. Die Funktionsweise eines derartigen Mehrkreisschutzventils 2 ist beispielsweise in der erwähnten DE 10 2011 107 490 A1 beschrieben und muss daher an dieser Stelle nicht im Einzelnen erläutert werden. Der Einfachheit halber sind daher hier nur die für die Ausführungsbeispiele der Erfindung relevanten Elemente mit Bezugszeichen versehen und werden im Folgenden näher beschrieben.
Wie in 1 und in 2 erkennbar ist, weist die Luftaufbereitungseinheit 1 demnach einen ersten Luftkreis 6 und einen zweiten Luftkreis 7 einer Betriebsbremse 8 sowie einen dritten Luftkreis 9 einer beispielsweise als Federspeicherbremse ausgebildeten Feststellbremse 10 auf. Der erste Luftkreis 6 wird von einem ersten Druckluftspeicher 11 und der zweite Luftkreis 7 von einem zweiten Druckluftspeicher 12 mit Druckluft versorgt. Der dritte Luftkreis 9 der Feststellbremse 10 besitzt keinen eigenen Druckluftspeicher und soll daher Druckluft aus dem ersten Druckluftspeicher 11 und/oder aus dem zweiten Druckluftspeicher 12 beziehen. Zur Verbindung der beiden Luftkreise 6, 7 der Betriebsbremse 8 mit dem Luftkreis 9 der Feststellbremse 10 ist ein Doppelrückschlagventil 13 innerhalb des Mehrkreisschutzventils 2 angeordnet, welches jeweils in einer ersten Sperrrichtung 14 zum ersten Luftkreis 6 hin und in einer zweiten Sperrrichtung 15 zum zweiten Luftkreis 7 hin sperren kann, sowie in einer Strömungsrichtung 16 zum dritten Luftkreis 9 hin pneumatisch freigegeben werden kann (2).
Aus 3 geht der Aufbau des Doppelrückschlagventils 13 näher hervor. Demnach weist das Doppelrückschlagventil 13 ein erstes Rückschlagventil 17 und ein zweites Rückschlagventil 18 auf, die diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Das erste Rückschlagventil 17 besteht aus einem ersten Ventilsitz 19 und einem ersten zylindrischen Ventilschließkörper 20. Entsprechend besteht das zweite Rückschlagventil 18 besteht aus einem zweiten Ventilsitz 21 und einem zweiten zylindrischen Ventilschließkörper 22. Weiterhin ist eine Federeinrichtung 23 vorhanden, die hier aus einer einzigen Feder 24 besteht, welche als eine Schraubendruckfeder ausgebildet ist und auf beide Rückschlagventile 17, 18 wirkt. Die Feder 24 umgibt hierzu die beiden Ventilschließkörper 20, 22. Ein erstes Federende 25 stützt sich dabei an einem ersten Kragen 26 des ersten Ventilschließkörpers 20 ab, so dass der erste Ventilschließkörper 20 durch die Federkraft gegen den ersten Ventilsitz 19 gedrückt wird und den ersten Luftkreis 6 verschließt, solange der pneumatische Druck im ersten Luftkreis 6 geringer ist als die dem entgegenwirkende Summe aus Federkraft und gegebenenfalls pneumatischem Druck im dritten Luftkreis 9. Entsprechend stützt sich ein zweites Federende 27 an einem zweiten Kragen 28 des zweiten Ventilschließkörpers 22 ab, so dass der zweite Ventilschließkörper 22 durch die Federkraft gegen den zweiten Ventilsitz 21 gedrückt wird und den zweiten Luftkreis 7 verschließt, solange der pneumatische Druck im zweiten Luftkreis 7 geringer ist als die dem entgegenwirkende Summe aus Federkraft und gegebenenfalls pneumatischem Druck im dritten Luftkreis 9. Zwischen den beiden Ventilschließkörpern 20, 22 ist ein axialer Freiraum 29 vorhanden, der durch die Feder 24 überbrückt wird und je nach Ventilstellung der beiden Rückschlagventile 17, 18 in seiner Länge variabel ist.
Sobald der Druck in dem ersten Luftkreis 6 und/oder in dem zweiten Luftkreis 7 der Betriebsbremse 8 die Federkraft und einen gegebenenfalls vorhandenen pneumatischen Gegendruck im Doppelrückschlagventil 13 übersteigt, öffnet das Doppelrückschlagventil 13, sodass Druckluft aus dem ersten Druckluftspeicher 11 und/oder aus dem zweiten Druckluftspeicher 12 in den dritten Luftkreis 9 einströmen kann, welcher der Feststellbremse 10 zugeordnet ist. Dadurch wird ein oder mehrere (nicht dargestellte) Federspeicher druckbeaufschlagt, wodurch die Feststellbremse 10 gelöst wird. Dieser Vorgang wird beispielsweise dadurch ausgelöst, dass der Fahrer eines Nutzfahrzeugs in der Fahrerkabine einen Handbremshebel in Löserichtung betätigt. Die Betriebsbremse 8 ist durch den Druck im ersten Luftkreis 6 und zweiten Luftkreis 7 zu diesem Zeitpunkt bereits betriebsbereit.
