Titel : Feder für Ventilanordnung und Ventilanordnung mit einer derartigen Feder

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Feder für Ventilanordnungen in Verschlüssen von öffnungen druckgeregelter oder druckbeaufschlagter Behälter, insbesondere Kraftfahrzeugkühler, oder in Druckleitungen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus beispielsweise der EP 1 264 087 Bl ist es bei einem Verschlussdeckel für öffnungen an Behältern, insbesondere an Kraftfahrzeugkühlern bekannt, für die einzelnen hin- und herbewegbaren Ventilkörpern der Ventilanordnung zylindrisch oder spiralig gewickelte Wendelfedern zu verwenden. Derartige Wendelfedern haben eine relativ große axiale Bauform und relativ große Toleranz- und Hystereseschwankungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Feder für Ventilanordnungen der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei ihrem Einsatz in Ventilanordnungen der genannten Art weniger Bauraum in Anspruch nimmt und die ein genaueres Hystereseverhalten besitzt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Feder für Ventilanordnungen der eingangs genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Die Ausgestaltung derartiger Federn als Blattfedern ergibt in vorteilhafter Weise weniger Materialaufwand und damit weniger Platzbedarf. Außerdem ergeben sich kleinere

Fertigungstoleranzen sowie kleinere Toleranzen und besseres Hystereseverhalten bei der Druckregulierung. Des Weiteren ist

bei der Herstellung der Ausschuss wesentlich reduziert und der Preis stark verringert. Eine derartige Blattfeder kann sowohl für überdruckventile als auch für Unterdruckventile eingesetzt werden. Neben vollflächigen oder streifenförmigen Blattfedern sind solche bevorzugt, deren ortsfest fixierbarer Federbereich mit Federzungen versehen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 2 bis 6, wonach die Federzungen in unterschiedlicher Weise je nach Anwendung gerichtet sein können.

Gemäß den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 7 bis 9 können die Federzungen ganz oder teilweise entweder in einer Ebene mit dem fixierbaren Federbereich oder in diesem nach einer oder beiden Seiten axial beabstandet angeordnet sein.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung sind die Merkmale nach Anspruch 10 vorgesehen. Damit ist in besonders vorteilhafter Weise erreicht, dass die Blattfeder gleichzeitig an zwei Ventilkörpern eingesetzt werden kann, beispielsweise an einem überdruckventilkörper und an einem Unterdruckventilkörper. Damit ist eine weitere Verringerung der Bauform sowie eine weitere Preisreduzierung erreicht. Dabei können die Merkmale nach Anspruch 11 oder diejenigen nach Anspruch 12 vorgesehen sein, je nachdem ob die Ventilkörper bezüglich des fixierbaren Federbereichs radial innen und/oder radial außen angreifen.

In weiterer Ausgestaltung sind die Merkmale gemäß Anspruch 13 vorgesehen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Ventilanordnung eines Verschlusses von öffnungen druckgeregelter oder druckbeaufschlagter Behälter, insbesondere Kraftfahrzeugkühler, bei der der hin- und

herbewegbare Ventilkörper mit einer derartigen Blattfeder bestückt ist entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 14.

Vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 15 bis 21.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf einen Verschlussdeckel für öffnungen druckgeregelter oder druckbeaufschlagter Behälter, insbesondere

Kraftfahrzeugkühler gemäß den Merkmalen nach Anspruch 22, mit einer Ventilanordnung nach Anspruch 14 und gegebenenfalls einem der folgenden, die mit einer Blattfeder nach Anspruch 1 und gegebenenfalls einem der folgende bestückt ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Figur IA bis IDin Draufsicht eine Blattfeder mit mehreren einheit

Figuren 2A bis 2Cjeweils in Draufsicht und Seitenansicht eine BIa

Figuren 3A und 3Bjeweils im Längsschnitt eine Ventilanordnung mit

Figuren 4A bis 4E jeweils im Längsschnitt eine Ventilanordnung ge

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Blattfedern 10 und 20 dienen zum Einsatz bei Ventilanordnungen, wie sie in Verschlüssen von öffnungen druckgeregelter oder druckbeaufschlagter Behälter, wie beispielsweise Kraftfahrzeugkühler eingesetzt werden. Die Blattfedern 10 und 20 sind aus einem Federstahlband beispielsweise gestanzt oder erodiert, wobei das Federstahlband beispielsweise aus einem Chromnickelstahl hergestellt ist. Es versteht sich, dass auch anderes federhartes Material Verwendung finden kann.

