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Die Erfindung betrifft eine Entlüftungskappe an einem Magnetventil in Druckluftanlagen, beispielsweise für Fahrzeuge, mit einem Dichtelement, welches an einem Trägerelement angeordnet ist, wobei das Trägerelement an einem axialen Ende eines Auslassrohres des Magnetventils und das Dichtelement im Bereich des axialen Endes des Auslassrohres angeordnet ist.
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Ein derartiges Magnetventil ist unter der Bezeichnung CVM 472 172 001 in einer Produktbeschreibung der Anmelderin veröffentlicht. Es handelt sich dabei um ein belüftendes und entlüftendes 3/2-Wege-Magnetventil. Eine von einem Luftbehälter kommende Vorratsleitung ist an einem Anschluss angeschlossen, und ein als Ventilkörper ausgebildeter Magnetanker hält durch die Kraft einer Druckfeder einen Einlass geschlossen. Bei Stromzuführung zu einer Magnetspule bewegt sich der Anker nach oben, ein Auslass wird geschlossen und der Einlass geöffnet. Die Vorratsluft strömt nun vom Einlassanschluss zum Auslassanschluss und belüftet eine Arbeitsleitung. Nach Unterbrechung der Stromzufuhr der Magnetspule bewegt die Druckfeder den Anker in seine Ausgangsstellung zurück. Dabei werden der Einlass geschlossen sowie der Auslass geöffnet, und die Arbeitsleitung wird über einen Raum und eine Entlüftungskappe entlüftet. In der Entlüftungskappe ist ein Membranventil aus einem Elastomermaterial angeordnet, das verhindern soll, dass Feuchtigkeit und Spritzwasser in das Magnetventil eindringen.
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Die Entlüftungskappe kann von einem Geräuschdämpfer umgeben sein, wie er in der
DE 10 2009 029 968 A1 der Anmelderin beschrieben ist. Innerhalb des Geräuschdämpfergehäuses ist ein Dämpfungsmittel angeordnet, welches ein gewickelt angeordnetes Dämpfungsmaterial, beispielsweise ein Dämpfungsvlies oder ein Dämpfungsgestrick umfassen kann. Das Magnetventil CVM 472 172 001 hat sich im Betrieb bewährt, ist aber noch verbesserungsfähig hinsichtlich der Entlüftungsgeschwindigkeit, der Geräuschentwicklung und einer dauerhaften Abdichtung gegen in das Magnetventil eindringendes Wasser, ohne dass dadurch die vorgesehene Gebrauchsdauer des Magnetventils beeinträchtigt wird.
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Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Entlüftungskappe an einem Magnetventil in Druckluftanlagen, insbesondere für Fahrzeuge, vorzustellen, die ein schnelles Entlüften mit möglichst geringer Geräuschentwicklung ermöglicht, dabei eine gute Abdichtung gegen in das Magnetventil eindringendes Wasser gewährleistet, eine lange Gebrauchsdauer ohne vorzeitige Materialermüdung aufweist und sich kostengünstig herstellen lässt.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Entlüftungskappe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieser Entlüftungskappe sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Demnach betrifft die Erfindung eine Entlüftungskappe an einem Magnetventil in Druckluftanlagen, beispielsweise für Fahrzeuge, mit einem Dichtelement, welches an einem Trägerelement angeordnet ist, wobei das Trägerelement an einem axialen Ende eines Auslassrohres des Magnetventils und das Dichtelement im Bereich des axialen Endes des Auslassrohres angeordnet ist.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei dieser Entlüftungskappe vorgesehen, dass das Dichtelement als eine das Trägerelement radial und axial übergreifende Kappe ausgebildet ist, welche einen sich koaxial erstreckenden, kreisförmigen Bord aufweist, dass der Bord an seiner, seinem freien axialen Ende benachbarten Innenseite wenigstens eine Aufnahme für zumindest eine geometrisch komplementär ausgebildete, radial nach außen vorspringende Schnappkontur am Trägerelement aufweist, dass das Trägerelement einen koaxial angeordneten hohlzylindrischen Fortsatz aufweist, dass dieser koaxiale Fortsatz am axialen Ende des Auslassrohres befestigbar ist, und dass das Trägerelement zentrisch einen koaxialen Entlüftungspfad aufweist, welcher mit wenigstens einer Austrittöffnung über eine labyrinthartige Dichtstruktur strömungstechnisch verbunden ist.