Bei der Durchströmung des Doppelrückschlagventils 13 durch den Luftmassenstrom der Druckluft konnte es bisher zu einer Schwindungsanregung der Feder 24 kommen, wodurch Federwindungen 30 der Feder 24 aneinander schlagen und in der Folge Störgeräusche verursachen konnten, die in die Fahrerkabine übertragen und vom Fahrer als unangenehm empfunden werden. Dies lässt sich nun verhindern, indem ein Dämpfungsmittel 31, 34 in die Feder 24 eingebracht beziehungsweise an der Feder 24 angebracht ist. Schon dadurch, dass das Dämpfungsmittel 31, 34 lediglich partiell, nämlich in dem axialen Freiraum 29 zwischen den beiden Ventilschließkörpern 20, 22 positioniert ist, kann eine Schwingungsanregung der Feder 24 und ein Aneinanderschlagen von Federwindungen 30 verhindert oder zumindest erheblich gedämpft werden.
Die 4a und 4b zeigen beispielhaft eine Ausführungsform eines ersten Dämpfungsmittels 31. Das erste Dämpfungsmittel 31 ist als ein Gestrick ausgebildet, welches aus Polyethylenterephthalat (PET) hergestellt ist und weist eine zylindrische Form auf.
In Fig. 5a und 5b ist erkennbar, dass der Außendurchmesser 32 des Dämpfungsmittels 31 etwa 1% bis 2% größer ist als der Innendurchmesser 33 der Feder 24. Das Dämpfungsmittel 31 ist in den axialen Freiraum 29 zwischen den beiden Ventilschließkörpern 20, 22 (3), in einem mittleren Windungsabschnitt 36 in die Feder 24 eingeklemmt und erstreckt sich dort über etwa drei Federwindungen. Dies hat den Vorteil, dass der Windungshub durch das Dämmmaterial nur wenig beeinträchtigt wird.
Die 6 zeigt beispielhaft eine Ausführungsform eines zweiten Dämpfungsmittels 34 Dieses Dämpfungsmittel 34 ummantelt den Federdraht 35 der Feder 24. In diesem Ausführungsbeispiel sind im mittleren Windungsabschnitt 36 etwa zwei bis drei Federwindungen 30 ummantelt. Die Ummantelung besteht beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff. Die Schichtdicke der Ummantelung soll vorzugsweise nicht mehr als 50% des Federdrahtdurchmessers betragen. Dies hat den Vorteil, dass der Windungshub im ummantelten Bereich nur wenig beeinträchtigt wird. Die Ummantelung kann mit einem Heißkleber mit dem Federdraht 35 verklebt oder durch Erhitzen als ein Schrumpfschlauch ausgeführt werden, um ein Wandern oder Verrutschen der Ummantelung auf dem Federdraht 35 im Betrieb auszuschließen.
Die beispielhaft angeführten Dämpfungsmittel 31, 34 können jeweils eine Geräuschentwicklung durch die Feder 24 im Betrieb der Luftaufbereitungseinheit 1 wirkungsvoll dämpfen oder verhindern. Vorgegebene Spezifikationen des Doppelrückschlagventils 13 werden durch die Dämpfungsmittel 31, 34 allenfalls marginal beeinflusst.
