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Ventil zur lastabhängigen Regelung des Druckes in Luftfederelementen von Fahrzeugen
Die Erfindung betrifft ein Ventil zur lastabhängigen Regelung des Druckes in Luftfederelementen von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, bei dem ein von der Lage des Wagenkastens relativ zu den Rädern beeinflusstes Stellglied Über eine nur ein beschränkte Drehmoment übertragende Kupplung auf eine Ventilanordnung und zugleich auf ein Dämpfungsglied einwirkt.
Solche Ventile sollen bekanntlich nicht nur eine mittlere, belastungsunabhängige Lage des Wagenkastens (während der Fahrt) zu den Radachsen bestimmen, sondern auch noch während der Fahrt zusätzlich auftretende Schwingungsausschläge des Wagenkastens in einem gewissen Umfang berücksichtigen. Es handelt sich also hier um häufig und stark wechselnd beanspruchte, betriebswichtige Vorrichtungen, für die eine einfache, nur wenig Raum beanspruchende, sich nur wenig abnützende und sehr betriebssichere Bauart angestrebt werden muss.
Es sind Ventile der eingangs genannten Bauart bekannt, bei denen für die erwähnte Kupplung eine Schraubenfeder verwendet istund beidenen ein den angetriebenen Teil der Kupplung bildender einarmiger Hebel ausser auf eine Dämpfungseinrichtung auf zwei getrennte, Ein-undAuslass derLuftfederungselemente steuernde Ventile einwirkt. Diese bekannte Konstruktion ist aber nicht nur durch den baulichen Aufwand und den Raumbedarf nachteilig, sondern insbesondere dadurch, dass sie weder feinfühlig noch genau genug arbeitet.
Bei dem Ventil nach der Erfindung ist eine solche Arbeitsweise dadurch erreicht, dass als Kupplung eine Rastkupplung und dazu ein auf Ein-und Auslass der Luftfederelemente wirkendes Doppelsitzventil verwendet sind, wobei der Ventilkörper des letzteren durch den mitgenommenen Teil der Kupplung mit dem Dämpfungsglied gekuppelt ist.
Die Erfindung ergibt eine wesentlich einfachere, gedrungenere, widerstandsfähigere, betriebssicherere und dabei billigere Bauart des Ventiles, als sie bisher bekannt war.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Es zei-
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Einzelheiten aus Fig. 2 in etwas grösserem Massstabe.
Ein Gehäuse 1 (Fig. 1 und 2) umschliesst einen im wesentlichen zylindrischen Raum 2 und zwei mit ihm verbundene, gleichfalls im wesentlichen zylindrische Nebenräume 3 und 4, von denen der erstere oberhalb, der letztere unterhalb des Raumes 2 angeordnet ist. Die Achsen der Nebenräume 3 und 4 sind einander parallel und stehen senkrecht zur Achse des Raumes 2. Raum 2 ist von aussen durch eine kreisrunde, mit einem Deckel 5 verschlossene Einbauöffnung 6 im Gehäuse 1 zugänglich.
Der Deckel 5 und die gegenüberliegende Gehäusewand haben einander zugekehrte Ansätze 7 bzw. 7' mit Bohrungen 8 bzw. 9, in denen eine nach beiden Seiten aus dem Gehäuse vorstehende Welle 10 gelagert ist. Auf der Aussenseite der Lagerbohrungen 8, 9 sind ebenso wie am Deckel 5 in der üblichen Weise Dichtungsmittel 11, 12, 13 gegen das Durchtreten von Öl vorgesehen. Auf eines der beiden je mit Kerbverzahnungen 14, 15 versehenen Enden der Welle 10 kann wahlweise ein von der Lage des Wagenkastens zu den Rädern beeinflusster Stellhebel 16 aufgesetzt werden.
Innerhalb des Raumes 2 ist auf der Welle 10 bzw. um diese herum eine aus drei Hauptteilen 17, 18, 19 bestehende Rastkupplung angeordnet. Die Kupplungsscheibe 17 ist über eine Buchse 20 mit der Welle 10 fest verbunden. Sie hat in ihrem ebenen Teil 21 Pfannen 22, in die drei in dem Käfig 18 gehaltene und
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nehmer eingreifen. Der äussere Scheibenrand 24 ist zur Versteifung gegen die benachbarte Gehäusewand umgebördelt. Auf der andern Seite des Kugelkäfig 18 legt sich die andere, ebenfalls mit Pfannen 25 für die Mitnehmerkugeln 23 versehene Kupplungsscheibe 19 gegen die Kugeln.
