DE10113199A1

DE10113199A1 - Niveauregulierungsventil für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE10113199A1
Application number: DE2001113199
Authority: DE
Inventors: Niklaus Epp; Rudolf Fritz
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2021-03-20
Also published as: FR2826329B1; FR2826329A1; DE10113199B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Niveauregulierungsventil für Schienenfahrzeuge zur Schaltung zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Komponenten DOLLAR A - mit einem Gehäuse; DOLLAR A - mit einem Steuerorgan; DOLLAR A - mit einem Speisungsanschluß; DOLLAR A - mit einem Verbraucheranschluß; DOLLAR A - mit einer Entlüftung; DOLLAR A - mit einem Übertragungsglied; DOLLAR A - das Steuerorgan ist derart ausgebildet, daß es den Durchfluß zwischen dem Speisungsanschluß, dem Verbraucheranschluß und der Entlüftung steuert; DOLLAR A - das Übertragungsglied ist derart gestaltet, daß es die Bewegung der zwei Komponenten relativ zueinander auf das Steuerorgan überträgt. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied vom Gehäuse umschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Niveauregulierungsventil für Schienenfahrzeuge.

Niveauregulierungsventile sind pneumatische Geräte, die zur Luftfedersteuerung von Schienenfahrzeugen gehören. Sie werden insbesondere zwischen der Spei seluftleitung und den Federbälgen in die Luftfederung eingebaut. Man erreicht damit einen einfachen Aufbau einer automatischen Niveauregulierung ohne oder mit wenigen zusätzlichen Geräten. Das Fahrzeug kann sanft und geräuscharm gefedert werden, und es ist ein rasches Anpassen der Drücke in den Federbälgen an die sich ändernde Beladung des Fahrzeuges, zum Beispiel beim Ein- und Aus steigen von Passagieren, möglich.

Beim Einsatz des Niveauregulierungsventiles zwischen Wagenkasten und Dreh gestell hält das Niveauregulierungsventil die Pufferhöhe des Schienenfahrzeuges unabhängig von der Beladung konstant, indem es die Federbälge mit Druckluft aus einem Hilfsluftbehälter auffüllt oder wieder etwas entlüftet. Das Ein- bezie hungsweise Auslassen von Druckluft muß somit von der momentanen Pufferhöhe abhängig sein.

Bei bekannten Niveauregulierungsventilen, wie sie beispielsweise in der Geräte beschreibung WBQ 70219 D der Oerlikon-Knorr Eisenbahntechnik AG dargestellt sind, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen wird, dient zur Erfassung ein außenliegender Hebel. Der He belausschlag entspricht der Bewegung des Wagenkastens relativ zum Drehge stell. Bei kleinen Hebelausschlägen, zum Beispiel bei Federbewegungen während der Fahrt, fließt keine oder nur wenig Druckluft durch das Niveauregulierungsven til, um die Federung nicht zu beeinträchtigen und den Luftverbrauch gering zu halten. Erst bei großen Hebelausschlägen, zum Beispiel bei sich ändernder Bela dung, steigt der Durchfluß linear an, bis er jeweils bei 45 Grad seinen Maximal wert erreicht.

Bei den bekannten Niveauregulierungsventilen wurden besonders Anforderungen bezüglich des einfachen Aufbaus, der einfachen Zugänglichkeit und der einfachen Montage gestellt. Die bekannten Ausführungen wurden diesen Anforderungen weitgehend gerecht, jedoch kam es in der Praxis während extremer Witterungs bedingungen in den Wintermonaten häufig zum funktionellen Versagen bezie hungsweise zur Schädigung bei allen bekannten Bauformen.

Aufgabe der Erfindung ist es somit ein Niveauregulierungsventil darzustellen, das zuverlässig auch bei extremen Witterungsbedingungen arbeitet, und dessen Auf bau einen vielseitigen Einsatz und eine einfache Montage ermöglicht. Der Aufbau und die Montage sollen kostengünstig sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Niveauregulierungsventil mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Der Erfinder hat nämlich erkannt, daß das funktionelle Versagen beziehungsweise die Schädigung bei bekannten Niveauregulierungsventilen maßgeblich durch Eis bildung am außenliegenden Hebel verursacht wird. Ihm ist es gelungen, dieses Problem dadurch zu lösen, daß er ein Niveauregulierungsventil geschaffen hat, das ein Übertragungsglied umfaßt, das vom Gehäuse des Niveauregulierungs ventiles umschlossen und somit gegen äußere Einflüsse geschützt ist. Dadurch ist ein sehr zuverlässiger, wartungsarmer Betrieb gewährleistet. Durch den in An spruch 1 beschriebenen Aufbau konnte weiterhin ein sehr kompaktes Niveaure gulierungsventil geschaffen werden, das eine einfache Montage ermöglicht und sich durch kostengünstige Herstellung und Montage auszeichnet.

