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Steuerventil für durch Druckmittel betriebene elektrisch gesteuerte Türöffnungs-und
Schliessvorrichtungen, insbesondere für Fahrzeuge
Gegenstand der Erfindung ist ein Steuerventil für eine Türöffnungs-und Schliessvorrichtung, wie sie besonders an Fahrzeugen, z. B. Eisenbahnund Strassenbahnfahrzeugen oder Autobussen, verwendet wird, die mit einem an einer Schiebeoder Falttür angreifenden Zylinder arbeitet, der mit Druckluft oder einem anderen Druckmittel beaufschlagt wird, wobei zur Steuerung der Druckmittelzu-und-abfuhr zu und von den Arbeitskammern des Türbewegungszylinders ein besonderes Steuerventil vorgesehen ist. Die Verstellung dieses Steuerventils erfolgt dabei durch ein Doppelventil, das durch einen Elektromagneten gesteuert wird, dessen Erregerstrom durch Druckknopftaster geschlossen oder unterbrochen wird.
Die Erfindung bezieht sich im besonderen auf jene Bauform dieser Steuerventile, bei welchen das elektromagnetisch gesteuerte Doppelventil, im weiteren kurz Magnetventil genannt, mit einem Schaltkolben in Verbindung steht, der bei Betätigung des Magnetventils das eigentliche Steuerorgan für die Druckmittelzu-und-abfuhr zum Türzylinder verstellt.
Eine ältere Ausführung eines solchen Türsteuerventils verwendet als Druckmittelsteuerorgan einen Drehschieber, dessen Stellungen für Öffnen und Schliessen der Tür abwechselnd einander folgen und dessen Antriebsachse ein Klinkensperrad trägt. Die zugehörige Klinke ist mit der Stange des Schaltkolbens verbunden. Bei jeder Betätigung des Magnetventils wird somit der Drehschieber um einen bestimmten Drehwinkel stets in der gleichen Richtung weiterbewegt und dadurch die Tür abwechselnd ge- öffnet oder geschlossen. Soll die elektrische Steuerung durch für Öffnen und Schliessen gesonderte Druckknopftaster erfolgen, so wird ein mit der Drehschieberachse verbundener Drehschalter zwischen die Druckknopftaster und den Elektromagneten des Magnetventils geschaltet. Durch die besondere Anordnung des Klinkenantriebes ist diese Bauart jedoch kompliziert und teuer.
Bei einer neueren Bauart eines solchen Türsteuerventils ist die Stange des Schaltkolbens schwenkbar ausgeführt und wird durch die Rückdruckfeder des Kolbens, die auf einen mit der Kolbenstange verbundenen Federteller einwirkt, bei Ruhelage des Kolbens in dessen Achse gehalten. Bei Betätigung des Magnetventils wird der Schaltkolben vorgetrieben und das kugelförmige Ende der Kolbenstange gelangt in Berührung mit einer dachförmigen Rastenscheibe, die auf einer die Kolbenachse senkrecht schneidenden Welle befestigt ist. Das Kolbenstangenende gleitet unter Schwenkung der Kolbenstange an einer der Dachflächen entlang bis zu einem halbkreisförmigen Anschlag. Nach Auftreffen auf diesen wird die Rastenscheibe bis zu einem festen Anschlag gedreht.
Durch mit der Rastenscheibe fest verbundene Arme werden während dieser Drehung zwei den beiden Türzylinderseiten zugeordnete Doppelventile so betätigt, dass in den beiden Endlagen immer eines der beiden Doppelventile seine Türzylinderkammer belüftet und das andere Doppelventil die Gegenseite entlüftet. Eine besondere auf die Welle einwirkende Kippfeder setzt anfänglich der Drehbewegung einen Widerstand entgegen und unterstützt die Drehbewegung gegen Ende derselben.
