(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮バネ（２８）によって予荷重を受けたピストン（２６）を有し、このピストンが、長手方向中心軸（１４）に沿って移動可能にオーバーフロー弁（１０）のシリンダ（１６，１８）内に収容されている、ガス状の流体のためのオーバーフロー弁（１０）において、
ピストン下側（４０）に半径方向及び軸方向のシールをするためのシールリング（４２）が配置されていること、シールリング（４２）の半径方向外側（４８）が、半径方向のプレス嵌めを形成しつつシリンダ（１６，１８）の内側に当接すること、シールリング（４２）が、オーバーフロー弁（１０）の閉鎖状態で、圧縮バネ（２８）の予荷重によって中空シリンダ状の弁座（４４）に当接すること、及び、シールリング（４２）が、流体のための流路（８４）を解放するために、流体の所定の限界圧力を上回った後のオーバーフロー弁（１０）の開放状態で、リング間隙（８２）を形成しつつ弁座（４４）から持ち上げられていること、を特徴とするオーバーフロー弁。
【請求項２】
シールリング（４２）の外側（４８）が、ほぼ半円形の横断面形状を備えること、を特徴とする請求項１に記載のオーバーフロー弁。
【請求項３】
シールリング（４２）の下側（５０）の領域に、少なくとも部分的にリング溝（５２）が形成されていること、を特徴とする請求項１又は２に記載のオーバーフロー弁。
【請求項４】
ピストン（２６）が、長手方向中心軸（１４）に対して同軸に形成された、半径方向外に向かって開放した少なくとも１つのリング溝（４６）を備えること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のオーバーフロー弁。
【請求項５】
シールリング（４２）が、円形リング状に形成され、その半径方向内側に形成された円形の開口（５４）によって、ピストン（２６）の中空シリンダ状の突起（５６）上に収容され、この突起（５６）が、ピストン下側（４０）の領域に形成され、ピストン（２６）と一体的に結合されたピストンロッド（５８）を同軸に包囲すること、を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のオーバーフロー弁。
【請求項６】
シールリング（４２）の半径方向内側の開口（５４）が、少なくとも部分的に楔状又は直方体状の隆起（６０）によって包囲されていること、を特徴とする請求項５に記載のオーバーフロー弁。
【請求項７】
オーバーフロー弁（１０）のシリンダが、オーバーフロー弁（１０）のハウジング（１２）のポット状の空所（１６）によって構成されていること、を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のオーバーフロー弁。
【請求項８】
オーバーフロー弁（１０）のシリンダが、オーバーフロー弁（１０）のハウジング（１２）のポット状の空所（１６）内へ挿入された中空シリンダ状のシリンダインサート（１８）によって構成されていること、を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のオーバーフロー弁。
【請求項９】
圧縮バネ（２８）が、オーバーフロー弁（１０）のハウジング（１２）のカバー（３６）内に配置されていること、及び、ピストン（２６）が、圧縮バネ（２８）によって軸方向に予荷重を受けるように配置され、圧縮バネ（２８）の予荷重が、調整ネジ（３４）によって調整可能であること、を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のオーバーフロー弁。
【請求項１０】
シリンダインサート（１８）が、圧縮バネ（２８）から軸方向に離れたところにアバットメント部分（２２）を備え、このアバットメント部分の前に、流体のための入口（６２）を有する圧力制限装置（２０）が接続されていること、を特徴とする請求項８に記載のオーバーフロー弁。
【請求項１１】
ピストン（２６）を伴ったシリンダインサート（１８）と圧力制限装置（２０）が、軸方向に相前後してハウジング（１２）のポット状の空所（１６）内に配置されていること、及び、圧縮バネ（２８）を収容するための同様にポット状のカバー（３６）が、ハウジング（１２）のポット状の空所（１６）を蓋状に閉鎖すること、を特徴とする請求項８又は１０に記載のオーバーフロー弁。
【請求項１２】
シールリング（４２）が、水素化アクリロニトリルブタジエンゴムをベースにしたエラストマーから成ること、を特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のオーバーフロー弁。
【請求項１３】
