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TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein manuell betätigbares pneumatisches Schaltventil
für Anlagen
zum Heben und Senken eines Fahrzeugaufbaus gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Manuell
betätigbare
pneumatische Schaltventile der hier angesprochenen Art werden eingesetzt
für Anlagen
zum Heben und Senken eines Fahrzeugaufbaus von luftgefederten Fahrzeugen. Ein
derartiges Schaltventil besitzt ein mechanisches Bedienelement, über das
ein Steuerelement, wie beispielsweise ein Steuerkolben, in unterschiedliche Stellungen
HEBEN, SENKEN, FAHRT und STOP, verbracht werden kann. Über den
Steuerkolben werden in den unterschiedlichen genannten Stellungen für zumindest
einen Luftfederkreislauf je ein Einlassventil, ein Auslassventil
und ggf. ein Sperrventil, beispielsweise in Stößelbauart, betätigt. Hierbei
kann ein Sperrventil an eine von einem Niveauregelventil herangeführte Leitung
angeschlossen sein.
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Nach
dem Loslassen des Bedienelements und für ein Indizieren einer Betriebsbedingung FAHRT
kann ein Rückführen von
Bedienelement und Steuerelement über
eine Federanordnung, insbesondere eine Torsionsfeder, oder über exzentrisch über das
Steuerelement einwirkende federbelastete Stößel von Einlassventil oder
Auslassventil in die Stellung STOP bewirken. Weiterhin kann durch
eine Druckbeaufschlagung einer Steuerfläche des Steuerelements eine
automatisierte Überführung des
Steuerelements von der Stellung STOP in die Stellung FAHRT erfolgen.
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Bei
dem Bedienelement handelt es sich üblicherweise um einen Drehgriff
oder Drehknopf, der in einer Axialstellung STOP zwischen Schwenkstellungen
HEBEN, SENKEN und NEUTRAL verschwenkbar ist, sowie über eine
Axialbewegung von der Stellung STOP in die Stellung FAHRT überführbar ist.
Ein pneumatisches automatisches Überführen von
der Stellung STOP in die Stellung FAHRT ist bei Indikation einer
Fahrsituation erforderlich, um ein willkürliches Heben und/oder Senken
des Fahrzeugaufbaus während
einer Fahrt zu unterbinden. Gleichzeitig soll während einer Fahrsituation über das
Schaltventil eine Einwirkung eines Niveauregelventils auf die Luftfederelemente
möglich
sein.
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Ein
pneumatisches Schaltventil der eingangs beschriebenen Art ist beispielsweise
aus
DE 41 20 824 C1 bekannt.
Das Schaltventil weist einen Steuerkolben auf, der eine Nockenfläche besitzt,
mit welcher der Stößel eines
Sperrventils durch Axialverschiebung des Steuerkolbens betätigt werden
kann. Insoweit ist ein Schalten aus der Stellung STOP in die Stellung
FAHRT und umgekehrt möglich.
Mit dem Steuerkolben sind Nockenscheiben axial verschiebbar, jedoch
drehfest gekuppelt, wobei die Nockenscheibe Nockenflächen zur
Betätigung
eines Einlassventils und eines Auslassventils aufweisen. Für jeden Luftfederkreis
ist jeweils eine Satz von drei derartigen Ventilen, nämlich ein
Einlassventil, ein Auslassventil und ein Sperrventil, vorgesehen.