Diese Bauart hat folgende Nachteile :
1. Das von der Kippfeder auf die Welle ausgeübte Drehmoment ist in der Mittellage gleich null und in dieser Lage steht auch die Schneide der Dachfläche der Rastenscheibe dem Ende der Stange des Schaltkolbens gegenüber. Bei zu kurzzeitiger Betätigung des Magnetventils und Verschmutzung der Welle kann diese in der Mittellage zum Stillstand kommen. Da dann bei der nächsten Betätigung des Magnetventils die Kolbenstange des Schaltkolbens auf die Schneide der Dachfläche trifft, ist die Funktion des Steuerventils in Frage gestellt.
2. Die Ventile der beiden Doppelventilgruppen sind auch bei Ausführung mit Gummidichtungen gegen Verschmutzung empfindlich, da geringe Mengen zwischen Sitz und Ventil eingeklemmter Fremdkörper grosse Undichtheiten verursachen.
3. Das Prinzip des Doppelventils ergibt zwangsläufig eine freie Verbindung zwischen Druckquelle, Türzylinderkammer und Auspuff bei Beginn der Bewegung während des vollen
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Ventilhubes und damit einen unnötigen Luftverbrauch.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Ausführungsform eines solchen Türsteuerventiles, bei der zur Vermeidung obiger Mängel folgende Massnahmen getroffen sind :
1. Die beiden Stützpunkte der Kippfeder sind so angeordnet, dass bei in Mittelstellung befindlicher Rastenscheibe die Kraftrichtung der Kippfeder an der Mittellinie der Welle um einen solchen Betrag absteht, dass das dadurch ausgeübte Drehmoment grösser ist als der Bewegungswiderstand in dieser Lage (s. Fig. 1 und 2).
Der gleiche Effekt kann aber auch nach Fig. 3 durch eine geringfügige Verschiebung der Mittellinie des Schaltkolbens gegenüber der der Welle der Rastenscheibe erzielt werden, so dass dann das Ende der Kolbenstange in der Mittelstellung der Rastenscheibe nicht mehr der Schneide der Rastenscheibe gegenübersteht.
2. und 3. Die beiden anderen Mängel werden durch Anordnung eines Flach-oder eines Drehschiebers für die Steuerung der Luftzu-und -abfuhr zu und von den Türzylinderkammem an Stelle der Doppelventile beseitigt. Die Schieber können ohne Schwierigkeit so ausgeführt werden, dass ein direkter Luftauslass in den Zwischenstellungen vermieden wird.
An Hand der Fig. 1 sei nun Aufbau und Wirkungsweise dieses Steuerventils in der Ausführung mit Flachschieber beschrieben. Fig. 1 zeigt den Flachschieber in Linkslage, das ist
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Das Gehäuse 1 trägt an seiner Unterseite die
Schieberbahn 2, auf welcher der Flachschieber 3 gleitet. Der Flachschieber besitzt in der Mitte seiner Gleitfläche eine zylindrische Öffnung 4, in welche der Kugelzapfen eines auf der Welle 5 aufgekeilten Hebels 6 eingreift. Am anderen Ende der Welle 5 ist die Rastenscheibe 7 aufgekeilt. Diese besitzt zwei dachförmige Schrägflächen 8 und 9, die die Schneide 10 bilden und in halbkreisförmigen Anschlägen 11 und 12 endigen. Gegenüber der Schneide 10 trägt die Rastenscheibe eine Spitze 13. Zwischen dieser und der mit dem Gehäuse 1 fest verbundenen Spitze 14 ist die Kippfeder 15 eingespannt.
Den Schrägflächen 8 und 9 der Rastenscheibe 7 steht das kugelige Ende der Kolbenstange 16 des Schaltkolbens 17 gegenüber. Die Rückdruckfeder 18 wirkt auf den mit der Kolbenstange verbundenen Federteller 19 und hält die Kolbenstange 16 in der Mittellage. Die Schaltkolbenkammer 20 ist über den Kanal 21 mit den beiden Ventilen 22 und 23 des Magnetventils verbunden, die durch den Kern 24 der Magnetspule 25 verstellt werden können. Die Stromzufuhr zur Magnetspule wird durch den Druckknopftaster 26 geregelt.
