专利名称：具有伞形膜片的排水阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有伞形膜片的排水阀以及一种带有这样的阀的机电式助力转向器。
背景技术：
用于机动车的助力转向器是普遍公知并且常用的。这些助力转向器支持驾驶者的转向运动，并且因此尤其在重型车辆中实现了转向器的轻松操纵。在过去，助力转向器的主要部件是液压驱动的，其中，液压设备设置在转向器的壳体中。这些转向器被很好地保护不被水侵入。自行侵入的水在这样的转向器中仅从长远来看是严重的，因为其可导致腐蚀。与此相反，最近并且尤其在更小的车辆中，机电式助力转向器应用得越来越多。机电式助力转向器具有如下优点，即，其可以通过电子控制装置被非常灵活地控制，进而可匹配于不同的使用目的。机电式助力转向器尤其具有如下优点，即，其不需要在填注时、维护时和清除时造成问题的液压液体。然而，机电式助力转向器对于侵入的水是敏感的。如果传感器信号由于侵入的水而失真，那么除了这样的转向器的大量部件的腐蚀之外，电子控制装置同样可能受到损害。然而首要的是，在温度低于0摄氏度时，水在转向器内结冰，并且出现的冰可能会卡死转向器。水能以不同方式到达转向器中。那么，通常存在的波纹管之一可能受损。水可能侵入到电连接区域中。水蒸气也可在更低的温度时由处于系统中的空气的空气湿气冷凝成。 最后，转向器壳体本身也可能不密封。在驶过浅水滩时，溅起的水侵入到转向器中。当水深得完全浸没转向器时，人们称为所谓的浸没行驶。在后者情况下，也可能侵入更大的水量。因此，机电式助力转向器设有排水阀，所述排水阀应将侵入的水从转向器自动输送出去，并且另一方面尤其在浸没行驶时相对于外界存在的水应密封。这样的阀由文件 EP1747393B1和WO 2006119315A2公知。两个文件示出了具有膜片的阀，所述膜片一方面显示出密封功能，且另一方面显示出对于来自容器的液体的通过功能。然而，两种系统在其构造上是复杂的，并且不适于用在机电式转向系统中。满足在汽车制造中的要求的阀必须简单地构成，必须即使在小的、滴状存在的水量的情况下仍然对转向传动装置的内腔可靠地排水，并且必须在出现的环境条件下可靠地工作。最后，在汽车制造中的阀不能过于复杂地构成，以便将成本和重量保持得低。在文献DE 10 2006 036 214A1中提出的阀的结构同样是非常耗费的，而没有由此有利地实现快速的开关速度。文献DE 4420586C1示出了根据权利要求1前序部分的排水阀。在所示机械结构中，在低压情况下仅不完全地导出非常低的水量。同样适用的是文献DE 12^948B的解决方案。
发明内容
本发明的目的是，创造一种排水阀，该排水阀满足这些要求。此外，本发明的目的是，创造一种机电式助力转向器，该机电式助力转向器即使在低的侵入水量的情况下仍然可靠地排水，并且相对从外界侵入的水在阀区域中可靠地密封。该目的由具有权利要求1特征的阀和具有权利要求10特征的助力转向器来解决。 从属权利要求示出了本发明的有利改进方案。因为用于机电式机动车助力转向器的排水阀设有基座和膜片，所述膜片构造为能运动的阀构件，并且所述膜片相对于基座在关闭状态和打开状态之间能运动地设置，其中， 膜片在关闭状态中沿着环形凸起部贴靠基座，其中，基座具有通道，所述通道从敞开的开口延伸至底部，并且膜片中心地固定在底部上，其中，底部具有至少一个缺口，所述至少一个缺口是从通道至膜片的连接部，并且此外，所述底部具有至少一个槽，所述槽朝着膜片敞开，并且所述槽从至少一个缺口延伸至环形凸起部，所以滴状的水通过膜片导出。当至少一个槽具有在轴线方向上且垂直于底面测量的0. Imm至0.9mm、优选0.2mm 至0. 