Das erfindungsgemäße Niveauregulierungsventil kann aufgrund seines Aufbaus besonders einfach zwischen zwei relativ zueinander bewegliche Komponenten, zum Beispiel den Wagenkasten und das Drehgestell bei Schienenfahrzeugen, geschaltet werden. Es umfaßt erfindungsgemäß neben einem Gehäuse ein Steu erorgan. Das Steuerorgan ist so ausgebildet, daß es den Durchfluß der Druckluft zwischen einem Speisungsanschluß, einem Verbraucheranschluß und einer Ent lüftung steuert. Prinzipiell sind auch andere druckführende Medien als Luft denk bar. Weiterhin umfaßt das erfindungsgemäße Niveauregulierungsventil ein Über tragungsglied, das derart gestaltet ist, daß es die Bewegung der zwei Kompo nenten relativ zueinander auf das Steuerorgan überträgt. In einer vorteilhaften Ausführung ist eine Verbindung zwischen dem Übertragungsglied und einem Ak tuator beziehungsweise einem Ventilstößel vorgesehen, so daß das Übertra gungsglied die Bewegung der zwei Komponenten relativ zueinander zumindest mittelbar auf das Steuerorgan überträgt.

Besonders vorteilhaft umfaßt das Gehäuse mindestens zwei teleskopartig inein ander gleitende Teile. Das Übertragungsglied kann vorteilhaft stoßdämpferartig umschlossen sein. Dies wird besonders leicht durch die teleskopartige Ausführung erreicht. In einer besonders kompakten Ausführung des Niveauregulierungsventi les ist mindestens eins der ineinander gleitenden Teile mit einem Anschluß für die erste Komponente versehen, und ein anderes Teil mit einem Anschluß für die zweite Komponente. Dies können Flansche, Durchgangsbohrungen oder auch andere geeignet gestaltete Anschlüsse sein.

Besonders vorteilhaft umfaßt das erfindungsgemäße Niveauregulierungsventil eine Einstellvorrichtung zum Einstellen der Nullage. Die Nullage ist dadurch fest gelegt, daß die druckluftführende Verbindung zwischen dem Verbrauche ranschluß und dem Speisungsanschluß beziehungsweise dem Entlüftung sanschluß unterbrochen ist. Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Niveauregulie rungsventiles in der automatischen Niveauregelung von Schienenfahrzeugen wird den Federbälgen somit keine Druckluft zu- beziehungsweise abgeführt.

Um einen vielseitigen Einsatz zu ermöglichen, kann zwischen den Anschlüssen für die beiden Komponenten zusätzlich eine Höhenverstellung vorgesehen wer den. Dadurch kann der Einsatz bei Komponenten mit unterschiedlichem Abstand vereinfacht werden.

In einer vorteilhaften Ausführung umfaßt das Steuerorgan ein Stößelventil mit ei nem Ventilsitz, einem Ventilstößel und einem Ventilkörper. Um eine leichte Ent lüftung zu ermöglichen ist der Ventilstößel vorteilhaft mit einer Bohrung versehen beziehungsweise hohl ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist das Stößelventil in Schließrichtung durch eine Druckfeder belastet und in Öffnungsrichtung zumin dest mittelbar durch das Übertragungsglied. Das Übertragungsglied kann dabei mit dem Ventilstößel derart verschaltet sein, daß bei Vergrößerung des Abstandes zwischen den beiden Komponenten zuerst das Stößelventil durch Anstoßen des Ventilkörpers am Ventilsitz geschlossen wird und somit die druckluftführende Ver bindung zwischen Speisungsanschluß und Verbraucheranschluß geschlossen ist. Bei weiterer Vergrößerung des Abstandes der beiden Komponenten wird der Ventilstößel danach zumindest mittelbar durch das Übertragungsglied vom Ventil körper weggezogen, so daß die Bohrung im Ventilstößel freigegeben wird, und damit eine druckluftleitende Verbindung zwischen Verbraucheranschluß und Ent lüftung geschaltet ist.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele und den bei gefügten Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Niveauregulierungsventil mit einer Zug-Druck- Stange;

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Niveauregulierungsventil mit einem Kniehebel;

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Niveauregulierungsventil mit einer Zahnstange;

Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Niveauregulierungsventil mit einem Federme chanismus.

In Fig. 1 ist ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Ausbildung eines Ni veauregulierungsventiles dargestellt.