Die Schieberbahn 2 besitzt vier Öffnungen 27, 28, 29 und 30, von welchen die Öffnung 27 mit der rechten und die Öffnung 30 mit der linken Arbeitskammer des Türzylinders 31 verbunden ist. Die Öffnungen 28 und 29 sind Auslass- öffnungen. Der Schieber 3 besitzt zwei
Muscheln 32 und 33, die mit den Auslass- öffnungen 28 bzw. 29 dauernd in Verbindung stehen.
Die Verdrehbarkeit der Rastenscheibe 7 und damit auch der Welle 5 wird durch Anschläge 34 und 35 begrenzt.
Die durch die Leitung 36 in das Ventilinnere eintretende Druckluft gelangt über die Öffnung 30 der Schieberbahn 2 in die linke Arbeitskammer des Türzylinders 31 und drückt dessen Kolben in die gezeichnete rechte Endlage, da die rechte Arbeitskammer gleichzeitig über 27,32 und 28 entlüftet ist. Die auf die Unterseite des Ventils 22 einwirkende Druckluft hält dieses Ventil geschlossen und das Ventil 23 geöffnet, so dass die Schaltkolbenkammer 20 über 21, 22, 23 und 37 entlüftet ist.
Diese Lage entspricht der geöffneten Tür, wobei diese dann durch die Druckluft offengehalten wird.
Soll die Tür geschlossen werden, so muss der Druckknopf 26 kurz niedergedrückt werden, wodurch der Stromkreis der Magnetspule 25 geschlossen wird. Der Magnetkern 24 wird nach unten gezogen und das Ventil 23 geschlossen und das Ventil 22 geöffnet. Die in die Kolbenkammer 20 eintretende Druckluft drückt den Schaltkolben 17 nach links. Dessen Kolbenstange 16 gleitet an der Schrägfläche 9 der Rastenscheibe 7 nach unten bis zum Anschlag 12.
Die Kippfeder 15 setzt in dieser Lage der Verdrehung der Rastenscheibe einen kräftigen Wider- stand entgegen. Nach ausreichendem Druckanstieg im Raume 20 wird dieser Widerstand überwunden und die Rastenscheibe 7 im Uhrzeigersinn bis zum Auftreffen auf Anschlag 35 verdreht.
Das Gegendrehmoment der Kippfeder nimmt mit dem Drehwinkel ab und unterstützt die Bewegung in der zweiten Hälfte derselben.
Durch den mit der Welle 5 fest verbundenen Hebel 6 wird auch der Flachschieber 3 nach
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dargestellte Lage, wobei durch Linksbewegung des Schiebers 3 die Tür wieder geöffnet wird.
Durch wiederholtes unterbrochenes Betätigen des Druckknopfes wird also abwechselnd Öffnen und Schliessen der Tür bewirkt. Naturgemäss können auch mehrere Druckknöpfe in Parallelschaltung angewendet werden, um die Tür von mehreren Stellen des Wageninneren aus bedienen zu können. Ebenso können auch mehrere Türen gleichzeitig durch Parallelschaltung mehrerer Türsteuerventile von einem oder mehreren parallel geschalteten Druckknöpfen aus gesteuert werden.
Der besseren Darstellungsmöglichkeit wegen ist die Ausführungsform mit Flachschieber ausführlich beschrieben. Der Schieber kann jedoch bei unveränderter Beibehaltung seiner Steuerungsaufgaben auch als Drehschieber ausgeführt werden, der dann von der Welle 5 entweder direkt oder unter Zuhilfenahme von Übertragungsmitteln angetrieben wird.
Die Fig. 2 und 3 zeigen die verschiedenen Ausführungsformen der in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Massnahmen gegen das Auftreffen der Kolbenstange des Schaltkolbens auf die Schneide der in Mittelstellung stehenden Rastenscheibe.
Fig. 2 zeigt die Anordnung nach Fig. 1 mit der
Rastenscheibe 7 in Mittelstellung.