Sie umfasst die Welle 10 bzw. die Buchse 20 nur lose, eine konzentrische Führung erhält sie durch einen hochgezogenen Rand 26, mit dem sie auf der äusseren Mantelfläche 27 eines aus dem Deckel 5 gegen das Gehäuseinnere heraustretenden kreisrunden Steges 28 gleiten kann.
Eine sich über ein Axialkugellager 29 gegen den Deckel 5 abstützende Kupplungsfeder 30 hält die Kupplung 17, 18, 19 in Eingriff, sie drückt die Kupplungsscheibe 19 und mit ihr den Kugelkäfig 18 mit seinen Kugeln gegen die Kupplungsscheibe 17 mit der Buchse 20, so dass diese letztere mit einer Stirnseite bei 31 an dem Gehäuseansatz 7'anliegt. Damit ist auch die Welle 10 in axialer Richtung festgelegt.
Der zylindrische Rand 26 der zweiten Kupplungsscheibe 19 ist oben und unten mit je einem Längsschlitz 32 bzw. 33 versehen. In diese Längsschlitze greifen je Mitnehmer von Teilen ein, die in den. oben erwähnten Nebenräumen 3 und 4 des Gehäuseinnern untergebracht sind.
Von oben her ragt in den Schlitz 32 (vgl. Fig. 3) ein schmaler Bund 34 eines Ventilkörpers (Ventilrohres) 35, der auf der einen Seite in einer Gehäusebohrung 36, auf der andern Seite in einer in einer weiteren Gehäusebohrung 37 gehaltenen Buchse 38 geführt und an den betreffenden Stellen mit üblichen Dichtungsmitteln 39, 40 versehen ist.
Das Ventilrohr 35 (vgl. Fig. 4) hat eine durchgehende Längsbohmng 41 sein linkes Ende istmittels. einer konischen Schulter 42 zu einem Ventilsitz 43 ausgebildet. In der gleichen Weise bildet der Rand 44 der äusseren Mündung der Führungsbohrung 36 einen umgebenden Ventilsitz. Der Rand 44 ragt in eine diese Bohrung nach aussen fortsetzende Gewindebohrung 45 in einem Gehausestutzen 46 hinein. Die Anordnung 35, 43, 44, 48, bildet ein Doppelsitzventil.
In der in den Fig. 2 und 4 wiedergegebenen Stellung des Ventilrohres 35 leg : sich gegen die Sitzflächen 43 und 44 zugleich die Dichtfläche 47 eines in der Bohrung 45 mit merklichem Luftspalt gleitenden Schliessgliedes 48 aus Gummi. Eine sich gegen einen einvulkanisierten Metallring 49 im Schliessglied 48 legende Ventilfeder 50 drückt dieses in Richtung gegen den Sitz 4. 4. Sie stützt sich dabei gegen einen die Bohrung 45 abschliessenden Schraubstopfen 51 mit durchgehender Bohrung 52 und einen äusseren Gewindeanschluss 53 zum Anschluss an eine nicht gezeichnete, von einem gleichfalls nicht gezeichneten Vorratsbehälter für Druckluft kommende Leitung.
Ganz nahe den Sitzflächen 43 bzw. 44 sind in das Ventilrohr 35 bzw. in die Führungsbohrung 36 un- gefähr gleich breite Nuten 54 bzw. 55 eingedreht, die in der gezeichneten Stellung des Ventilrohres 35 einander gegenüberliegen. Die Bohrungsnut 55 ist über eine Querbohrung 56 und einen Anschluss 57 mit einem oder mehreren nicht gezeichneten Federelementen verbunden.
Das Ventilrohr 35 steht von rechts her unter dem Druck einer Ventilfeder 58. Diese Feder stützt sich gegen einen Schraubstopfen 59, der in eine äussere Gewindebohrung 60 im Gehäuse 1 eingeschraubt ist und die Lagerbuchse 38 mit ihrem Flansch 61 festhält. Die sich an die Längsbohrung 41 des Ventilrohres 35 anschliessende durchgehende Bohrung 62 des Stopfens ist nach aussen durch ein kleines Filter 63 abgedeckt.