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Das Dichtelement und das Trägerelement lassen sich kostengünstig aus einem Kunststoffmaterial im Spritzgussverfahren herstellen, auf einfache Weise zusammenfügen und am Auslassrohr des Magnetventils befestigen. Eine gute Abdichtung gegen eindringendes Wasser, insbesondere Spritzwasser, sowie eine gute Geräuschdämpfung lässt sich dadurch erreichen, dass an der zu dem Trägerelement weisenden Seite des Bodens des Dichtelements sowie an der diesem Boden zugewandten Oberseite des Trägerelements Strukturen ausgebildet sind, welche im Zusammenwirken miteinander die labyrinthartige Dichtstruktur bilden.
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Zum Zusammenfügen des Dichtelements mit dem Trägerelement können vorteilhafterweise auf der Innenseite des Bordes wenigstens zwei, vorzugsweise vier oder sechs diametral gegenüberliegende Aufnahmen für wenigstens zwei, vorzugsweise vier oder sechs geometrisch komplementäre, radial vorspringende Schnappkonturen am Trägerelement ausgebildet sein. Hierdurch lassen sich das Dichtelement und das Trägerelement durch einfaches Zusammenstecken miteinander verrasten.
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Die Positionierung des Dichtelements gegenüber dem Trägerelement beim Zusammenfügen lässt sich verbessern, wenn zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarte Schnappkonturen am Außenumfang des Trägerelements radial vorspringende Zentriervorsprünge für den Bord des Dichtelements ausgebildet sind.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass die labyrinthartigen Dichtstruktur der Entlüftungskappe durch einen zentrischen axialen Vorsprung und wenigstens einen konzentrischen, ringförmigen Vorsprung an der zum Trägerelement weisenden Seite des Bodens des Dichtelements sowie an der Oberseite des Trägerelements durch wenigstens einen konzentrischen, ringförmigen Vorsprung am Trägerelement gebildet ist.
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Außerdem kann vorgesehen sein, dass zwischen den Vorsprüngen am Boden des Dichtelements und den Vorsprüngen an der Oberseite des Trägerelements wellenförmige Strukturen ausgebildet sind, welche das Labyrinth der labyrinthartigen Dichtstruktur darstellen.
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Diese wellenförmigen Strukturen sind durch die genannten radialen Vorsprünge und die Freiräume zwischen den Vorsprüngen am Boden des Dichtelements sowie an der Oberseite des Trägerelements konstruktiv vorgesehen sein, oder diese Freiräume lassen sich durch die zu entlüftende Druckluft öffnen.
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Ein schnelles Entlüften mittels des erfindungsgemäßen Magnetventils mit geringer Geräuschentwicklung lässt sich auch dadurch erreichen, dass die die wenigstens eine Austrittsöffnung für die zu entlüftende Druckluft am Trägerelement zwischen den radial vorspringenden Schnappkonturen und/oder zwischen den radial vorspringenden Zentriervorsprüngen angeordnet sind.
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Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Austrittsöffnung für die zu entlüftende Druckluft am sich koaxial erstreckenden Bord des kappenförmigen Dichtelements ausgebildet ist.
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Eine weitere Alternative sieht vor, dass die wenigstens eine Austrittsöffnung für die zu entlüftende Druckluft radial außen am Boden des kappenförmigen Dichtelements ausgebildet ist.
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Die eingangs erwähnte Aufgabe wird des Weiteren durch die Verwendung der Entlüftungskappe an einem Magnetventil nach einem der Ansprüche in Verbindung mit Druckluftbremssystemen, Schaltgetriebebetätigungsvorrichtungen und/oder Luftfeder- und Achsanhebesystemen für Fahrzeuge gelöst.