4mm且尤其为0. 3mm的槽深度时，特别与由硅构成的膜片相结合地得出排水的特别好的特性。相应有利的是，槽的宽度为0. 5mm至1. 5mm，优选为1. 0mm。所述至少一个槽的在缺口的外边缘和环形凸起部之间的长度应为1. 5mm至4. 5mm 之间，优选为3mm，其中，该槽不必精确地在径向上延伸或者准确地笔直延伸。优选的是，槽底被倒圆。当膜片包括圆形的、具有由内向外降低的材料厚度的膜片盘时，其中材料厚度在内在0. 6mm和1. 8mm之间，优选为1. 2mm，并且在外相应地在0. 45mm和1. 35mm之间，优选为 0. 9mm,那么膜片尤其能运动，并且在从大约20毫升起的低水量的情况下就已经打开。在此有利的是，环形凸起部同样具有圆形的形状，并且与膜片盘同心地设置，尤其围绕着圆形膜片盘的中心。此外优选的是，在膜片表面和环形凸起部之间的密封地接触在大约13mm-20mm 的直径的情况下进行。优选地，膜片利用中心的栓固定在底部的中心的穿孔中，从而使得膜片近似旋转对称地坐落在阀中。由此，即使在朝着任意方向倾斜的情况下仍然提供可靠的功能。当栓具有按照盲孔形式的中心设置的盲孔时，膜片尤其能运动。当膜片在其背离基座的侧上借助于盖被遮盖并被保护防止机械损伤时，简化了在机动车中的布置，因为这样对于阀就不需要分开的保护。同样地，这样构成的腔可充当用于水侵入情况的压力腔，并且因此膜片可良好地压紧到密封的环形凸起部上，并且简化密封。本发明提出具有排水阀的机电式机动车助力转向器，其具有-设置在转向器壳体的低点处的基座和膜片，所述膜片构造为能运动的阀构件，并且所述膜片相对于所述基座在关闭状态和打开状态之间能运动地设置，-其中，所述膜片在所述关闭状态中沿着环形凸起部贴靠所述基座，-其中，所述基座具有朝着所述转向器壳体的内腔敞开的通道，所述通道从敞开的开口延伸至底部，并且所述膜片借助栓中心地固定在所述底部上，-其中，所述底部具有至少一个缺口，所述至少一个缺口是从所述通道至所述膜片的连接部，并且其中，所述底部具有至少一个槽，所述槽朝着所述膜片敞开，并且所述槽从所述至少一个缺口延伸至所述环形凸起部。在进水的情况下，这样的转向器特别良好且可靠地排水，其中，排水即使在低的、滴状存在的水量的情况下仍然可靠地进行。对此有利的是，膜片和/或基座以及必要时转向器壳体的内侧也具有疏水的表面。当膜片支承在基座和盖之间时，膜片被特别良好地保护。当膜片在静止状态下不在整个外周上贴靠在环形凸起部上时，转向器的、准确的说是转向传动装置的内腔相对于大气通风。那么，阻止了在转向传动装置和环境空气之间的压差的形成。然而，膜片的易运动性确保了没有水从外界通过阀侵入到转向器中，因为膜片在这种情况下立即关闭。
下面，借助附图对本发明的实施例进行详细描述。其中图1示出具有方向盘和转向柱的机电式助力转向器的立体图；图2示出机电式转向传动装置在行驶方向上的视图；图3示出排水阀的第一实施方式的侧向剖视面；图4示出图3中的阀的基体的仰视图；图5示出图3中的阀的盖的俯视图；图6示出排水阀的另两个实施方式的剖视面，其中，图6的左半部示出第二实施方式，且图6的右半部示出第三实施方式；以及图7示出具有打开的阀构件的图6中的两个实施方式。