自動車の圧縮空気作動のブレーキシステム内での請求項１〜１２のいずれか１項に記載のオーバーフロー弁の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮バネによって予荷重を受けたピストンを有し、このピストンが、長手方向中心軸に沿って移動可能にシリンダインサート内に収容されている、例えば自動車の圧縮空気作動のブレーキシステム内のガス状の流体のためのオーバーフロー弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーバーフロー弁は、圧縮空気技術において、例えば１つの配管内の圧力低下中に残りの圧縮空気システム内の圧力を維持するために、広範に使用される。独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０４７  ４０１号明細書からは、例えば流体用の入口及び出口を有する、圧力制限弁として形成された弁が公知である。弁の必要な開放圧力が達成されるとすぐに、開放による流体の十分に支障のない貫流を可能にするために、ピストン状のシール体が、流体圧力の影響下で、バネ要素の復元力に抗して開放位置へ移動する。開放工程の過程で、流体圧力が作用するシール体の総有効面積が同時に拡大する。この増幅効果のために、弁の改善された、特に迅速な応答が得られる。特に、シール体が、中空シリンダ状の弁ハウジング内で傾き、これにより最悪の場合にはシリンダ内で引っ掛かり、これが、状況によってはオーバーフロー弁の機能不良を生じさせることが欠点である。更に、シリンダ壁に対するシール体の半径方向のシールが存在しないことに基づいて軸方向のシールが非封止状況である場合には極僅かなリークが生じ得る。
【０００３】
更に、特別に形成された２つの別個のシールによるシリンダに対する弁体の軸方向及び半径方向のシールが行なわれ、これにより特に、部品数、組立費、構造サイズ、及びこれに伴うこのような圧力制限弁の総重量が比較的大きくなるオーバーフロー弁が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０４７  ４０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の根底にある課題は、低減された部品数とこれにより簡素化された構造的構成を有するこのようなオーバーフロー弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って本発明は、圧縮バネによって予荷重を受けたピストンを有し、このピストンが、長手方向中心軸に沿って移動可能にオーバーフロー弁のシリンダ内に収容されている、例えば自動車の圧縮空気作動のブレーキシステム内のガス状の流体のためのオーバーフロー弁に関する。提起した課題は、ピストンの下側に半径方向及び軸方向のシールをするためのシールリングが配置されていること、シールリングの半径方向外側が、半径方向のプレス嵌めを形成しつつシリンダの内側に当接すること、シールリングが、オーバーフロー弁の閉鎖状態で、圧縮バネの予荷重によって中空シリンダ状の弁座に当接すること、及び、シールリングが、流体のための流路を解放するために、流体の所定の限界圧力を上回った後のオーバーフロー弁の開放状態で、リング間隙を形成しつつ弁座から持ち上げられていること、によって解決される。
【０００７】
この構成により、半径方向のシールと軸方向のシールの両方が、ただ１つのシールリングによって得られる。例えば“ＡｉｒＺｅｔ（登録商標）”リングの形態の半径方向のシールをするための、これまで必要な特別に形成された別のシールは省略され、これにより、オーバーフロー弁の構造的構成と組立が著しく簡素化され、製造コストが低減される。予め設定した圧力限界値を流体圧力が上回った時に、オーバーフロー弁は、流体が解放された流路を十分に支障なく貫流することができるその開放位置を占める。これに対して流体圧力が所定の圧力限界値を下回った時−この場合、適切な高さのヒステリシス値を設けることができる−には、オーバーフロー弁は、流路が遮断されたその閉鎖位置に切り替わる。別に以下で更に立ち入る、加えて、本発明の実施形態に従ってオーバーフロー弁のハウジングのポット状の空所内へ挿入することができるシリンダインサート（シリンダブッシュ）により、オーバーフロー弁のハウジングの製造精度への要求が、著しく低減される。
【０００８】
オーバーフロー弁の好ましい形成の場合、シールリングの半径方向外側が、ほぼ半円形の横断面形状を備える。シールリングの外側の半円形の横断面形状により、シリンダインサートの内壁に対して比較的少ない接触面積が得られ、これにより、これら両摩擦相手の間の摩擦が低減され、オーバーフロー弁の応答特性が更に最適化されている。
【０００９】
他の有利な発展形では、シールリングの軸方向下側の領域に、少なくとも部分的にリング溝が形成されている。これにより、特にシールリングが半径方向に若干過大寸法を有する場合に、取付け状態でシールリング内に、例えばその外側の領域内の摩耗のような生じ得る摩耗発生をシールリングの半径方向の膨張によって補償し、これによりオーバーフロー弁の寿命を向上させることを可能する半径方向の加圧もしくは荷重作用が生じる。
【００１０】
他の形成によれば、ピストンが、長手方向中心軸に対して同軸に形成された、半径方向外に向かって開放した少なくとも１つのリング溝を備える。これにより、ピストンとシリンダインサートの間で有効な摩擦面が更に縮小され、オーバーフロー弁の応答特性が付加的に改善されている。これにより同時に、ピストンの質量を比較的小さくともつことができる。