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Eine weitere Lösung der eingangs erwähnten Aufgaben besteht aus einem Kraftfahrzeug mit einer Entlüftungskappe an einem Magnetventil nach einem der Ansprüche in einer Druckluftanlage in Form eines Druckluftbremssystems, einer Schaltgetriebebetätigungsvorrichtung und/oder eines Luftfeder- und Achsanhebesystems.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt
- 1 eine Axialschnittansicht eines gattungsgemäßen Magnetventils der Anmelderin mit einer daran angesetzten, erfindungsgemäßen Entlüftungskappe,
- 2 einen Axialschnitt durch die Entlüftungskappe gemäß 1, welche ein auf einem Trägerelement aufgesetztes kappenförmiges Dichtelement aufweist, in einer ersten Ausführungsform,
- 3 eine isometrische Darstellung des Trägerelements gemäß 2 schräg von oben,
- 4 eine Seitenansicht des Trägerelements, und
- 5 einen Axialschnitt durch die Entlüftungskappe gemäß 1, welche ein auf einem Trägerelement aufgesetztes kappenförmiges Dichtelement aufweist, in einer zweiten Ausführungsform.
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Das in 1 dargestellte Magnetventil 1 weist ein Gehäuse 1a mit einem Anschluss 2 für eine Vorratsleitung zu einem nicht dargestellten Luftbehälter und einem Anschluss 2a für eine Arbeitsleitung zu einem nicht dargestellten Arbeitszylinder auf.
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Ein als Ventilkörper ausgebildeter Magnetanker 3 ruht unter der Wirkung einer Druckfeder 5 dichtend auf einem Einlass 4 für Druckluft in das Gehäuse 1a, der in der dargestellten Stellung geschlossen ist. Über einen Steckanschluss 7 am Gehäuse 1a lässt sich eine elektrische Verbindung zu einer den Magnetanker 3 umgebende Magnetspule 6 herstellen und diese gesteuert mit einer elektrischen Spannung beaufschlagen. Dies ist gemäß 1 gerade nicht der Fall, so dass einerseits der Einlass 4 geschlossen ist und andererseits ein Auslass 8 in einem Auslassrohr 10 geöffnet ist. Hierdurch kann Druckluft von der Arbeitsleitung 2a durch einen Raum 9 zwischen der Magnetspule 6 und dem Magnetanker 3, durch das Auslassrohr 10 und eine Entlüftungskappe 11.1 ins Freie abströmen. Wird die Magnetspule 6 über den Steckanschluss 7 gesteuert mit elektrischer Spannung beaufschlagt, so wird der als Ventilkörper ausgebildete Magnetanker 3 angehoben, verschließt den Auslass 8 und öffnet den Einlass 4, so dass Druckluft vom Anschluss 2 für die Vorratsleitung zum Anschluss 2a für die Arbeitsleitung und von dort zu einem nicht dargestellten Arbeitszylinder strömen kann.
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Eine erste Ausführungsform der Entlüftungskappe 11.1 gemäß 1 ist in 2 in einem schematischen Längsschnitt dargestellt. Sie weist ein Dichtelement 12 in Form einer topfförmigen Kappe mit einem planen Boden 12a und einem sich koaxial zur geometrischen Längsachse der Entlüftungskappe 11.1 erstreckenden ringförmigen Bord 13 auf. Der Bord 13 weist an seiner radialen Innenseite 14 wenigstens eine Aufnahme 15, vorzugsweise sechs gleichmäßig über den Innenumfang verteilte Aufnahmen 15 auf, die dazu dienen, geometrisch komplementäre, radial vorspringende Schnappkonturen 19 eines Trägerelement 18 der Entlüftungskappe 11.1 in entsprechender Anzahl aufzunehmen.