Man erkennt das Gehäuse 1 mit den beiden Gehäuseteilen 1.1 und 1.2. In das Gehäuseteil 1.1 ist quer zur Ausdehnungsrichtung ein Steuerorgan 2 geschaltet. Das Steuerorgan 2 umfaßt ein Stößelventil 5 mit einem Ventilsitz 5.1, einen Ven tilstößel 5.2 mit einer Bohrung 5.3, einem Ventilkörper 5.4 und einer Druckfeder 5.5. Ein Übertragungsglied 3 ist in Form einer Zug-Druck-Stange ausgebildet und überträgt die Bewegung der zwei Komponenten I und II relativ zueinander auf das Steuerorgan 2. Die Komponenten I, II werden mittels der Anschlüsse 13, 14 an das Niveauregulierungsventil angeschlossen. Mittels einer Höhenverstellung 16, die hier als Gewindebolzen ausgeführt ist, kann der Abstand zwischen den An schlüssen 13, 14 variiert werden, so daß ein universeller Einsatz möglich ist.

Fig. 1a zeigt das Niveauregulierungsventil im Zustand der Speisung. Die Gehäu seteile 1.1 und 1.2 sind relativ weit ineinander zusammengeschoben. Dadurch betätigt die Zug-Druck-Stange 6, aufgrund der Führungskurve 8, den Ventilstößel 5.2. Der Ventilstößel 5.2 betätigt den Ventilkörper 5.4, so daß die Verbindung zwischen Speisungsanschluß P und Verbraucheranschluß A geöffnet und die Boh rung 5.3 im Ventilstößel 5.2 verschlossen ist.

Fig. 1b zeigt den Zustand der Nullage. Die Zug-Druck-Stange 6 betätigt den Ven tilstößel 5.2 nur so weit, daß der Ventilkörper 5.4 an Ventilsitz 5.1 anliegt. Die Verbindung zwischen Speisungsanschluß P und Verbraucheranschluß A und die Bohrung 5.3 im Ventilstößel 5.2 sind geschlossen.

Fig. 1c zeigt den Zustand der Entlüftung. Der Ventilstößel 5.2 ist vom Ventilkörper 5.4 weggezogen, so daß die Bohrung 5.3 im Ventilstößel 5.2 gegenüber dem Verbraucheranschluß A geöffnet ist. Der Verbraucher wird über den Verbrauche ranschluß A, die Bohrung 5.3 und die Entlüftung R entlüftet. Die Verbindung zwi schen Speisungsanschluß P und Verbraucheranschluß A ist geschlossen, da der Ventilkörper 5.4 am Ventilsitz 5.1 anliegt.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Ausführung eines Niveauregulierungsventiles. Wie in Fig. 1 umfaßt das Gehäuse 1 ein Teil 1.1, in dem das Teil 1.2 teleskopartig gleitet. Zum Einbau zwischen zwei Komponenten I, II sind die Anschlüße 13 und 14 an je einem der beiden Teile 1.1, 1.2 vorgese hen. Weiterhin erkennt man das Steuerorgan 2, das ein Stößelventil 5 umfaßt. Das Stößelventil 5 umfaßt einen Ventilsitz 5.1, einen Ventilstößel 5.2 mit einer Bohrung 5.3 und einen Ventilkörper 5.4, der in Schließrichtung durch die Druckfe der 5.5 belastet ist. In Öffnungsrichtung ist der Ventilkörper 5.4 durch den Ventil stößel 5.2 belastet. Der Ventilstößel 5.2 ist mit einer Traverse 15 verbunden, wo bei auch anderes gestaltete Verbindungen ausgeführt werden können.

Die Traverse 15 stellt zusammen mit einem Winkelhebel beziehungsweise Knie hebel 7 das Übertragungsglied 3 der dargestellten erfindungsgemäßen Ausfüh rung dar. Der Kniehebel ist in seinem Scheitelpunkt gelagert und umfaßt einen kurzen Schenkel, der gleitend in der Traverse 15 gelagert ist. Der zweite lange Schenkel des Kniehebels 7 ist an seinem Ende in einer Führungskurve 8 im Ge häuseteil 1.2 gelagert. Durch ein teleskopartiges Gleiten der beiden Gehäuseteile 1.1 und 1.2 wird der Kniehebel 7 gekippt und aufgrund seiner gleitenden Lage rung in der Traverse 15, die im Detail in Schnitt A-A dargestellt ist, überträgt er die Bewegung der beiden Gehäuseteile zueinander - und damit der angeschlossenen Komponenten I, II zueinander - auf den Ventilstößel 5.2 des Steuerorganes 2.