Dem Steuerkolben ist eine Hülse
als weiteres Bauteil zugeordnet, die einerseits mit dem Steuerkolben
und andererseits mit dem Bedienelement drehfest verbunden ist. Weiterhin
ist eine Federanordnung vorgesehen, die auf die Hülse und über die
Hülse auf
den Steuerkolben einwirkt, um eine automatische Rückführung aus
der Stellung HEBEN oder SENKEN in die Stellung STOP zu bewirken,
sobald das Bedienungselement losgelassen wird, wie dies üblicherweise
nach einem Hebe- oder Senkvorgang der Fall ist. Die Betätigungsachsen
der drei Ventile eines Satzes für
einen Luftfederkreis sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet,
die die Längsachse
des Schaltventils bzw. des Schaltkolbens schneidet. Auf diese Art
und Weise können
auch Ventilgruppen für
mehrere Luftfederkreise über
den Umfang verteilt angeordnet werden. Es ist auch eine Drehbehinderung
für die
Verhinderung einer Verdrehung des Schaltkolbens in der Stellung
FAHRT vorgesehen. Der Steuerkolben ist durch Druckluft, insbesondere
Druckluftimpulse, axial verschiebbar im Gehäuse des Schaltventils gelagert,
um sicherzustellen, dass im Fahrbetrieb die Stellung FAHRT eingenommen
wird.
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Ein
anderes pneumatisches Schaltventil ist aus der DE-PS 26 23 235 bekannt.
Die manuell betätigbare
Steuereinrichtung weist ein mechanisches Bedienelement auf, welches
aus einer Schaltwelle und einem Bedienhebel zusammengesetzt ist. Über den
Bedienhebel kann die Schaltwelle in fünf verschiedene Winkellagen
um ihre Achse verschwenkt werden, wobei die Stellung STOP zweimal
vorgesehen ist. Auch hier sind auf der Schaltwelle Nockenscheiben
angebracht, die für
je einen Luftfederkreis ein Einlassventil, ein Auslassventil und
ein Sperrventil betätigen.
Diese drei Ventile sind in einem scheibenartigen Gehäusekörper untergebracht,
wobei die Achsen der Ventile in einer gemeinsamen Ebene liegen,
die senkrecht zu der Achse der Schaltwelle angeordnet ist. Auf diese
Weise kann das Ventil in einfacher Weise auch für zwei oder mehrere Luftfederkreise
aufgebaut und erweitert werden. Es sind hier besondere Rasteinrichtungen
für die
fünf Stellungen vorgesehen,
so dass eine teilautomatische Betätigung nicht möglich ist.
Eine ordnungsgemäße Betätigung ist
damit von der Gewissenhaftigkeit der Bedienperson abhängig. Damit
besteht die Möglichkeit, dass
das Ventil nach einem Ladebetrieb die Stellung FAHRT nicht automatisch
einnimmt.
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Aus
der DE-OS 25 10 954 ist ein Schaltventil für die Stellungen HEBEN, SENKEN,
FAHRT und STOP bekannt. Bei diesem Schaltventil sind die dem einzelnen
Luftfederkreis zugeordneten Ventile nicht in Stößelbauart, sondern in Schieberbauart
verwirklicht. Es ist ein gesonderter Steuerkolben vorgesehen, der
mit Druckluft beaufschlagt ist, so dass dieses Schaltventil über Druckluft
in die Stellung FAHRT verstellt werden kann. Die beiden Ventilschieber
sind mit ihren Achsen parallel zueinander angeordnet. Es sind Rückführfedern
für die
Schieber vorgesehen, die eine Rückführung des
Schaltventils in die Stellung STOP bewirken, sobald das mechanische
Bedienelement losgelassen wird.
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Schließlich ist
aus
DE 101 29 143
C1 bekannt, dass Stößel eines
Einlassventils sowie eines Auslassventils koaxial zueinander, aber
exzentrisch zur Längsachse
eines Steuerkolbens auf einen Nocken des Steuerkolbens einwirken.
Bei einer Verschwenkung des Steuerkolbens in eine Stellung HEBEN
oder SENKEN wird die dem Einlassventil oder Auslassventil zugeordnete
Feder derart vorgespannt, dass der Stößel des Einlassventils oder
Auslassventils mit dem Hebelarm seines exzentrischen Kontaktpunkts
auf dem Nocken ein Rückstellmoment
erzeugt, welches für
ein Loslassen des Bedienelements für ein Rückführen des Bedienelements mit Steuerkolben
in eine Stellung NEUTRAL sorgt.