Bezugszeichenliste

1: Luftaufbereitungseinheit
2: Mehrkreisschutzventil
3: Lufttrockener
4: Steuereinheit
5: Druckspeichereinheit
6: Erster Luftkreis
7: Zweiter Luftkreis
8: Betriebsbremse
9: Dritter Luftkreis
10: Feststellbremse
11: Erster Druckluftspeicher
12: Zweiter Druckluftspeicher
13: Doppelrückschlagventil
14: Erste Sperrrichtung
15: Zweite Sperrrichtung
16: Strömungsrichtung
17: Erstes Rückschlagventil
18: Zweites Rückschlagventil
19: Erster Ventilsitz
20: Erster Ventilschließkörper
21: Zweiter Ventilsitz
22: Zweiter Ventilschließkörper
23: Federeinrichtung
24: Feder
25: Erstes Federende
26: Erster Kragen
27: Zweites Federende
28: Zweiter Kragen
29: Axialer Freiraum
30: Federwindung

31: Erstes Dämpfungsmittel
32: Außendurchmesser des ersten Dämpfungsmittels 31
33: Innendurchmesser der Feder 24
34: Zweites Dämpfungsmittel
35: Federdraht
36: Windungsabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011107490 A1 [0004, 0033]

Claims

Doppelrückschlagventil (13), beispielsweise in einem Mehrkreisschutzventil (2) einer Luftaufbereitungseinheit (1), welches ein erstes Rückschlagventil (17) mit einem ersten Ventilsitz (19) und einem ersten Ventilschließkörper (20), ein zweites Rückschlagventil (18) mit einem zweiten Ventilsitz (21) und einem zweiten Ventilschließkörper (22), sowie eine Federeinrichtung (23) mit mindestens einer Feder (24) aufweist, wobei die Federeinrichtung (23) den ersten Ventilschließkörper (20) in einer ersten Sperrrichtung (14) zum Sperren eines ersten Luftkreises (6) der Luftaufbereitungseinheit (1) gegen den ersten Ventilsitz (19) belastet, wobei die Federeinrichtung (23) den zweiten Ventilschließkörper (22) in einer zweiten Sperrrichtung (15) zum Sperren eines zweiten Luftkreises (7) der Luftaufbereitungseinheit (1) gegen den zweiten Ventilsitz (21) belastet, und mit dem mindestens ein dritter Luftkreis (9) der Luftaufbereitungseinheit (1) in einer Strömungsrichtung (16) eines Luftmassenstroms unter Überwindung der Federlast des ersten Rückschlagventils (17) mittels einer Druckluftbeaufschlagung aus einem dem ersten Luftkreis (6) zugehörigen ersten Druckluftspeicher (11) und/oder unter Überwindung der Federlast des zweiten Rückschlagventils (18) mittels einer Druckluftbeaufschlagung aus einem dem zweiten Luftkreis (7) zugehörigen zweiten Druckluftspeicher (12) freigegeben werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass an der Federeinrichtung (23) ein Dämpfungsmittel (31, 34) zur Verhinderung oder Dämpfung von Störgeräusche verursachenden Stößen oder Schwingungen der Federeinrichtung (23), welche durch den Luftmassenstrom beim Öffnen und/oder beim Durchströmen des ersten Rückschlagventils (17) und/oder des zweiten Rückschlagventils (18) erzeugt oder angeregt werden können, angeordnet ist.
Doppelrückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (23) eine für beide Rückschlagventile (17, 18) gemeinsame Feder (24) aufweist, welche als eine Schraubendruckfeder ausgebildet ist und beide Rückschlagventile (17, 18) in einer Schließposition hält, wobei ein erstes Federende (25) den ersten Ventilschließkörper (20) gegen den ersten Ventilsitz (19) belastet und ein zweites Federende (27) den zweiten Ventilschließkörper (22) gegen den zweiten Ventilsitz (21) belastet, wobei die Feder (24) die beiden Ventilschließkörper (20, 22) radial umgibt, wobei zwischen den beiden Ventilschließkörpern (20, 22) ein variabler axialer Freiraum (29) vorhanden ist, welcher von der Feder (24) überbrückt ist, wobei in diesem Freiraum (29) ein Dämpfungsmittel (31, 34) angeordnet ist, derart, dass ein in dem Freiraum (29) gelegenen mittlerer Windungsabschnitt (36) von Federwindungen (30) mittels des Dämpfungsmittels (31, 34) schwingungs- und/oder stoßgedämpft ist.
Doppelrückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Dämpfungsmittel (31) als ein aus einem Gestrick gebildeter zylindrischer Körper ausgebildet ist, der innerhalb des axialen Freiraums (29) zwischen den beiden Ventilschließkörpern (20, 22) in die Feder (24) eingeklemmt angeordnet ist, und dabei den Innendurchmesser (33) der Feder (24) mit Übermaß ausfüllt.
Doppelrückschlagventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Dämpfungsmittel (34) als eine Ummantelung ausgebildet ist, welche den Federdraht (35) der Feder (24) in dem mittlerer Windungsabschnitt (36) fest ummantelt, wobei die Schichtdicke der Ummantelung den halben Federdrahtdurchmesser nicht übersteigt.
Doppelrückschlagventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dämpfungsmittel (34) mit dem Federdraht (35) verklebt oder auf den Federdraht (35) aufgeschrumpft ist.
Doppelrückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfungsmittel (31, 34) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.
Doppelrückschlagventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfungsmittel (31, 34) aus Polyethylenterephthalat (PET) besteht.
Doppelrückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfungsmittel (31, 34) aus einem Elastomer besteht.
Doppelrückschlagventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfungsmittel (31, 34) aus Kautschuk besteht.
Luftaufbereitungseinheit (1), mit mindestens einem Doppelrückschlagventil (13), beispielsweise für eine Druckluftanlage eines Nutzfahrzeugs, welches innerhalb eines Mehrkreisschutzventils (2) der Luftaufbereitungseinheit (1) angeordnet ist und die Merkmale von wenigstens einem der vorherigen Ansprüche aufweist.