具体实施例方式图1示出依据本发明的具有转向传动装置1的机电式助力转向器，该转向传动装置以已知的方式具有可纵向移动地支承的齿条，所述齿条在该图示中不可见。该齿条与两个转向横拉杆2铰接地连接。铰链相应地以波纹管3封装。波纹管3在可运动的部件区域内保护转向传动装置1的内部不受环境影响。通过转向柱4和齿形啮合件来操纵齿条，从而使得在转向柱4转动时，齿条进而还有转向横拉杆2在其纵向上移位。利用扭矩传感器检测在此在转向柱4中出现的扭矩。电动伺服马达6在这种构造方式的情况下驱动齿条来支持驾驶者。在图1中示出的构造方式与空心轴马达相符，所述空心轴马达通过减速器驱动穿过空心轴马达的齿条。伺服马达6 设置在马达壳体7中。在马达壳体7处，转向传动装置1的最低点设置在所示安装位置中。 排水阀10设置在该最低点处。图2以类似方式示出了转向传动装置11，所述转向传动装置具有扭矩传感器5、转向横拉杆2、波纹管3和电动伺服马达12，其中，所述伺服马达12在侧向上相对齿条错开。 在所示构造方式中，伺服马达12通过齿形带传动装置驱动齿条，所述齿形带传动装置在传动装置壳体中运转。在这种构造方式中，转向传动装置的最低点设置在传动装置壳体13 中。依据本发明的排水阀10如图1中那样装配在最低点处。图3以在依据图1或图2的安装位置中的纵剖图示出第一实施方式的排水阀10。 该阀基本上相对于轴线15旋转对称地构成。阀10基本包括三个构件，即基座16、盖17和膜片18，该膜片是可运动的阀构件。图4示出基座16从膜片18这侧看的视图，然而在此膜片18已卸下。该视图与图3中的从下看的俯视图相对应。下面，借助于图3和图4详细描述阀的三个构件。基座16具有接管20，该接管承载螺旋螺纹21与0型环22。接管20围绕内置的敞开的通道23。通道23由敞开的开口 M起延伸至腔25，所述腔近似盘形地构成，直径与通道23相比更大，并且所述腔的远离通道23的侧邻接于底部26。底部沈与轴线15同轴地具有通孔27。在径向上进一步靠外地总共设有三个缺口 28，这些缺口构造为环形段，并且具有近似菜豆形的构型。在图中总共示出了三个缺口 28。 然而也可设置更多或更少的缺口。在图4的俯视图中示出了槽四，这些槽从缺口观出发引入到底部沈的下表面中。 因此槽四朝着在图3中以18标记的膜片敞开。这些槽相对于阀10的对称轴线15从缺口 28向外延伸。槽四的置于外面的端部邻接于环形凸起部30，该环形凸起部突出超过底部 26的下表面。在环形凸起部30的径向外部设置有基座16的外周区域31，该外周区域在图 3中承载盖17。膜片18相对于轴线15旋转对称地构造。该膜片从内向外地具有呈蘑菇形的栓 36，该栓用于将膜片固定在穿孔27中。在这种实施方式中，栓36被中心的盲孔32穿入，并由此在装配时更轻易地压缩。栓36在外部被轴环33围绕，所述轴环是与底部沈的围绕穿孔27的表面相接触的接触面。具有从内向外减少的材料厚度的呈环形的膜片盘35从轴环 33起朝着凸肩34延伸。膜片18的直径比呈圆形的、相对于轴线15且相对于栓36同心地设置在基座16的底侧上的凸起部30的直径更大。因此膜片盘35利用其朝向环形凸起部 30的表面呈线形地置放在图3中示出的基本状态中。膜片盘35的底侧基本上是平坦的。盖17又相对于轴线15近似旋转对称地构造。盖17从内向外地具有突起部40，该突起部在图3的装配状态中延伸到膜片18的附近。所连接的底部区域41由通孔42穿入。 阶梯式的呈环形的壁43包围底部区域41。壁43的内径构造成使得盖17能以压配合或过渡配合压到基座16的外部的周面上。在图3的装配示图中，膜片18利用栓35的呈蘑菇形的区域插入到基座16的孔27 中。膜片18在静止状态中以其表面贴靠在呈环形的凸起部30上。盖17对在膜片18下方的腔限界，并且保护膜片18不受损伤。阀10在所示装配状态中关闭。通过穿孔42侵入的、 由下方到达膜片18的水不能到达通道23中。那么，阀10保护图1中的传动装置壳体7或图2中的传动装置壳体13免于从外界侵入的水的影响。