【００１１】
別の形成では、シールリングが、円形リング状に形成され、その半径方向内側に形成された円形の開口によって、ピストンの中空シリンダ状の突起上に収容され、この突起が、ピストン下側の領域に形成され、ピストンと一体的に結合されたピストンロッドを同軸に包囲する。これにより、シールリングは、オーバーフロー弁の長手方向中心軸に対して正確に調心され、同時に、ピストンにおけるシールリングの確実な機械的な座が付与されている。
【００１２】
他の発展形では、シールリングの半径方向内側の開口が、少なくとも部分的に楔状又は直方体状の隆起によって包囲されている。この隆起は、組立状態で、実質的にピストンの突起に沿って軸方向に延在する。シールリングの半径方向内側の開口のこの機械的な周縁補強部により、ピストン下側のピストンの突起に対するシールリングの確実な固定座が付与されている。
【００１３】
更に、圧縮バネが、オーバーフロー弁の場合によってはポット状のカバー内に配置されていること、及び、ピストンが、圧縮バネによって軸方向に予荷重を受けるように配置され、圧縮バネの予荷重が、圧縮バネに作用する調整ネジによって調整可能である。これにより、オーバーフロー弁が解放状態に移行する流体圧力の限界値を正確かつ無段階に調整することができる。
【００１４】
その壁にピストンを半径方向に支持し、ピストンを移動時に軸方向にガイドするオーバーフロー弁のシリンダは、第１の実施形態によれば、オーバーフロー弁のハウジングの既に言及したポット状の空所によって構成することができる。これに対して選択的に、オーバーフロー弁のシリンダが、オーバーフロー弁のハウジングのポット状の空所内へ挿入されかつピストンをガイドする中空シリンダ状のシリンダインサートによって構成されている。この最後のバリエーションは、オーバーフロー弁のハウジングのポット状の空所の実質的に安価な加工を可能にする。
【００１５】
形成に応じて、シリンダインサートが、圧縮バネから軸方向に離れたところにアバットメント部分を備え、このアバットメント部分の前に、流体のための入口を有する圧力制限装置が接続されている。この圧力制限装置により、オーバーフロー弁に最大に作用する流体圧力が制限され、これによりオーバーフロー弁及びオーバーフロー弁の後に配置された圧縮空気機器の個々の構成要素の機械的過負荷が確実に防止される。
【００１６】
他の発展形によれば、ピストンを伴ったシリンダインサートと圧力制限装置が、軸方向に上下もしくは相前後してオーバーフロー弁のハウジングのポット状の空所内に配置され、圧縮バネを収容するための同様にポット状のカバーが、ハウジングのポット状の空所を蓋状に閉鎖する。これにより、省スペースの、実質的に長手方向に延在させたオーバーフロー弁の構造形態が得られ、この構造形態は、同時に、安価な組立を許容する。ハウジング内の空所は、好ましくは製造技術的に簡単で高精度で形成可能な段付き孔によって構成されている。
【００１７】
他の形成に応じて、シリンダもしくはシリンダインサートは、流体のための少なくとも２つの出口を備える。これにより、排出すべき流体のための十分に大きい出口横断面が存在する。流体は、ガス状の媒体、特に空気である。これにより、オーバーフロー弁は、優先的に空気圧設備内で使用するために適している。
【００１８】
最後に、シールリングが、例えば水素化アクリロニトリルブタジエンゴムをベースにしたエラストマーから成ることを指摘したい。好ましくは水素化アクリロニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）が使用されることに基づいて、同時に弁座エラストマーの高い摩耗強度を備えつつオーバーフロー弁の抜群のシール作用が得られる。
【００１９】
本発明を良好に理解するために、明細書に実施例の図面が添付されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】閉鎖位置にある本発明によるオーバーフロー弁の縦断面図
【図２】少なくとも部分的に開放された位置にある図１によるオーバーフロー弁
【発明を実施するための形態】
【００２１】
例えば空気のような図してない好ましくはガス状の流体のためのオーバーフロー弁１０は、特に段付き孔の形式で長手方向中心軸１４に対して対称にハウジング１２に形成されたポット状の空所１６を有するハウジング１２を有する。この空所１６内に、シリンダインサート１８と圧力制限装置２０が軸方向に相前後して配置されている。この場合、シリンダインサート１８は、ハウジング１２のポット状の空所１６の半径方向内側に向かって突出する段の半径方向外側に、圧力制限装置２０の底から離れた端部の圧力制限装置近傍のそのアバットメント部分２２によって取り付けられている。シリンダインサート１８とハウジング１２の空所１６の間には、模範的に３つのＯリング２４，２４’，２４”が、シールのために配置されている。
【００２２】