Die Feder 50 ist um so viel stärker als die Feder 58 gewählt, dass sie - bei Fehlensonstiger Kräfte - das Schliessglied 48 entgegen der Kraft der über das Ventilrohr 35 auf das Schliessglied 48 einwirkenden Feder 58 das Schliessglied gegen den Ventilsitz 44 zu drücken vermag. Wenn dann, wie gezeichnet, zugleich das Ventilrohr 35 mit seinem Sitz 43 am Schliessglied 48 anliegt, so ist das Doppelsitzventil 43,
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48gebildet, die bei einer mittels einer Schraube 71 von aussen einstellbaren DrosEGhtelle 72 zusammenlaufen.
Ein in einer Querbohrung 73 inmitten des Kolbens 66 lose sitzender Bolzen 74 greift mit einem flachen Mitnehmeransatz 75 in den Schlitz 33 im Rand 26 der Kupplungsscheibe 19 ein. Die beiden Kammern 67, 68 mit ihrer Verbindungsleitung und der Raum 2 als Vorrats- und Ausgleichsbehälter sind bis
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Die Wirkungsweise des Ventils ist nun folgende :
Es wird angenommen, dass bei sich senkendem Wagenkasten, d. h. bei zunehmender Belastung desselben, der Stellhebel 16, die Ventilwelle 10 und die Kupplungsscheibe 17 sieh aus Ihrer gezeichneten
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Normalstellung entgegen dem Sinn desUhrzeigers (Fig. 2) herausbewegen, bei Entlastung des Wagenkastens dagegen im Uhrzeigersinn.
Im ersten Fall, bei zunehmender Belastung, wird dann über die Kupplung 17, IS, 19 ein gewisses Drehmoment auf die Kupplungsscheibe 19 übertragen, die über den in den Schlitz 33 eingreifenden Mitnehmer 75 den Dämpferkolben 66 in Richtung auf die Kammer 68 zu schieben sucht.
Das weitere Arbeiten des Ventils hängt alsdann von der Bewegung des Kolbens 66 bzw. der Kupplungsscheibe 19 ab bzw. von dem Widerstand, die deren Bewegung erfährt.
Der Widerstand (Bremskraft) ist, zunächst im Falle des Kolbens 66, bei einer bestimmten Einstellung der Dämpfungseinrichtung im wesentlichen nur abhängig von der ihm aufgezwungenen Geschwindigkeit, u. zw. nimmt sie mit dieser zu. Dementsprechend wirkt auch der Drehung der mit dem Kolben 66 zwangsläufig gekuppelten Kupplungsscheibe 19 ein nur von deren Winkelgeschwindigkeit abhängiges Bremsmoment entgegen.
Ein dieses Bremsmoment überwindendes Bewegungsmoment muss auf die Scheibe 19 gegebenenfalls über die Kupplung 17, 18, 19 übertragen werden. Diese kann jedoch bekanntermassen nur Drehmomente unterhalb einer bestimmten, bei gegebenen Abmessungen der Kupplungsteile nur noch von der Kraft der Kupplungsfeder 30 abhängigen Grösse übertragen : wirkt ein Drehmoment oberhalb dieser Grösse auf die Kupplungsscheibe 17, so treten die Mitnehmerkugeln 23 entgegen der Kraft der Kupplungsfeder 30 aus ihren Pfannen 22, 23 heraus und die Kupplungsscheiben 17, 19 kommen ausser Eingriff.
Zu diesem maximal übertragbaren Drehmoment gehören nach Massgabe der zuvor erwähnten Abhängigkeit zwischen Dreh- (Winkel-) geschwindigkeit und Bremsmoment eine höchste Drehgeschwindigkeit, die der Kupplungsscheibe 19 erteilt werden kann. Mit eben dieser höchsten Drehgeschwindigkeit vermag die Kupplungsscheibe 19 einer Drehung der Kupplungsscheibe 17 und damit einer Bewegung des Stellgliedes 16 oder letzten Endes einer Bewegung des Wagenkastens äusserstenfalls zu folgen.