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AUFGABE DER
ERFINDUNG
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein pneumatisches Schaltventil
mit einer vergrößerten Betriebs-
oder Transportsicherheit und/oder einem erhöhten Bedienkomforf bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen
vorzuschlagen.
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LÖSUNG
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs
1. Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich entsprechend
den abhängigen
Ansprüchen
2–10.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Der
eingangs beschriebene Stand der Technik beruht auf dem Grundsatz,
dass für
manuell betätigbare
pneumatische Schaltventile
werden
muss/müssen.
Im Gegensatz hierzu beruht die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis,
dass, zumindest in ausgewählten
Betriebsbereichen, eine Verriegelung oder Rastierung des Steuerelements
in der Stellung HEBEN und/oder SENKEN von Vorteil sein kann.
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Mit
einer derartigen Verriegelung oder Rastierung muss der Benutzer
für länger andauernde Vorgänge HEBEN
und SENKEN das Bedienelement nicht dauerhaft betätigen. Vielmehr verbleibt das Steuerelement
infolge des Verriegelungselements oder Rastierelements automatisiert
in der Stellung HEBEN oder SENKEN. Dies bedeutet, dass für die verriegelte
Stellung HEBEN oder SENKEN der Fahrer noch während einer Änderung
des Befüllungszustands
eines Luftfederelements weitere Arbeiten verrichten kann.
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Für ein gewünschtes
Ende des Vorgangs HEBEN oder SENKEN kann der Benutzer das Rastierelement
oder Verriegelungselement manuell lösen. Mit dem Lösen des
Rastierelements oder Verriegelungselements erfolgt automatisiert
eine Bewegung in die Stellung NEUTRAL, bspw. veranlasst durch eine
Torsionsfeder oder exzentrische federbelastete Stößel gemäß dem eingangs
genannten Stand der Technik oder durch eine geeignete Druckbeaufschlagung.
Alternativ kann die Verriegelungs- oder Rastiereinheit automatisiert
gelöst
werden.
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Auch
für eine
Indikation einer Fahrsituation oder alternativ als "Default"-Lösung erfolgt
eine automatische Verstellung in die Stellung NEUTRAL oder FAHRT.
Diese Verstellung kann automatisiert aus einer Verriegelung für HEBEN
oder SENKEN erfolgen und/oder lediglich in einer automatisierten Überführung von
einer Stellung NEUTRAL in die Stellung FAHRT bestehen. Beispielsweise
ist in der Stellung NEUTRAL eine Verbindung zu einem Luftfederelement
geschlossen oder sind Luftfederelemente zweier Luftfederkreise kurzgeschlossen,
während
in der Stellung FAHRT das Luftfederelement mit einem Sperrventil
oder einem Niveauregelventil verbunden sein kann.
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Die
Erfindung beruht insbesondere auf der Erkenntnis, dass es bei rauem
Betrieb des Fahrzeugaufbaus, beispielsweise für auf einem Schiff oder auf der
Bahn beförderten
Fahrzeugaufbau, vorteilhaft ist, wenn das Luftfederelement entlüftet wird.
Befindet sich das pneumatische Schaltventil für einen derartigen Transport
nicht in einer Entlüftungsstellung,
also nicht in einer Stellung SENKEN, sondern lediglich in einer
Stellung NEUTRAL bzw. STOP, so kann es infolge der Bewegungen des
Fahrzeugaufbaus und des Luftfederelements zu einer Veränderung
der Druckverhältnisse
in dem Luftfederelement kommen, beispielsweise zu einem Aufpumpen
eines Luftfederbalgs oder einer Erzeugung eines Vakuums in dem Luftfederbalg,
was zu mechanischen Beschädigungen
des Luftfederbalgs führen
kann. Auf Grundlage der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann für derartige
raue Einsatzbedingungen oder einen Transport mit dem Schiff oder
der Bahn das Schaltventil in der Stellung SENKEN dauerhaft verriegelt
werden, wodurch zuverlässig
eine Entlüftung
des Luftfederelements gewährleistet
werden kann.