Eine Blattfeder 10 kann in nicht dargestellter einfachster Weise aus einer Scheibe mit oder ohne zentrischer Durchbrechung oder aus einem Streifen mit oder ohne zentrischer Durchbrechung ausgebildet sein. In diesem Falle ist entweder der Außenrand oder das Zentrum der Blattfeder in der Ventilanordnung ortsfest gehalten oder eingespannt.

Für eine bestimmbare charakteristische Federeigenschaft sind die Blattfedern 10A bis 10D in unterschiedlicher Ausgestaltung der Zungen 11 vorgesehen. Die

Federeigenschaften sind dabei von der Dicke der Blattfedern 10 und von der Länge und Breite der einzelnen Federzungen 11 abhängig.

Die Blattfeder 10A gemäß Figur IA hat die Gestalt einer Scheibe, deren Außenumfang den einspannbaren beziehungsweise ortsfest gehaltenen Federbereich 13A bestimmt und die derart mit über ihre Fläche gleichmäßig verteilt angeordneten sechs birnenförmigen Aussparungen 12A, die in der Mitte zusammenlaufen, versehen ist, dass sich sechs radial nach innen gerichtete Federzungen IIA ergeben, deren freie Enden 14A federnd beweglich und damit aus der Ebene der Scheibe der Blattfeder 10A auslenkbar sind. An die freien Enden 14A der Federzungen IIA kann in nicht dargestellter Weise ein axial hin- und herbewegbarer Ventilkörper angreifen.

Die Blattfeder 1OB gemäß Figur IB besitzt eine ähnliche scheibenartige Grundform mit langgestreckten Aussparungen 12B und Federzungen IIB, wobei jedoch zusätzlich zu den inneren Aussparungen 12B zum Bilden von Federzungen IIB vom Außenumfang her eingearbeitete radiale Einschnitte 15B vorgesehen sind. Auch ist der hier unterbrochene Umfangsbereich als ortsfest gehaltener Federbereich 13B vorgesehen, während ein hin- und herbeweglicher Ventilkörper an den freien Enden 14B der Federzungen IIB angreifen kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet insgesamt acht Federzungen IIB vorgesehen.

Die Blattfeder IOC gemäß Figur IC ist in Weiterführung der Blattfeder 1OB gemäß Figur IB mit vom Außenumfang der Scheibe her eingebrachten tieferen radialen Einschnitten 15C versehen, die die Federzungen HC in Draufsicht U-förmig gestalten. Dabei sind hier lediglich sechs Federzungen HC vorgesehen. Die inneren Aussparungen 12C sind ähnlich denjenigen der Blattfeder 1OB etwa trapezförmig, wobei auch hier der unterbrochene Außenrand als ortsfest gehaltener Federbereich 13C betrachtet wird, während die freien Enden 14C der radial nach innen gerichteten Federzungen HC am nicht dargestellten Ventilkörper anliegen können.

Figur ID zeigt eine Blattfeder 10D, die als Kombination aus den Blattfedern 1OB und IOC in Draufsicht gesehen etwa sternförmig ausgebildet ist, wobei acht Federzungen HD vorgesehen sind, die entweder als radial nach innen gerichtet oder als radial nach außen gerichtet anzusehen sind, je nachdem ob der unterbrochene Außenumfangsrand als ortsfest gehaltener Federbereich 13D oder der unterbrochene Innenumfangsrand als ortsfest gehaltener Federbereich 13D zu betrachten ist Insoweit ist dann der hin- und herbewegliche Ventilkörper entweder mit den außenumfangsseitigen freien Enden oder mit den innenumfangsseitigen freien Enden der Federzungen HD anliegend in Verbindung.

Bei allen vorgenannten Ausführungsbeispielen der Blattfedern 10A bis 10D ist in der Anwendung beziehungsweise im Einbauzustand und im Ruhezustand eine Vorspannung der Federzungen HA bis HD gegenüber dem ortsfest gehaltenen Federbereich 13A bis 13D vorgesehen. Bei allen Blattfedern 10A bis 1OD liegen die Federzungen HA bis HD in derselben Ebene wie die ortsfest gehaltenen Federbereiche 13A bis 13D.

Es versteht sich, dass es auch möglich ist, die Federzungen IIA bis HD gegenüber den Federbereichen 13A bis 13D aus der betreffenden Ebene abzubiegen, zu kröpfen oder dergleichen zu formen.