Mittels der Einstellvorrichtung 4 kann die Nullage eingestellt werden und mittels der Höhenverstellung 16 der Abstand der Anschlüsse 13 und 14, um einen Ein bau in Systeme mit unterschiedlichem Abstand der Komponenten I und II zu er möglichen.

Gleiten die Gehäuseteile 1.1 und 1.2 gegenüber der Nullage auseinander, so wird die Bohrung 5.3 im Ventilstößel 5.2 durch Entfernen des Ventilstößels 5.2 vom Ventilkörper 5.4 in Schließrichtung des Stößelventiles 5 freigegeben, und der Verbraucheranschluß A wird entlüftet.

Beim teleskopartigen Ineinandergleiten der Gehäuseteile 1.1 und 1.2 ausgehend von der Nullage betätigt der Ventilstößel 5.2 den Ventilkörper 5.4 in Öffnungsrichtung entgegen der Druckkraft der Druckfeder 5.5 und stellt somit eine druck luftführende Verbindung zwischen dem Speisungsanschluß P und dem Verbrau cheranschluß A her. Die Darstellung a in Fig. 2 zeigt einen solchen Zustand, während in der Darstellung b der Entlüftungszustand dargestellt ist. Die Darstel lung c zeigt den Zustand der Nullage.

Fig. 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführung eines Niveauregulie rungsventiles. Der Aufbau des Steuerorganes 2 ist ähnlich dem aus Fig. 2. Glei che Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. In der dargestellten Ausführung umfaßt das Übertragungsglied 3 eine Zahnstange 9, die im Eingriff mit einem Stirnrad 17 steht. Das Stirnrad 17 umfaßt eine Kurvenscheibe 10, die eine Druckstange 19 entgegen der Federkraft der Druckfeder 18 betätigt. Die Druckstange 19 betätigt wiederum den Ventilstößel 5.2 in Öffnungsrichtung des Stößelventiles 5 entgegen der Federkraft der Druckfeder 5.5. Vorteilhaft können Druckstange 19 und Ventilstößel 5.2 auch aus einem Teil gefertigt sein.

Entsprechend Fig. 2 sind auch in Fig. 3 die verschiedenen Zustände

a) Speisungsstellung,
b) Entlüftungsstellung und
c) Nullage

dargestellt.

Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausbildung eines Niveauregulierungsventiles mit einem Federmechanismus. Das Steuerorgan 2 ist ähnlich denen in den Fig. 2 und 3 dargestellten ausgebildet. In der in Fig. 4 dargestellten Ausführung umfaßt das Übertragungsglied 3 eine Druckstange 25, die den Ventilstößel 5.2 über eine weiche Feder 22 entgegen der Druckkraft einer harten Feder 21 betä tigt. Das Gehäuseteil 1.2 ist teleskopisch gleitend im Gehäuseteil 1.1 gelagert. In der dargestellten Ausführung ist das Gehäuseteil 1.2 mit einem Innengewinde versehen und als Einstellmutter 23 auf das Gewinde 24 am Ende der Druckstange 25 aufgeschraubt. Somit wird eine besonders einfache Einstellung des Abstandes zwischen den Anschlüßen 13 und 14 möglich.

Zum Transport kann die Druckstange 25 beziehungsweise die Einstellmutter 23 mittels der Transportsicherung 20 im Gehäuseteil 1.1 fixiert werden.

Auch in Fig. 4 sind wiederum die drei verschiedenen Zustände der Speisung (a), der Entlüftung (b) und der Nullage (c) dargestellt.

Mit allen dargstellten Ausführungsbeispielen ist eine Über- beziehungsweise Un tersetzung des Hubweges der ineinander gleitenden Gehäuseteile - und damit der sich relativ zueinander bewegenden Komponenten - gegenüber der auf das Steu erorgan übertragenen Bewegung möglich. In Fig. 3 wird beispielsweise eine sol che Übersetzung durch die geeignete Auswahl der Federraten der harten Feder 21 und der weichen Feder 22 erreicht. Über die Formgebung der Kurvenscheibe 10 beziehungsweise den Durchmesser des Stirnrades 17 und die Art der Ver schaltung der Zahnstange 9 mit dem Stirnrad 17 der in Fig. 3 dargestellten Aus führung kann die Über- beziehungsweise Untersetzung eingestellt werden. In Fig. 2 ist eine Einstellung der Übersetzung durch die geeignete Wahl der Füh rungskurve 8 und die Form des Kniehebels 7 möglich.