シリンダインサート１８内には、長手方向に対して対称で実質的にシリンダ状のピストン２６が、長手方向軸１４に対して同軸に軸方向に移動可能に収容されている。ピストン２６は、圧力制限装置２０から離れたその端部において、圧縮バネ２８によってバネ力を負荷される。圧縮バネ２８の指示してない両端は、それぞれキャップ３０，３２で覆われている。上のキャップ３０は、調整ネジ３４に支持され、この調整ネジは、圧縮バネ２８の機械的な予荷重をコントロールするために使用され、長手方向中心軸１４を中心として回転可能に、蓋として使用される同様にポット状のカバー３６内に収容されている。このポット状のカバー３６により、ハウジング１２の空所３６は、バネ側を閉鎖されている。波状にされた横断面形状を有する下のキャップ３２は、ピストン２６の上側３８に支持される。両キャップ３０，３２は、特に調整バネ３４とピストン２６の間に圧縮バネ２８を位置固定及びガイドするために使用される。
【００２３】
シリンダインサート１８の利用は、確かに有利であるが、本発明により形成されたオーバーフロー弁１０の機能性のために必ずしも必要でない。この構造形態は、ここでは模範的にしか図示されていない。
【００２４】
半径方向外側のピストン下側４０に、ほぼ円形リング状のシールリング４２が当接する。シールリング４２は、オーバーフロー弁１０の図示した閉鎖状態で、圧縮バネ２８の荷重作用に基づいて、シリンダインサート１８のほぼ中空シリンダ状に形成された弁座４４に押し付けられる。弁座４４のシールリング４２側の指示してない環状の上エッジは、好ましくはほぼ半円形の横断面形状を備える。シールリング４２は、好ましくは強く負荷可能なエラストマーから、例えば水素化アクリロニトリルブタジエンゴム（“ＨＮＢＲ”）から製造されている。
【００２５】
シリンダインサート１８内でのピストン２６の滑り摩擦を更に低減するために、ピストン２６に、長方形の横断面形状を有する好ましくは環状の半径方向外に向かって開放したリング溝４６を形成することができる。
【００２６】
シールリング４２の半径方向外側４８は、図２の図で、ほぼ半円形の横断面形状を備え、好ましくは若干半径方向のプレス嵌めを形成しつつシールをするためにシリンダインサート１８の半径方向内側に当接する。
【００２７】
更に、シールリング４２の軸方向下側５０の領域、即ちシールリング４２のピストン２６とは反対の側に、四角形の、しかしながら溝底の領域を湾曲させた横断面形状を有する小さい環状のリング溝５２もしくは溝が形成されている。このリング溝５２もしくは溝により、特にオーバーフロー弁１０の開放状態で、取り付けられたシールリング４２が若干半径方向に過大寸法を有する場合には、例えばシールリング４２の外側４８の摩耗のような特に生じ得る摩耗発生をシールリングの半径方向の膨張によって補償するために、シールリングの半径方向の荷重作用を生じさせることができる。この場合、半径方向の荷重作用は、特に作用する流体圧力によって惹起される。
【００２８】
シールリング４２の半円形の外側４８は、シリンダインサート１８と協働して、オーバーフロー弁１０の半径方向のシールであり、これに対して、オーバーフロー弁１０の軸方向のシールは、弁座４４とのシールリング４２の協働により実現されている。これにより、公知のオーバーフロー弁の場合にはさもなければ必要な付加的な半径方向のシールが省略されるが、このシールは、出願人が知るオーバーフロー弁の場合には、例えば“ＡｉｒＺｅｔ（登録商標）”リングの配置によって実現されている。
【００２９】
シールリング４２は、更に、半径方向内側に配置された円形の開口５４を有し、この開口は、ピストン２６の下側の中空シリンダ状の突起５６に不動に装着され、この突起は、ピストン下側４０の領域に存在し、ピストン２６のチューブ状のピストンロッド５８を包囲する。
【００３０】
シールリング４２の機械的安定性の更なる向上のため並びにピストン２６の中空シリンダ状の突起５６上の機械的座の最適化のため、シールリング４２の円形の開口５４は、図１及び２の図示した実施例では、環状の隆起６０によって囲まれ、この隆起は、ここでは模範的に楔状の横断面形状を備え、その半径方向の厚さは、圧力制限装置２０の方向に減少する。
【００３１】
図してない流体の供給のため、圧力制限装置２０は入口６２を有し、流体の流入方向は、入口６２内の小さい白の矢印で図示されている。シリンダインサート１８のアバットメント部分２２の領域に、圧力制限装置２０に対応付けされた第１の出口６４が設けられ、シリンダインサート１８の弁座４４の領域に、オーバーフロー機能に対応付けされた流体のための第２の出口６６が設けられている。可能な流れ方向は、それぞれ小さい黒の矢印で図示されている。全部で４つの黒の矢印は、良好な図的明快さのために、符号を備えていない。言及した両出口６４及び６６に基づいて、オーバーフロー弁１０から排出すべき流体のための十分な流れ横断面が付与されている。
【００３２】
図２は、少なくとも部分的に開放された状態にある図１によるオーバーフロー弁を示す。オーバーフロー弁１０は、更にまた長手方向中心軸１４に対して中心に配置されたポット状の空所１６を有するハウジング１２を有し、空所内には、圧力制限装置２０と、下側にアバットメント部分２２が形成されたシリンダインサート１８が収容されている。シリンダインサート１８内には、圧縮バネ２８によって予荷重を受けたピストン２６が、長手方向中心軸１４に対して移動可能に収容されている。図示してない流体は、更にまた圧力制限装置２０の入口６２を介して下からオーバーフロー弁１０内へ流入する。