Der fixe Stützpunkt 14 der Kippfeder 15 liegt höher als die Mittellinien der Welle 5 und der
Kolbenstange 16 des Schaltkolbens, so dass die
Kraftrichtung der Kippfeder 15 in der ge- zeichneten Lage um den Betrag x an der Achse der Welle 5 vorbeigeht. Die Spannung der
Feder 15 und der Betrag x können ohne Schwierigkeit so gross gewählt werden, dass das in der Mittelstellung der Rastenscheibe 7 auf diese ausgeübte Drehmoment wesentlich grösser ist als die Bewegungswiderstände und das Stehenbleiben der Rastenscheibe in dieser Lage damit verhindert wird. Es kann natürlich ebenso der fixe Stützpunkt 14 in der Mittellinie der Welle und des Schaltkolbens und der bewegliche Stützpunkt 13 unterhalb derselben angeordnet werden.
Fig. 3 zeigt die zweite Möglichkeit, das Auftreffen der Kolbenstange des Schaltkolbens auf die Schneide der in der Mittelstellung stehenden Rastenscheibe zu verhüten.
Hiebei liegen die beiden Stützpunkte 13 und 14 der Kippfeder 15 in der Mittellinie des Schaltkolbens, so dass die Kippfeder in der Mittelstellung der Rastenscheibe 7 kein Drehmoment auf diese ausübt. Die Mittellinie des Schaltkolbens liegt um den Betrag y über der Mittellinie der Welle 5 und damit auch über der Schneide 10 der in der Mittelstellung stehenden Rastenscheibe 7, so dass die Kolbenstange 16 in diesem Falle immer auf die Schrägfläche 8 aufläuft.
Es fällt naturgemäss auch in den Rahmen des Erfindungsgegenstandes, beide Ausführungsformen gleichzeitig anzuwenden.
Soll, wie von manchen Verkehrsbetrieben gewünscht, das Öffnen und Schliessen der Tür nur durch Betätigen von für jede Bewegungsrichtung gesonderten Druckknöpfen möglich sein, so muss durch die Bewegung der Rastenscheibe eine elektrische Umschaltung bewirkt werden.
In Fig. 4 ist diese Sonderbauart dargestellt.
In diesem Falle sind an der Rastenscheibe 7 zwei Arme 38 und 39 angebracht, die je nach der
Stellung der Scheibe mit den Kontaktfedern 40 oder 41 in Berührung kommen. In der gezeichneten Lage, die der geöffneten Tür entspricht, drückt der Arm 38 die Kontaktfeder 40 auf den Kontakt 42 und schliesst damit den Stromweg für den Druckknopf 43. Dieser ist somit für das Schliessen der Tür bestimmt. Bei Betätigung desselben fliesst der Strom über 43, 42 und 40 durch die Magnetspule 24, wodurch, wie oben beschrieben, die Umsteuerung des Steuerventils bewirkt wird. In analoger Weise ist der Druckknopf 44 und der Kontakt 45 für das Öffnen der Tür zu betätigen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Steuerventil für durch Druckmittel betriebene elektrisch gesteuerte Türöffnungs-und - schliessvorrichtungen, insbesondere für Fahrzeuge, mit einer durch einen Schaltkolben (17) bei den aufeinanderfolgenden Betätigungen des Magnetventils (25) abwechselnd in dem einen oder dem anderen Drehsinn verstellten Welle (5), die mit mit dem Schaltkolben zusammenwirkenden Schrägflächen (8, 9) versehen ist und durch eine Kippfeder (15) in der jeweiligen Stellung festgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinie der beiden Stützpunkte (13, 14) der Kippfeder in der Mittelstellung der Welle nicht durch deren Achse geht, so dass in dieser Stellung ein Drehmoment auf die Welle ausgeübt wird,
und/oder dass die beiden sich kreuzenden Mittellinien der Welle und der Achse des Schaltkolbens in zwei parallelen um einen geringen Betrag (y) voneinander entfernten Ebenen liegen, zu dem Zwecke, das Auflaufen der Kolbenstange (16) auf die Schneide (10) der Schrägflächen der Welle bei Mittelstellung derselben zu verhindern.