DE4344624A1

DE4344624A1 - Rückschlagventil

Info

Publication number: DE4344624A1
Application number: DE19934344624
Authority: DE
Inventors: Kenneth D Kloosterman; John Barlow
Original assignee: Exel Industries SA; Excel Industries Inc
Current assignee: Dura Operating LLC
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1994-06-30
Also published as: USRE37090E1; US5291916A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Ventile und insbesondere in Ver brennungsmotoren verwendete Rückschlagventile gemäß dem Oberbe griff des Anspruches 1.

In Verbrennungsmotoren werden Luftdurchflußleitungen dazu verwen det, für Kraftfahrzeug-Untersysteme wie etwa die Bremsen, ein Auto matikgetriebe und dergleichen eine Unterdruckerzeugungshilfe zu schaffen. Diese Systeme verwenden oftmals Rückschlagventile, die sich in der Luftdurchflußleitung befinden und verhindern, daß ein im Unter system erzeugter Gegendruck den Motor erreicht. Ein typisches Rück schlagventil dieser Art ist aus dem Patent US 3,889,710 bekannt.

In Rückschlagventilen des Standes der Technik sind entweder ein Luftweg mit gleichmäßigem Durchmesser oder mehrere Ventile und Schläuche verwendet worden, in denen ein Venturi-Effekt erzeugt wird und die als Unterdruckverstärker für das Untersystem wirken, dem sie zugeordnet sind. Die räumlichen Beschränkungen im Kraftfahrzeug- Motorraum schließen die Verwendung eines Systems mit mehreren Ventilen und Schläuchen nahezu aus, andererseits haben Luftwege mit gleichmäßigem Durchmesser des Standes der Technik nicht die erhöhte Leistungsverstärkung schaffen können, die für die Implementierung der Bremsen oder anderer Untersysteme gewünscht ist.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte Rückschlagventil-Anordnung zu schaffen.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rück schlagventil für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, das als Unter druckverstärker für unterdruckgestützte Untersysteme wirkt.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rück schlagventil für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, das wirksam und wirtschaftlich ist und eine lange Lebensdauer besitzt und das den noch die Anforderungen eines sehr begrenzten Raums im Kraftfahr zeug-Motorraum erfüllt.

Diese Aufgaben werden bei einem Rückschlagventil der gattungsgemä ßen Art erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale.

Die vorliegende Erfindung schafft ein als Unterdruckverstärker wir kendes Rückschlagventil, das in einer Leitung zwischen dem Luftan saugkrümmer und dem Bremskraftverstärker angeordnet ist. Das Rück schlagventil enthält drei oder mehr Anschlüsse, die über Schläuche mit dem Luftansaugkanal, mit dem Motorblock und mit einem oder mehre ren Fahrzeug-Untersystemen verbunden sind. Venturi-Rohre im Ven tilkörper verbinden die verschiedenen Anschlüsse, um für das Unter system eine Unterdruck-Verstärkungswirkung zu schaffen. Ein gemein samer konkaver Ventilsitz und ein Plattenventil dienen dazu, zu verhin dern, daß der Gegendruck vom Untersystem zwischen dem Luftan saugkrümmer und dem Motorblock in die Hauptleitung eintritt.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die sich auf bevorzugte Ausführungsfor men der vorliegenden Erfindung beziehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausfüh rungsform mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Rückschlagventils;

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 in Fig. 1; und

Fig. 3 eine Draufsicht des unteren Ventilanschlusses.

Die im folgenden beschriebene bevorzugte Ausführungsform der Erfin dung soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarte genaue Form einschränken. Sie ist gewählt worden und wird beschrie ben, um dem Fachmann die Prinzipien der Erfindung, deren Anwen dung und deren praktischen Gebrauch zu erläutern, damit er ihren Leh ren folgen kann.

In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 10 allgemein das Rückschlagventil dieser Erfindung. Dieses Rückschlagventil 10 wird normalerweise in einem Verbrennungsmotor in der Luftdurchflußlei tung zwischen dem Motorblock und dem Luftansauganschluß am Kraft stoffmischungsanschluß, üblicherweise einem Vergaser oder einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung verwendet. Um der Einfachheit willen sind der Motor, der Vergaser, die Schlauchverbindungen und die Untersysteme nicht gezeigt, wobei diese Kanäle selbstverständlich in den Verbrennungsmotoren nahezu sämtlicher Fahrzeuge vorgefunden werden.