Mit dieser Maximaldrehgeschwindigkeit folgt also die Kupplungsscheibe 19 allen Schwingungen des Wagenkastens oberhalb einer bestimmten Schwinggeschwindigkeit. Da nun im vorliegenden Fall im allgemeinen einer höheren Schwinggeschwindigkeit eine höhere Schwingungsfrequenz, also eine kleinere Schwingungsdauer entspricht, so schlägt die Kupplungsscheibe 19 umso weniger aus, je höher die Frequenz (der Schwingungen des Wagenkastens) ist. Damit ist der Einfluss höherfrequenter Schwingungen schon weitgehend ausgeschaltet.
Überdies führen aber kleine Ausschläge der Kupplungsscheibe 19 überhaupt, d. h. Ausschläge unterhalb einer gewissen, geringen Grösse, gar nicht zum Ansprechen des Ventils. Wegen der grösseren Breite des Schlitzes 32 im Verhältnis zum Ventilrohrbund 34 setzt nämlich die Kupplungsscheibe 19 das Ventilrohr 35 nicht sofort in Bewegung, sondern erst dann, wenn die Flanke 76 (Fig. 3) des Schlitzes 32 gegen den Bund 34 anläuft, wenn also die Kupplungsscheibe 19 einen gewissen, durch den erwähnten Breitenunterschied bedingten Drehwinkel durchlaufen hat.
Durch das alsdann folgende Verschieben des Ventilrohres 35 nach links gelangt die Nut 54 In Verbindung mit der Bohrung 45. Ausserdem wird das Schliessglied 48 gegen die Kraft der Ventilfeder 50 von seinem einen Sitz 44 abgehoben. Die durch den Stutzen 53 eintretende Druckluft kann jetzt über die Bohrung 45, den Luftspalt zwischen deren Wandung und dem Ventilkörper 48, die Nut 54 und die dieser zum Teil noch gegenüber liegende Nut 55, die Bohrung 56 und den Stutzen 57 zu den Federungselementen strömen.
Der Wagenkasten hebt sich nun, der Stellhebel 16 dreht seine Bewegungsrichtung um und nähert sich wieder seiner Normallage, entsprechend bewegen sich die Kupplungsscheiben 17 und 19. Der zuraek-- weichenden Flanke 76 des Schlitzes 72 folgt der Bund 34 mit dem Ventilrohr 35 und dem Schliessglied 48 unter der Kraft der Ventilfeder 50, bis das Schliessglied 48 wiederum am Sitz 44 anliegt und den Durchfluss sperrt. Das Ventil befindet sich dann wiederum in der gezeichneten Ruhestellung und ist geschlossen.
Im andern Fall, bei Entlastung des Wagenkastens, setzen sich die Kupplungsscheiben 17 und 19 im Uhrzeigersinn inBewegung, die Flanke 76 bewegtsich nachMassgabe der Dämpfung durch den Dämpfungkolben 66 nach rechts, ohne dass zunächst das Ventilrohr 34, 35 folgt, so dass auch In diesem Fan kleine
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derder Feder 58 nach rechts geschoben. Dadurch hebt sich der Sitz 43 vom Schliessglied 48 ab und nach einer kurzen weiteren Wegstrecke des Ventilrohres 35 steuert er die Nut 55 auf.
Alsdann kann Luft aus den Federungselementen über 57, 56, 55 und die Längsbohrung 41 des Vomirohrs 35, die Gewindeanschlussbohrung 62 und das Filter 63 nach aussen abströmen, der Wagenkasten senkt sich. Die Infolgedessen einsetzende rückläufige Bewegung des Stellhebels 16 lässt die Kupplungsscheibe 19
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Bewegungsrichtung umkehren.PATENTANSPRÜCHE :
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Ventil zur lastabhängigen Regelung des Druckes in Luftfederelementen von Fahrzeugen, insbeson- dereKraftfahrzeugen, bei dem ein von der Lage des Wagenkastens relativ zu den Rädern beeinflusstes Stellglied über eine nur ein beschränktes Drehmoment übertragende Kupplung auf eine Ventilanordnung und zugleich auf ein Dämpfungsglied einwirkt, gekennzeichnet durch eine Rastkupplung (17, 18, 19) und
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kuppelt ist.