图5以俯视图示出盖17，尤其是在图3中朝向膜片18的顶侧。结合图3描述的构造元件以相同的附图标记表示。图6示出了另两个实施例，其在图6的左半部以II标记，并且在图6的右半部以 III标记。接管20围绕着通道23。然而在此，在接管20的外侧处不设置螺纹，而是设置有一组环绕的肋或凸出部50，它们在压入到不带有螺纹的壳体穿孔中的情况下引起阀10的密封。此外，基座16在实施方式II中如在图3中那样构造。膜片18同样是类似的，仅仅是栓36在这两个实施例II和III中不设有图3中的中心的盲孔32。这是一种易于制造的实施方式。可考虑且可行的是，同样对于这些实施方式而言，膜片18利用盲孔32插入在栓36中。在膜片18下方的腔51在II中由盖52限界，该盖如在图3中那样，在外部利用压配合套装在基座16上，并且在基座的外周处围绕基座。相对于膜片在中心地，盖52设有拱顶状的隆起部53，该隆起部向上向膜片18直接延伸，并且几乎接触到膜片中心。径向向外下降的凸出部53是用于膜片18的止挡面，膜片18在大负荷的情况下可贴靠到该止挡面上。以这种方式，在膜片18显著偏移的情况下，凸出部53的表面防止了膜片由于弯曲而持久变形。在图6右半部中的实施方式III与实施方式II区别在于，基座16在此在盖的区域中构造有呈管形的凸出部阳，该凸出部在轴向上远离膜片18地延伸。盖17在此直径较小地构成，并且被压入到呈管形的凸肩阳中。在实施方式III中，盖17的直径相比其它实施方式更小。在盖17和凸出部55之间的内置的圆柱形的接触面允许了基座16的凸出部 55在外部设有轮廓，例如设有六边形。当必须将力和扭矩力施加到接管20的接合区域上时，这在阀10的装配方面是有利的。那么，力和扭矩力直接通过基座16导入并且再导出。 在图3中的实施方式中或者在实施方式II中，通过在盖17和基座16之间的连接传递这样的力。在两个实施方式中可以考虑且可行的是，增大在膜片18和凸出部53之间的距离。在图6中的两个实施例示出在关闭状态中的阀。图7以阀的打开状态示出依据图6的实施方式。膜片18在此在其整个外周上从凸起部30抬起。在通道23和盖17的开口 42之间存在如下通道，气体和液体可通过该通道。下面，详细说明依据本发明的阀的不同实施例的特别有利的功能。如已对于图3提到的，阀10在图3和图6中所示的基本状态中关闭。通过通孔42 从外界进入的水不能打开阀。因此，在这一点上保护转向传动机构的内腔不被水侵入。这尤其在水浪从外界来的情况下适用，该情况例如在转向器完全浸没的涉水行驶的情况下出现。另一方面，例如由于损坏的波纹管3，水可侵入到转向传动装置11中。在这种情况下，可区分如下两种状况。在第一种状况下，在浸没行驶和波纹管损伤更大的情况下，大量水侵入到转向传动装置11中。阀保持在依据图3和图6的关闭状态中，因为在膜片18的下侧处也存在水。 在结束浸没行驶之后，所有水朝膜片18的上侧流，并且由于侵入的水的自重将膜片带到依据图7的打开状态中。因为阀10位于在转向器的安装位置中的转向器最低部位处，所以侵入的水完全流向阀10，并且可在那里通过在膜片18和环形凸起部30之间的间隙完全流出。在第二种状况下，仅存在波纹管3的例如由貂科动物咬噬引起的轻微损伤。在雨中行驶时的喷水仅少量地侵入到转向器中。产生液滴，这些液滴随着时间的推移在转向器内部朝着阀10流动。原则上不希望这样的液滴在转向器中，因为这些液滴可提高在转向器中的环境湿度，并由此可导致腐蚀。这种液滴式的水量通过通道23、腔25和缺口观流向膜 28的上侧。在此，当不设有槽四时，液滴首先保持在膜片18和缺口观之间的区域中。