Das Luftdurchflußsystem in einem typischen Verbrennungsmotor arbei tet nach dem Prinzip, daß im Motorbetrieb ein partialer Unterdruck er zeugt wird, durch den Luft durch den Luftansaugkanal des Vergasers oder der Kraftstoffeinspritzeinrichtung angesaugt wird, um die richtige Kraftstoffverbrennung zu unterstützen. Von diesem Unterdruck hat sich herausgestellt, daß er unterdruckgestützte Untersysteme im Fahrzeug, vor allem die Bremsen, ein Automatikgetriebe und neuerdings Klimaanlagen unterstützen kann. Das Rückschlagventil 10 stellt die Verbindung zwischen dem Hauptluftweg und dem Untersystem her und dient dazu, zu verhindern, daß der Gegendruck vom Untersystem den Luftdurchfluß durch den Hauptluftweg stört.

Das in den Zeichnungen gezeigte Rückschlagventil 10 enthält einen im wesentlichen einteiligen Ventilkörper 12, der vorzugsweise aus einer oberen Ventilhälfte 14 und einer unteren Ventilhälfte 16 gebildet ist. Die Bezeichnungen "obere Hälfte" und "untere Hälfte" dienen lediglich der Erläuterung und stellen für die Orientierung des Ventils im Motor raum keinerlei Einschränkung dar. Vorzugsweise wird die obere Ven tilhälfte 14 mit der unteren Ventilhälfte 16 vor dem Gebrauch durch Ultraschallschweißen, Erwärmen oder ein anderes herkömmliches Ver fahren verbunden.

Die untere Ventilhälfte 16 enthält einen Lufteinlaß 18 sowie einen Luf tauslaß 20, die über den Luftdurchgang 22 in einer direkten Luftströ mungsverbindung stehen. Bei einer typischen Verwendung eines Ver brennungsmotors ist der Lufteinlaß 18 über eine (nicht gezeigte) Lei tung mit dem Luftansauganschluß des Motorvergasers oder mit einem anderen Kraftstoffeinspritzelement (nicht gezeigt) verbunden. Ein Luft auslaß 20 ist vorzugsweise über eine (nicht gezeigte) Leitung mit dem Unterdruckanschluß des (nicht gezeigten) Motorblocks verbunden.

Wie gezeigt, enthält die untere Ventilhälfte 16 außerdem untere Ven tilsitze 24, 26. Jeder untere Ventilsitz 24, 26 ist durch eine ununterbro chene Außenwand 28, 29 und durch eine Bodenwand 30, 31 definiert. In jedem unteren Ventilsitz 24, 26 ist eine Bohrung 32, 33 definiert, die eine Luftströmungsverbindung mit dem Luftdurchgang 22 ermöglicht. Jede Außenwand 28, 29 kann wie gezeigt einen gestuften Bereich 58, 59 enthalten, der jeweils die Anpassung an obere Ventilsitze 25, 27, die später beschrieben werden, erleichtert. Mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Finger 34, 35 erstrecken sich von jeder Bodenwand 30, 31 einteilig nach oben und dienen dazu, ein flexibles Dichtungselement 36, 37 zu unterstützen. Der Luftdurchgang 22 besitzt eine Öffnung 38, die die Luftströmungsverbindung zwischen dem Durchgang 22 und dem Ventilsitz 24 ermöglicht.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Luftdurchgang 22 durch einen konisch zulaufenden äußeren Kanal 40, der sich vom Einlaßanschluß 18 bis zur Öffnung 38 verengt, sowie durch einen sich erweiternden Kanal 42, der von der Öffnung 38 zum Schnittpunkt des Durchgangs 22 mit dem Ventilsitz 26 verläuft, definiert. Diese Konfiguration des Durchgangs 22 ist allgemein als Venturi-Rohr bekannt, dessen Funktionen dem Fachmann wohlbekannt sind.

Die obere Ventilhälfte 14 ist so beschaffen, daß sie auf die untere Ventilhälfte 14 paßt, um so ein Rückschlagventil 10 zu ergeben. Die obere Ventilhälfte 14 enthält wie gezeigt einen Auslaß 44 und einen Auslaß 46, die durch einen Luftdurchgang 48 in eine Luftströmungs verbindung gebracht werden können. In einer typischen Anschlußan ordnung eines Verbrennungsmotors ist der Auslaß 44 über einen (nicht gezeigten) Luftschlauch mit einem (nicht gezeigten) Bremssystem ver bunden, während der Auslaß 46 entweder mit einer Kappe verschlossen ist oder mit einem weiteren Untersystem eines Fahrzeuges wie etwa ei nes (nicht gezeigten) Kompressors für eine Klimaanlage verbunden ist.