Generell sind auch anders gestaltete Übersetzungen insbesondere mittels eines Druckübersetzungsventiles, durch Gewindeübersetzungen oder durch anders als dargestellt gestaltete Federventile möglich. Beispielsweise sei die Ausführung eines Federventils mit Kipphebel genannt.

Bezugszeichenliste

I, II relativ zueinander bewegliche Komponenten
P Speisungsanschluß
A Verbraucheranschluß
R Entlüftung

1

Gehäuse

1.1

erstes Gehäuseteil

1.2

zweites Gehäuseteil

2

Steuerorgan

3

Übertragungsglied

4

Einstellvorrichtung

5

Stößelventil

5.1

Ventilsitz

5.2

Ventilstößel

5.3

Bohrung

5.4

Ventilkörper

5.5

Druckfeder

6

Zug-Druck-Stange

7

Kniehebel

8

Führungskurve

9

Zahnstange

10

Kurvenscheibe

11

Federmechanismus

13

Anschluß

14

Anschluß

15

Traverse

16

Höhenverstellung

17

Stirnrad

18

Druckfeder

19

Druckstange

20

Transportsicherung

21

harte Feder

22

weiche Feder

23

Einstellmutter

24

Gewinde

25

Druckstange

Claims

1. Niveauregulierungsventil für Schienenfahrzeuge zur Schaltung zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Komponenten (I, II);

1. 1.1 mit einem Gehäuse (1);
2. 1.2 mit einem Steuerorgan (2);
3. 1.3 mit einem Speisungsanschluß (P);
4. 1.4 mit einem Verbraucheranschluß (A);
5. 1.5 mit einer Entlüftung (R);
6. 1.6 mit einem Übertragungsglied (3);
7. 1.7 das Steuerorgan (2) ist derart ausgebildet, daß es den Durchfluß zwischen dem Speisungsanschluß (P), dem Verbraucheranschluß (A) und der Entlüftung (R) steuert;
8. 1.8 das Übertragungsglied (3) ist derart gestaltet, daß es die Bewegung der zwei Komponenten (I, II) relativ zueinander auf das Steuerorgan (2) überträgt;

dadurch gekennzeichnet, daß

1. 1.9 das Übertragungsglied (3) vom Gehäuse (1) umschlossen ist.

2. Niveauregulierungsventil gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die fol genden Merkmale:

1. 2.1 das Gehäuse (1) umfaßt mindestens zwei teleskopartig ineinander gleitende Teile (1.1, 1.2);
2. 2.2 das Übertragungsglied (3) ist von den ineinander gleitenden Teilen (1.1, 1.2) stoßdämpferartig umschlossen.

3. Niveauregulierungsventil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil (1.1) der ineinander gleitenden Teile einen Anschluß (13) für die erste Komponente (I) und ein anderes Teil (1.2) einen Anschluß (14) für die zweite Komponente (II) aufweisen.

4. Niveauregulierungsventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Niveauregulierungsventil eine Einstellvorrichtung (4) zur Einstellung der Nullage umfaßt.

5. Niveauregulierungsventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß das Steuerorgan (2) ein Stößelventil (5) mit

1. 5.1 einem Ventilsitz (5.1);
2. 5.2 einem Ventilstößel (5.2) mit einer Bohrung (5.3);
3. 5.3 einem Ventilkörper (5.4)

umfaßt.

6. Niveauregulierungsventil gemäß Anspruch 5, gekennzeichnet durch die fol genden Merkmale:

1. 6.1 das Stößelventil (5) umfaßt weiterhin eine Druckfeder (5.5);
2. 6.2 das Stößelventil (5) ist in seiner Öffnungsrichtung belastet durch das Übertra gungsglied (3);
3. 6.3 das Stößelventil (5) ist in Schließrichtung belastet durch die Druckfeder (5.5);
4. 6.4 Übertragungsglied (3) und Ventilstößel (5.2) sind derart miteinander ver schaltet, daß die Bohrung (5.3) mindestens mittelbar in Schließrichtung durch das Übertragungsglied freigegeben wird.

7. Niveauregulierungsventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß das Übertragungsglied (3) eine Zug-Druck-Stange (6) umfaßt.

8. Niveauregulierungsventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß das Übertragungsglied (3) einen Kniehebel (7) und eine Füh rungskurve (8) umfaßt.

9. Niveauregulierungsventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß das Übertragungsglied (3) eine Zahnstange (9) und ein Stirn rad (17) mit einer Kurvenscheibe (10) umfaßt.

10. Niveauregulierungsventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß das Übertragungsglied (3) einen Federmechanismus (11) um faßt.

11. Niveauregulierungsventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß das Niveauregulierungsventil eine Übersetzung umfaßt.