槽 29与所使用材料的相应表面特性和水表面张力的共同作用引起了液滴沿着槽四导引至环形凸起部30。膜片18由带有小回弹力的能易变形的材料构成，并且因此仅轻微地贴靠在环形凸起部30上，或者随着时间的推移甚至形成在膜片18和环形凸起部30之间的小间隙。在适当的尺寸时，径向靠外地存在于膜片18上的水滴的重量足以使环形间隙打开，或者足以使水滴通过已有的间隙流出。在此重要的是如下所提及的，S卩，即使如果膜片18不再返回到完全关闭的状态中，仍然提供抵抗水从下方侵入的可靠性，因为在与通过穿孔42从下方到达膜片处的水最小接触的情况下，膜片18又贴靠到环形凸起部30上，并且阀门10最晚在该时间点上关闭。 在静止状态下持久形成的、在膜片18和环形凸起部30之间的间隙在一些情况下甚至是有利的，即当转向传动装置11的内部容积与外界大气的空气交换是期望的时，以便通过“呼吸”将在传动装置内部的空气保持干燥，并且阻止在转向传动装置中例如由温度变化引起的过压或负压的形成。作为适用于阀10的材料，塑料已证实适用于基座16和盖17。塑料可尤其如此地选择或者处理，使得产生疏水的特性，该特性使液滴式的水通过变得容易。膜片18优选由硅制成，硅同样引走水滴，而自身基本不被润湿。下列尺寸在实践中证明是有利膜片18的直径处于IOmm和30mm之间，优选为19mm。栓36的从膜片盘的上顶端直至下侧的高度处于3mm和8mm之间，优选为5. 5mm。膜片盘的厚度从内向外减小。所述厚度在内位于0.6mm和1.8mm之间，优选为 1. 2mm，在外相应地位于0. 45mm和1. 35mm之间，优选为0. 9mm。环形凸起部30的直径在9mm和25mm之间，优选为17mm。环形凸起部30突出超过所围绕的环形面31的高度在0.05mm和0. 15mm之间，优选为0. 10mm。在此，环形凸起部30 在横截面中近似呈具有在0. 05mm和0. 15mm之间的半径的半圆形。通道23的内径在3. 5mm和9. 5mm之间，优选为6. 5mm。作为螺纹21优选尺寸为 MlOx 1. 0的螺纹。槽四具有0. Imm至0. 9mm的、优选为0. 2mm至0. 4mm并且尤其为0. 3mm的在轴线 15方向上且垂直于底面沈的深度。槽的宽度为0.5mm至1.5mm，优选为1.0mm。槽的长度由在缺口 28的外边缘和环形凸起部30之间的距离获得。所述长度为大约1. 5mm至4. 5mm, 优选为3mm。在此，槽底可倒圆或者构造成直角的。所示阀的总直径为14mm至42mm，优选为大约^mm。阀的从盖17的下侧至接管20 的自由端的总高度为9mm至沈讓，优选为17mm。
权利要求
1.用于机电式机动车助力转向器的排水阀，-具有基座(16)和膜片(18)，所述膜片构造为能运动地阀构件，并且所述膜片相对于所述基座(16)在关闭状态和打开状态之间能运动地设置，-其中，所述膜片(18)在所述关闭状态中沿着环形凸起部(30)贴靠所述基座(16)， -其中，所述基座具有通道(23)，所述通道从敞开的开口 04)延伸至底部(沈)，并且所述膜片(18)中心地固定在所述底部06)上，-其中，所述底部06)具有至少一个缺口( )，至少一个所述缺口是从所述通道03) 至所述膜片(18)的连接部，其特征在于，所述底部06)具有至少一个槽(四)，所述槽朝着所述膜片(18)敞开，并且所述槽从至少一个所述缺口 08)延伸至所述环形凸起部(30)。
2.根据权利要求1所述的排水阀，其特征在于，所述环形凸起部(30)成圆形地延伸，并且同心地包围中心的轴线(15)。