In den Figuren 2A, 2B und 2C sind Blattfedern 2OA, 2OB beziehungsweise 2OC dargestellt, die jeweils zwei Typen von mehreren Federzungen 21 und 22 in einer Baueinheit besitzen, die unterschiedlichen Ventilkörpern, beispielsweise einem überdruckventilkörper und einem Unterdruckventilkörper zugeordnet werden können. Die Blattfeder 2OA nach Figur 2A, die scheibenförmig ausgestaltet ist, besitzt einen außenumfangsseitigen Kreisring 24A, der als ortsfest gehaltener Federbereich dient. Von diesem Kreisring 24A einstückig radial abstehend sind hier sechs Federzungen 21 und zwei Federzungen 22 vorgesehen. Die sechs Federzungen 21 sind in Paare von drei einander gegenüberliegenden und untereinander gleichen Abstand aufweisenden Federzungen 21A unterteilt, während die beiden diametral einander gegenüberliegenden Federzungen 22A jeweils zwischen den beiden Paaren dreier Federzungen 21A angeordnet sind. Die beiden Federzungen 22A sind radial länger als die untereinander gleich langen Federzungen 21A. Mit anderen Worten, die freien Enden 26A der beiden diametral einander gegenüberliegenden Federzungen 22A besitzen einen geringeren Abstand als die freien Enden 23A der einander gegenüberliegenden Paare dreier Federzungen 21, die etwas breiter sind als die Federzungen 22A. Wie der Seitenansicht zu entnehmen ist, liegen die Federzungen 21A und 22A in derselben Ebene wie der ortsfest gehaltene Federbereich 24A beziehungsweise Kreisring. Auf diese Weise können die Paare von drei kürzeren Federzungen 21A einem anderen Ventilkörper zugeordnet sein als die beiden einander gegenüberliegenden zwei längeren Federzungen 22A.

Die Blattfeder 2OB besitzt ebenfalls einen als ortsfest gehaltenen Federbereich ausgebildeten Kreisring 24B, von dessen Innenumfang drei gleichmäßig verteilt angeordnete Federzungen 21B radial nach innen gerichtet sind, wobei deren freie Enden 23B in einem bestimmten Abstand voneinander enden. Figur 2B zeigt auch, dass sechs über den Außenumfang gleichmäßig verteilt angeordnete Federzungen 22B vorgesehen sind, die an ihrem einen Ende mit dem Kreisring 24B einstückig sind und die über einen bestimmten Winkel parallel zum Außenumfang des Kreisrings 24B verlaufen und an ihren freien Enden 26B in einem Abstand zum angeformten Ende der benachbarten Federzunge 22A endet. Es versteht sich, dass die Federzungen 22B auch über den gesamten winkligen Bereich bis zur benachbarten Federzunge 22B reichen können.

Wie der Seitenansicht in Figur 2B zu entnehmen ist, ist auch diese Blattfeder 2OB mit ihren Federzungen 21B und 22B im Ausgangszustand in einer Ebene. In eingebautem Zustand können die umfangsseitigen Federzungen 22B durch ortsfeste Stifte 25 eines strichpunktiert dargestellten Bauteils 28 der Ventilanordnung vorgespannt sein.

Die Blattfeder 2OC gemäß Figur 2C ist in Draufsicht ähnlich der Blattfeder 2OB nach Figur 2B ausgebildet, wobei die umfangsseitigen Federzungen 22C jeweils den Raum zwischen benachbarten Federzungen 22C vollständig ausfüllen. Unterschiedlich zum vorgenannten Ausführungsbeispiel ist bei der Blattfeder 2OC entsprechend der Seitenansicht, dass sowohl die Federzungen 21C als auch die Federzungen 22C aus der Ebene des ortsfest gehaltenen Federbereichs 24C herausgeformt sind. Dabei sind die Federzungen 21C zur einen Seite und die Federzungen 22C zur anderen Seite aus der genannten Ebene herausgebogen. Auf diese Weise kann der Federweg vergrößert werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Federzungen 21C und 22C an ihren

freien Enden parallel zur Ebene des Federbereichs 24C verlaufend herausgebogen.