Wie gezeigt, enthält die obere Ventilhälfte 14 Ventilsitze 25, 27. Jeder obere Ventilsitz 25, 27 ist durch ununterbrochene Außenwände 50, 51 sowie durch Bodenwände 52, 53 definiert. In jedem oberen Ventilsitz 25, 27 ist eine Bohrung 54, 55 definiert, die eine Luftströmungsverbin dung mit dem Luftdurchgang 48 und den Auslässen 44, 46 ermögli chen. Die Bodenwände 52, 53 besitzen vorzugsweise wie gezeigt eine leicht konkave Konfiguration und Bohrungen 54, 55 mit einem etwas geringeren Durchmesser als der Durchmesser der Dichtungen 36, 37. Jede Außenwand 50, 51 besitzt vorzugsweise in Umfangsrichtung eine Nut 56, 57, die zu dem gestuften Bereich 58, 59 der unteren Ventilsitze 24, 26 im wesentlichen komplementär ist.

Das Rückschlagventil 10 wird durch Ausrichten der Ventilsitze 24, 26 auf die Ventilsitze 25, 27, derart, daß die gestuften Bereiche 58, 59 auf die Nuten 56, 57 ausgerichtet sind, montiert. Die Dichtungen 36, 37 werden auf den Fingern 34, 35 angeordnet, anschließend werden die Ventilteile 14, 16 aufeinandergepreßt und mittels Ultraschallschweißens oder eines anderen üblichen Verfahrens miteinander verbunden. Das bevorzugte Verfahren zum Verbinden der Ventilteile 14, 16 hängt im allgemeinen von dem für die Ventilteile verwendeten Material ab, das in dieser Ausführungsform ein im Druckguß hergestellter, feuerfester Hartkunststoff ist. Selbstverständlich können für die Bildung des Rück schlagventils 10, das nun für die im folgenden beschriebene Implemen tierung in einem Verbrennungsmotor bereit ist, ein geeigneter Kunst stoff oder ein Metall oder eine andere Verbindung verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Rückschlagventil 10 funktioniert mit der oben erwähnten Schlauchanordnung folgendermaßen: Wenn der (nicht ge zeigte) Motor in Betrieb ist, saugt er durch den Einlaß 18, den Durch gang 22 und den Auslaß 20 Luft an. Dadurch wird in den Ventilsitzen 24 bis 27 und im Durchgang 22 einen partialer Unterdruck erzeugt, wodurch die Dichtungen 36, 37 gegen die Finger 34, 35 nach unten (in Fig. 2 nach oben) gezogen werden. Aufgrund des Abstandes in Um fangsrichtung zwischen den Fingern 34, 35 (siehe Fig. 3) ist eine freie Luftströmung vom Durchgang 48 zum Durchgang 22 möglich. Der durch den Betrieb des Motors erzeugte partiale Unterdruck dient auf übliche Weise der Unterdruckerzeugungshilfe des (nicht gezeigten) Bremsen-Untersystems und falls gewünscht des (nicht gezeigten) Kli maanlagen-Untersystems.

Wenn aus irgendeinem Grund in einem Untersystem, das an einen der Auslässe 44 oder 46 angeschlossen ist, ein Gegendruck entsteht, der eine positive Luftströmung durch den Durchgang 48 zum anderen der Auslässe 46 bzw. 44 erzeugt, wird ein Gegenströmungs-Unterdruck er zeugt, der die Dichtungen 36, 37 gegen die Ventilsitz-Bodenwände 52, 53 zieht, um zu verhindern, daß der Gegenströmungs-Unterdruck die obenbeschriebene Luftströmung durch den Durchgang 22 stört. Die bis hierher beschriebene Funktion des Rückschlagventils 10 ist dem Fach mann wohlbekannt.