3.根据前述权利要求之一所述的排水阀，其特征在于，在所述轴线(1 的方向上且垂直于底面06)地测量情况下，至少一个所述槽09)具有从0. Imm至0. 9mm的、优选0. 2mm 至0. 4mm的且尤其是0. 3mm的槽深。
4.根据前述权利要求之一所述的排水阀，其特征在于，所述槽的宽度为0.5mm至 1. 5mm，优选为 1. Omm0
5.根据前述权利要求之一所述的排水阀，其特征在于，所述槽在所述缺口08)的外边缘和所述环形凸起部(30)之间的长度为1. 5mm至4. 5mm，优选为3mm。
6.根据前述权利要求之一所述的排水阀，其特征在于，所述膜片(18)包括圆形的膜片盘(35)，所述膜片盘具有从内向外减小的材料厚度，所述材料厚度在内处于0. 6mm和1. 8mm 之间，优选为1. 2mm,并且在外相应地在0. 45mm和1. 35mm之间，优选为0. 9mm。
7.根据前述权利要求之一所述的排水阀，其特征在于，所述膜片(18)利用中心的栓 (36)固定在所述底部06)的中心的穿孔(XT)中。
8.根据权利要求7所述的排水阀，其特征在于，所述栓(36)具有中心设置的盲孔 (32)。
9.根据前述权利要求之一所述的排水阀，其特征在于，所述膜片(18)在其背离所述基座(16)的侧上借助于盖(17)被遮盖。
10.具有排水阀(10)的机电式机动车助力转向器，具有-设置在转向器壳体的低点处的基座(16)和膜片(17)，所述膜片构造为能运动的阀构件，并且所述膜片相对于所述基座(16)在关闭状态和打开状态之间能运动地设置，-其中，所述膜片(18)在所述关闭状态中沿着环形凸起部(30)贴靠所述基座(16)， -其中，所述基座具有朝着所述转向器壳体的内腔敞开的通道(23)，所述通道从敞开的开口 04)延伸至底部(沈)，并且所述膜片(18)中心地固定在所述底部06)上，-其中，所述底部06)具有至少一个缺口( )，至少一个所述缺口是从所述通道03) 至所述膜片(18)的连接部，其特征在于，所述底部具有至少一个槽(四)，所述槽朝着所述膜片(18)敞开，并且所述槽从至少一个所述缺口 08)延伸至所述环形凸起部(30)。
11.根据权利要求10所述的机动车助力转向器，其特征在于，所述膜片(18)支承在所述基座(16)和盖(17)之间。
12.根据前述权利要求10至11之一所述的机动车助力转向器，其特征在于，所述膜片 (18)在静止状态下在整个外周上没有贴靠在所述环形凸起部(30)上。
13.根据前述权利要求10至12之一所述的机动车助力转向器，其特征在于，所述膜片 (18)和/或所述基座(16)具有疏水的表面。
14.机动车助力转向器，具有根据前述权利要求1至9之一所述的排水阀。
全文摘要
本发明涉及一种用于机电式机动车助力转向器的排水阀，具有基座(16)和膜片(17)，膜片构造为能运动的阀构件，并且膜片相对于基座(16)在关闭状态和打开状态之间能运动地设置，其中，膜片(18)在关闭状态中沿着环形凸起部(30)贴靠基座(16)，其中，基座具有通道(23)，通道从敞开的开口(24)延伸至底部(26)，并且膜片(18)中心地固定在底部(26)上，其中，底部(26)具有至少一个缺口(28)，至少一个缺口是从通道(23)至膜片(18)的连接部，并且其中，底部(26)具有至少一个槽(29)，所述槽朝着膜片(18)敞开，并且所述槽从至少一个缺口(28)延伸至环形凸起部(30)。
文档编号B62D5/04GK102483172SQ201080039408
公开日2012年5月30日 申请日期2010年8月26日 优先权日2009年9月3日
发明者迈克尔·马蒂亚斯 申请人:蒂森克鲁伯普雷斯塔股份公司