Die Figuren 3A und 3B zeigen eine Ventilanordnung 30 eines Verschlussdeckels 31 für Kraftfahrzeugkühler. Von dem Versehl-ussdeckel 31 ist in den Figuren 3A und 3B ein Deckelinnenteil 32 dargestellt, der über einen O-Ring 33 gegen eine nicht dargestellte Kühlerstutzenwandung abgedichtet ist. Innerhalb des Deckelinnenteils 32, der zur Innenseite mit einem ringförmigen Ventilsitz 34 versehen ist, ist ein erster Ventilkörper 36 angeordnet, der Teil eines überdruckventils ist und der an seiner Unterseite mit einer Ringdichtung 37, die in Ruhestellung auf dem Ventilsitz 34 aufliegt, versehen ist. Innerhalb und unterhalb des ersten Ventilkörpers 36 ist ein zweiter Ventilkörper 38 angeordnet, der Teil eines Unterdruckventils ist und der sich über eine übliche Wendelfeder 39 am mit einer öffnung 41 versehenen Boden 42 des Deckelinnenteils 32 abstützt. Diese Wendelfeder 39 drückt den zweiten Ventilkörper 38 mit seinem ringförmigen Dichtsitz 43 gegen die Ringdichtung 37 des ersten Ventilkörpers 36 und zwar innerhalb des ringförmigen Ventilsitzes 34 des Deckelinnenteils 32 für den ersten Ventilkörper 36.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist der erste Ventilkörper 36 mittels einer Blattfeder 10 gegen den Ventilsitz 34 am Deckelinnenteil 32 gedrückt.

Gemäß Figur 3A ist als Blattfeder 10 eine vollflächige Blattfederscheibe vorgesehen, die sich umfangsrandseitig in einer Nut 44 des Deckelinnenteils 32 abstützt und in vorgespannter Weise mittig gegen den ersten Ventilkörper 36 drückt. Es versteht sich, dass die Blattfederscheibe 10 stattdessen als Blattfederstreifen oder Blattfederkreuz ausgebildet sein kann.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3B ist eine Blattfeder 10 nach einem der Ausführungsbeispiele der Figuren IA bis ID vorgesehen, wobei der ortsfeste Federbereich 24 gegen einen im Deckelinnenteil 32 axial gehaltenen Federteller 45 ortsfest gehalten ist und die Federzungen 11 in vorgespannter Weise auf einem Ringrand 46 des ersten Ventilkörpers 36 um einen Hülsenansatz 47 drückend angeordnet sind. Die Auflage der Federzungen 11 auf den Ringrand 46 des ersten Ventilkörpers 36 ist dabei derart gestaltet, dass sich beim Abhub des ersten Ventilkörpers beziehungsweise -tellers 36 von seinem Ventilsitz 34 die federnde Länge der Federzungen 11 nicht ändert, so dass keine zusätzliche Kraftänderung entsteht .

Die Figuren 4A bis 4E zeigen weitere Anwendungen der Blattfedern 10 oder 110 und/oder 20 bei einer Ventilanordnung 130, die wie die Ventilanordnung 30 nach den Figuren 3A und 3B einen ersten Ventilkörper 136 eines überdruckventils und einen zweiten Ventilkörper 138 eines Unterdruckventils aufweist. Dabei weist bei der Ventilanordnung 130 anders als bei der Ventilanordnung 30 der erste Ventilkörper 136 eine zentrale öffnung 151 aufweist, durch die ein mit dem den Dichtsitz 143 aufweisendes Unterteil 153 verbundenes Hauptteil 152 des zweiten Ventilkörpers 138 hindurchragt.

Bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 4A und 4C befindet sich ein pilzförmiger Kopf 154 des Hauptteils 152 innerhalb eines Hülsenansatzes 147 und dem der Figur 4B innerhalb eines Außenrandes 148 des ersten Ventilkörpers 136. Demgegenüber überragt bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 4D und 4E der pilzförmige Kopf 154 des Hauptteils 152 des zweiten Ventilkörpers 138 den Außenrand 148 des keinen Hülsenansatz aufweisenden ersten Ventilkörpers 136.

Gemäß den Ausführungsbeispielen der Figuren 4A und 4B sind zwei getrennte Blattfedern 10 und 110 vorgesehen, von denen

die Blattfedern 10 den ersten Ventilkörper 136 und die Blattfedern 20 den zweiten Ventilkörper 138 beaufschlagt. Die Blattfeder 110, die den überdruckventilkörper beaufschlagt, ist mit ihrem ortsfest gehaltenen Federbereich 13 an einem ortsfesten Teil des Deckelinnenteils 132 gehalten, während die freien Enden 14 der Federzungen 11 auf einem Ringrand 146 des Hülsenansatzes 147 vorgespannt aufliegen und den ersten Ventilkörper 136 mit seiner Ringdichtung 137 auf den Ventilsitz 134 des Deckelinnenteils 132 drücken. Die Federzungen 11 sind durch Fixierzapfen 150 gegen Verdrehen gesichert. Beispielsweise ist hier die Blattfeder 10 nach einem der Ausführungsbeispiele der Figuren IA bis ID ausgebildet .