Wie in Fig. 2 gezeigt, erzeugen erfindungsgemäß die sich verjüngenden und erweiternden Durchgänge 40 bzw. 42 für den während des Be triebs des (nicht gezeigten) Motors erzeugten partialen Unterdruck ei nen neuen Venturi-Effekt. Aufgrund ihrer Konfigurationen gestatten die Durchgänge 40, 42 eine deutliche Geschwindigkeitszunahme bei ver ringertem Druck der durch den Durchgang 42 sich bewegenden Luft. Wegen der Verbindung des Durchgangs 22 und der Ventilsitze 24, 25 schafft eine merkliche Zunahme der durch die Ventilsitze 25, 24 und den Durchgang 48 gesaugten Luftmenge eine erhebliche Verstärkung für die Unterdruckerzeugungshilfe für die (nicht gezeigten) Untersy steme. Beispielsweise ist ein Rückschlagventil 10 in einem herkömmli chen Verbrennungsmotor geprüft worden, der normalerweise einen Druck von ungefähr 178 mm Quecksilbersäule (177,8 mm Hg) erzeugt. Der beobachtete Druck am Auslaß 44 betrug bei Verwendung des Ventils 10 ungefähr 457 mm Quecksilbersäule (457,2 mm Hg), was ei ne Zunahme von 157% bedeutet, die durch die Verwendung des Ven tils 10 mit seinen Venturi-Effekt-Durchgängen 40, 42 erzielt wird.

Selbstverständlich schränkt die obige Beschreibung durch die offenbar ten genauen Einzelheiten die Erfindung nicht ein, vielmehr kann die vorliegende Erfindung innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche abgewandelt werden.

Claims

1. Rückschlagventil, mit
einem Ventilkörper (12), der einen Lufteinlaßanschluß (18) sowie einen ersten Luftauslaßanschluß (20) aufweist, der mit dem Luf teinlaßanschluß (18) in einer Luftströmungsverbindung steht und da durch einen Luftdurchgang (22) definiert;
einem zweiten Luftauslaßanschluß (44; 46), der mit dem Luft einlaßanschluß (18) und mit dem ersten Luftauslaßanschluß (20) in ei ner Luftströmungsverbindung steht, wobei die Luft vom zweiten Luf tauslaßanschluß (44; 46) zum ersten Luftauslaßanschluß (20) angesaugt wird; und
einer Ventileinrichtung (24, 36, 25; 26, 37, 27), die zwischen dem Luftdurchgang (22) und dem zweiten Luftauslaßanschluß (44; 46) angeordnet ist, um eine Luftströmung von dem Luftdurchgang (22) durch den zweiten Luftauslaßanschluß (44; 46) zu verhindern,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Luftdurchgang (22) ein Venturi-Rohr (40, 42) enthält, das zwischen dem Einlaßanschluß (18) und dem ersten Auslaßanschluß (20) angeordnet ist und durch das die Luftströmung durch den ersten Luf tauslaßanschluß (20) erhöht wird, was eine entsprechende Erhöhung der vom zweiten Luftauslaßanschluß (44; 46) zum ersten Luftauslaßan schluß (20) angesaugten Luft zur Folge hat.

2. Rückschlagventil gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dritten Luftauslaßanschluß (46; 44), der mit dem zweiten Luftauslaßanschluß (44; 46) in einer Luftströmungsverbindung steht und dadurch einen zweiten Luftdurchgang (48) im Ventilkörper (12) definiert, wobei die Ventileinrichtung (24, 36; 26, 37) zwischen dem ersten Luftdurchgang (22) und dem zweiten Luftdurchgang (48) ange ordnet ist.

3. Rückschlagventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Ventileinrichtung einen Ventilsitz (25; 27) sowie eine fle xible Dichtungseinrichtung (36; 37) aufweist, die in dem Ventilsitz (25; 27) angeordnet ist und auf die Luft reagiert, die unter dem Einfluß ei nes äußeren Unterdrucks aus dem zweiten Luftauslaßanschluß (44; 46) austritt, und die auf dem Ventilsitz (25; 27) sitzt, um zu verhindern, daß eine Luftströmung vom Luftdurchgang (22) durch den zweiten Luftauslaßanschluß (44; 46) austritt.

4. Rückschlagventil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Ventileinrichtung einen ersten Ventilsitz (25) und einen hiervon beabstandeten zweiten Ventilsitz (27) aufweist, wobei jeder Ventilsitz (25, 27) eine flexible Dichtungseinrichtung (36, 37) enthält, die im jeweiligen Ventilsitz (25, 27) angeordnet ist und auf die Luft reagiert, die unter der Wirkung eines äußeren Unterdrucks durch den zweiten und/oder den dritten Luftauslaßanschluß (44; 46) austritt, und die auf dem zugehörigen Ventilsitz (24, 26) sitzt, um zu verhindern, daß eine Luftströmung vom ersten Durchgang (22) durch den entspre chenden zweiten oder dritten Luftauslaßanschluß (44; 46) austritt.