【００３３】
図１の図とは異なり、図２のピストン２６は、所定の限界値を上回る流体圧力に基づいて、圧縮バネ２８のバネ力に抗して大きい白の矢印の方向に軸方向に移動されている。これにより、シールリング４２は、弁座４４から完全に持ち上げられている。これにより、シールリング４２は、狭いリング間隙８２を解放するので、流体は、多数の小さい黒の矢印によって図示したように流路７４に沿って十分に支障なくオーバーフロー弁１０貫流することができる。この場合、流体は、圧力制限装置２０の領域の底側の入口６２を経てオーバーフロー弁１０内へ流入し、引き続き第１の出口６４及び第２の出口６６の領域内でこの出口から流出するために、実質的に小さい黒の矢印によって図解された流路８４に沿ってオーバーフロー弁１０を経て案内される。従って、流路８４により、入口６２は、オーバーフロー弁１０の開放状態で、両出口６４，６６と接続されている。良好な図的明快さのために、流路８４を示す多数の小さい黒の矢印は、一貫して符号８４を備えてはいない。
【００３４】
流体圧力が更に上昇すると、ピストン２６は、圧力制限装置２０がその最終位置に達し、シリンダインサート１８内の第２の弁座を介して入口６２を両出口６４，６６から切り離し、これにより出口６４，６６及びこれら出口と接続された配管内の圧力を所定の圧力に制限するまで、圧縮バネ２８の方向に更に移動する。
【００３５】
流体圧力が再び予め設定した限界値以下に低下する−この場合好ましくは振動発生を回避するために更にヒステリシス値を下回るべきである−と、前で説明した工程が逆転し、シールリング４２が、圧縮バネ２８の高いバネ力に基づいて再び弁座４４に不動に当接することになり、これにより、オーバーフロー弁１０は、閉鎖状態にある。オーバーフロー弁１０のこの閉鎖状態で、流路８４は、弁さ４４に当接するシールリング４２によって再び中断されているので、流体圧力は、オーバーフロー弁１０が場合によっては新たにその開放位置へ切り替わるまで、新たに所定の限界値までに上昇することができる。
【００３６】
ネジ内で回転可能にハウジング１２の空所１６のカバー３６に配置された調整ネジ３４により、圧縮バネ２８の予荷重を微細に調整すること、及び、これによりオーバーフロー弁１０を開放するための流体圧力の所定の限界値を正確に調整すること、ができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０                    オーバーフロー弁
１２                    ハウジング
１４                    長手方向中心軸
１６                    オーバーフロー弁のシリンダ、ハウジング内の空所
１８                    オーバーフロー弁のシリンダ、シリンダインサート
２０                    圧力制限装置
２２                    アバットメント部分
２４，２４’，２４”    Ｏリング
２６                    ピストン
２８                    圧縮バネ
３０                    上のキャップ
３２                    下のキャップ
３４                    調整ネジ
３６                    ハウジングのカバー
３８                    ピストン上側
４０                    半径方向外側のピストン下側
４２                    シールリング
４４                    弁座
４６                    ピストンの半径方向のリング溝
４８                    シールリングの外側
５０                    シールリングの下側
５２                    シールリングの下側のリング溝
５４                    シールリングの円形の開口
５６                    ピストンの中空シリンダ状の突起
５８                    ピストンロッド
６０                    シールリングの隆起
６２                    入口
６４                    第１の出口
６６                    第２の出口
８０                    矢印、ピストン２６の軸方向の変位
８２                    流路内のリング間隙
８４                    開放位置の流路
【図１】
0006346907.tif 000002
【図２】
0006346907.tif 000003