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Die Schnappkonturen 19 wirken mit den Aufnahmen 15 an der radialen Innenseite 14 des Bordes 13 des Dichtelements 12 im Sinne einer einfach zu montierenden Schnappverbindung zusammen. Sofern nur eine Aufnahme 15 am Bord 13 vorhanden ist, handelt es sich vorzugsweise um eine an der radialen Innenseite des Bords 13 ausgebildete Ringnut, in welche die Schnappkonturen 19 des Trägerelements 18 einrasten können.
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Die 3 und 4 verdeutlichen als Ausführungsbeispiel, dass das Trägerelement 18 an seinem Außenumfang zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarten Schnappkonturen 19 radial vorspringende Zentriervorsprünge 22 aufweist, an denen sich der axiale Bord 13 des Dichtelements 12 radial abstützen kann. Sofern als einzige Aufnahme 15 die erwähnte Ringnut an der radialen Innenseite des Bords 13 ausgebildet ist, können die abstehenden Zentriervorsprünge 22 an dem Trägerelement 18 entfallen, denn die in eine solche Ringnut eingreifenden Schnappkonturen 19 positionieren das Dichtelement 12 zumindest ausreichend am Trägerelement 18.
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Zudem zeigt 3, dass die Austrittsöffnungen 26 für die zu entlüftende Druckluft am Trägerelement 18 gemäß einer ersten Ausführungsform zwischen den radial vorspringenden Schnappkonturen 19 und/oder zwischen den radial vorspringenden Zentriervorsprüngen 22 ausgebildet sind.
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Das Trägerelement 18 weist zudem einen koaxialen, hohlzylindrischen Fortsatz 20 auf. Das freie axiale Ende des hohlzylindrischen Fortsatzes 20 ist mit axialen Schlitzen 20a versehen, die das Ansetzen der Entlüftungskappe 11.1 am freien axialen Ende 10a des Auslassrohres 10 des Magnetventils 1 erleichtern, aber dennoch einen festen Sitz der Entlüftungskappe 11.1 am Magnetventil 1 gewährleisten.
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Wie 2 zeigt, weist das Trägerelement 18 an seinem zum Dichtelement 12 nahen Abschnitt radial innen einen zentralen, sich axial erstreckenden Entlüftungspfad 21 auf, der in einen labyrinthartigen Raum (Dichtstruktur 25) mündet.
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An der in Richtung zum Trägerelement 18 weisenden Innenseite 14 des Bodens 12a des Dichtelements 12 ist zentrisch über der Mündung des Entlüftungspfades 21 ein zentraler axialer Vorsprung 16 ausgebildet, welcher von einem dazu konzentrischen, sich axial zum Trägerelement 18 erstreckenden ringförmigen Vorsprung 17 umgeben ist. Dieser ringförmige Vorsprung 17 am Dichtelement 12 ragt in eine ringförmige Einsenkung, welche zwischen zwei ringförmigen Vorsprüngen 23, 24 ausgebildet sind, die an der zum Dichtelement 12 weisenden Oberseite des Trägerelements 18 ausgebildet sind. Dadurch ist für durch die Entlüftungskappe 11.1 abströmende Druckluft ein wellenförmiger Strömungsweg geschaffen, der in 2 als die schon erwähnte labyrinthartige Dichtstruktur 25 erkennbar ist. Zum Verlassen dieser labyrinthartigen Dichtstruktur 25 gelangt die Druckluft über die genannten Austrittsöffnungen 26 in die überdrucklose Umgebung, wobei diese Austrittsöffnungen 26 hier zwischen dem Trägerelement 18 und dem Bord 13 des topfförmigen Dichtelements 12 ausgebildet sind.
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Die Übergänge vom zentralen Entlüftungspfad 21 zu einem ersten ringförmigen axialen Vorsprung 23 an dem Trägerelement 18 und von dort zum zweiten ringförmigen Vorsprung 24 am Trägerelement 18 sind ebenfalls abgerundet, wodurch die wellenförmige Strukturen zwischen dem Dichtelement 12 und dem Trägerelement 18 besonders strömungsgünstig ausgebildet sind, welche von nach radial außen abströmender Druckluft überwunden werden müssen.