Die Blattfeder 110, die hier einen ringförmigen ortsfest gehaltenen Federbereich 113 und davon innenrandseitig abstehend zwei diametral gegenüberliegende Federzungen 122 aufweist, liegt mit ihrem Federbereich 113 auf einem Ringrand des Außenrandes 148 des ersten Ventilkörpers 136 auf, während die beiden Federzungen 122 den Hülsenansatz 147 des ersten Ventilkörpers 136 in axialen Ausnehmungen 149 durchdringen und den pilzförmigen Kopf 154 in vorgespannter Weise an der Unterseite von dessen Schulter 155 beaufschlagen.

Demgegenüber ist beim Ausführungsbeispiel der Figur 4B die Blattfeder 10 mit einer zentralen öffnung 157 versehen, deren Rand den ortsfest gehaltenen Federbereich 13 bildet und deren Federzungen 11 von diesem zentralen Federbereich 13 sternförmig radial nach außen abstehen, wobei die freie Enden 14 auf einem ringförmigen Randbereich des Außenrandes 148 des ersten Ventilkörpers 136 vorgespannt aufliegen.

Die Blattfeder 110 besitzt einen ringförmigen ortsfest gehaltenen Federbereich 113, der auf einer inneren Schulter des Außenrandes 148 des ersten Ventilkörpers 136 ortsfest gehalten aufliegt und dessen Federzungen 122 unter die

Schulter 155 des Kopfes 154 des zweiten Ventilkörpers 138 vorgespannt greifen.

Beim in Figur 4C dargestellten Ausführungsbeispiel ist bei der Ventilanordnung 130 eine Blattfeder 20 gemäß Figur 2A verwendet, so dass die Blattfeder 20 sowohl dem ersten Ventilkörper 136 als auch dem zweiten Ventilkörper 138 zugeordnet ist. Hieraus ist ersichtlich, dass der gemeinsame ringförmige Federbereich 24 an einem ortsfesten Bauteil des Deckelinnenteils 132 anliegt, während die Federzungen 21 auf einer Außenschulter 156 des Hülsenansatzes 147 des ersten Ventilkörpers 136 vorgespannt aufliegen. Die Federzungen 22 dagegen durchdringen radiale Ausnehmungen 149 des ersten Ventilkörpers 136 und greifen unter die Schulter 155 des pilzförmigen Kopfes 154 des zweiten Ventilkörpers 138. _

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4D ist eine gegenüber Figur 2C etwas abgewandelte Blattfeder 20 verwendet, wobei der ringförmige Federbereich 24 auf dem Ringrand des Außenrandes 148 des ersten Ventilkörpers 136 aufliegt, während die umfangsseitigen Federzungen 21 in Richtung zu einem ortsfesten Bauteil des Deckelinnenteils 132 geformt sind und die Federzungen 22 bei diesem Ausführungsbeispiel ungeformt, also in der Ebene des Federbereichs 24 verlaufend unter die Schultern 155 des pilzförmigen Kopfes 154 des zweiten Ventilkörpers 138 greifen.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4E ist die Blattfeder 20 ähnlich dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4D ausgebildet, jedoch sind dort die Federzungen 21 in entgegengesetzter Richtung und bezüglich des Ringrandes 146 des ersten Ventilkörpers 136 radial außen liegend geformt. Der ortsfest gehaltene Federbereich 24 liegt auf dem Ringrand 148 des ersten Ventilkörpers 136 auf, während die umfangsrandseitigen Federzungen 21 vorgespannt an einem Ringrand 146 eines mit dem ortsfesten Deckelinnenteil 132 fest verbundenen Bauteils

anliegen. Der rechte Halbschnitt der Figur 4E zeigt dabei die weitere Verformung der Federzungen 21 bei abgehobenem Ventilkörper 136. Wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel liegen die Federzungen 22 unter der Schulter 155 des pilzförmigen Kopfes 154 an.

Wenn auch vorstehend der Einsatz der erfindungsgemäßen Blattfedern in Ventilanordnungen für Behälterverschlüsse beschrieben ist, versteht es sich, dass derartige Blattfedern auch in Ventilanordnungen von Druckleitungen eingesetzt werden können.