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Die wellenförmige, labyrinthartige Dichtstruktur 25 kann auch durch rechteckige oder dreieckige Vorsprünge 16, 17 am Dichtelement 12 und entsprechend geometrisch komplementäre ringförmige axiale Vorsprünge 23, 24 am Trägerelement 18 gebildet sein, wenn dies aus fertigungstechnischen oder funktionstechnischen Gründen erforderlich erscheint. Auch können mehr als die in 2 dargestellten, konzentrischen Vorsprünge 16, 17, 23, 24 vorgesehen sein.
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5 zeigt einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Entlüftungskappe 11.2 in einer zweiten Ausführungsform, welche ebenfalls ein auf einem Trägerelement 18 aufgesetztes kappenförmiges Dichtelement 12 aufweist. Diese Entlüftungskappe 11.2 unterscheidet sich von der Entlüftungskappe 11.1 gemäß 2 dadurch, dass wenigstens eine Austrittsöffnung 30, 31 an dem Dichtelement 12 ausgebildet ist und nicht an dem Trägerelement 18. Gemäß einer ersten Variante ist wenigstens eine Austrittsöffnung 30 an dem sich koaxial zur geometrischen Längsachse der Entlüftungskappe 11.2 erstreckenden Bord 13 ausgebildet. Diese wenigstens eine Austrittsöffnung 30 erstreckt sich dabei von radial innen nach radial außen. Gemäß einer zweiten, ebenfalls in 5 dargestellten Variante, ist wenigstens eine Austrittsöffnung 31 im Bereich des radialen Endes des Bodens 12a des kappenförmigen Dichtelements 12 ausgebildet. Diese wenigstens eine Austrittsöffnung 31 erstreckt sich von axial innen nach axial außen. Erkennbar ist bei beiden Varianten dieser zweiten Ausführungsform einer Entlüftungskappe 11.2 das Trägerelement 18 außerdem geometrisch einfacher ausgebildet, denn ein zweiter ringförmiger Vorsprung 24 am Trägerelement 18 ist bei dieser Entlüftungskappe 11.2 nicht zwingend notwendig.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Magnetventil
- 1a
- Gehäuse
- 2
- Anschluss für eine Vorratsleitung von einem Luftbehälter
- 2a
- Anschluss für eine Arbeitsleitung zu einem Arbeitszylinder
- 3
- Als Ventilkörper ausgebildeter Magnetanker
- 4
- Einlass
- 5
- Druckfeder
- 6
- Magnetspule
- 7
- Steckanschluss
- 8
- Auslass
- 9
- Raum
- 10
- Auslassrohr
- 10a
- Ende des Auslassrohrs
- 11.1
- Entlüftungskappe (erste Ausführungsform)
- 11.2
- Entlüftungskappe (zweite Ausführungsform)
- 12
- Dichtelement in Form einer Kappe
- 12a
- Boden des Dichtelements
- 13
- Axialer Bord des Dichtelements
- 14
- Innenseite des axialen Bordes
- 15
- Aufnahme für eine Schnappkontur
- 16
- Zentraler, axialer Vorsprung am Dichtelement, Struktur
- 17
- Ringförmiger Vorsprung am Dichtelement, Struktur
- 18
- Trägerelement
- 19
- Radial vorspringende Schnappkontur am Trägerelement
- 20
- Koaxialer, hohlzylindrischer Fortsatz am Trägerelement
- 20a
- Schlitze am freien Ende des zylindrischen Fortsatzes
- 21
- Zentraler Entlüftungspfad im Trägerelement
- 22
- Radial vorspringende Zentriervorsprünge
- 23
- Erster ringförmiger Vorsprung am Trägerelement, Struktur
- 24
- Zweiter ringförmiger Vorsprung am Trägerelement, Struktur
- 25
- Labyrinthartige Dichtstruktur
- 26
- Austrittsöffnungen
- 30
- Austrittsöffnung am Bord 13 des kappenförmigen Dichtelements
- 31
- Austrittsöffnung am Boden 12a des kappenförmigen Dichtelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009029968 A1 [0003]