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Andererseits
kann es für
ein gewünschtes Anheben
im Bereich einer Rampe von Vorteil sein, wenn während eines Anhebens, und u.
U. auch während
eines anschließenden
Be- und Entladevorgangs über
die Rampe, das Steuerelement in der Stellung HEBEN verriegelt wird,
so dass das Luftfederelement ständig
mit Druckluft beaufschlagt ist.
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Unter
einer Rastiereinheit wird im Sinne der Erfindung insbesondere eine
Einheit verstanden, welche formschlüssig eine Position des Steuerelements
sichert und bei der der zuvor genannte Formschluss unter elastischer
Verformung eines Rastierelements oder unter elastischem Nachgeben
einer Abstützung
eines Rastierelements gelöst
werden kann. Für
eine Auslegung einer minimalen Rastierkraft der Rastiereinheit sind
insbesondere folgende Auslegungskriterien zu berücksichtigen:
- – Für eine Rückstellung
von der Stellung "SENKEN" in die Stellung "NEUTRAL" kann eine Torsionsfeder
verantwortlich sein. Das Kraftniveau der Torsionsfeder in der Stellung "SENKEN" gibt eine Untergrenze
für eine
Kraft vor, der das Verriegelungselement oder das Rastierelement
ausgesetzt wird.
- – Eine
weitere, u. U. eine Rückstellung
aus der Stellung "SENKEN" bewirkende Kraft
kann durch einen Stößel, beispielsweise
des Einlassventils oder Auslassventils, erzeugt werden, die beabstandet
zur Längsachse
des Steuerelements auf das Steuerelement wirkt und somit ein Rückstellmoment
erzeugt, welches von dem Rastierelement aufgenommen werden muss.
- – Entsprechendes
gilt für
abweichende Rückstelleinrichtungen,
insbesondere eine pneumatische Rückstellung.
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Unter
einer Verriegelungseinheit wird insbesondere eine Einheit verstanden,
bei der die Position des Steuerelements über einen Formschluss mit einem
Verriegelungselement gesichert wird und der Formschluss über eine
Bewegung des Verriegelungselements gelöst wird. Damit wird eine Verrieglungseinheit
vorzugsweise durch Betätigung
des Verriegelungselements quer zum Steuerelement betätigt, während eine
Rastiereinheit auch mit Aufbringung von Kräften in Längsrichtung des Steuerelements
lösbar
ist. Selbstverständlich
sind auch abweichende Rastier- oder Verriegelungseinheiten möglich.
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Entsprechend
einer Weiterbildung der Erfindung kann eine besonders einfach zu
realisierende Rastiereinheit oder Verriegelungseinheit bereitgestellt
werden, wenn in dieser als Rastierelement oder Verriegelungselement
eine federbeaufschlagte Rastkugel eingesetzt ist. Derartige Rastkugeln
können kostengünstig als
Halbzeug bezogen werden. Eine Rastkugel kann in eine geeigneten
Nut oder Ausnehmung des Steuerelements, beispielsweise unter Ausbildung
eines einer Bereitstellung einer geneigten Kontaktkontur für eine Kraftbeaufschlagung
in Richtung eines Lösens
der Rastiereinheit oder Verriegelungseinheit, eingreifen. Hierbei
kann ein Lösen
der Einheit über
eine manuelle Betätigungskraft
quer zu der Nut oder zur Ausnehmung erfolgen, die hinreichend groß ist, um
die Kugel aus der Nut oder Vertiefung auswandern zu lassen. Andererseits
ist es möglich,
manuell auf die Abstützung
der Rastkugel einzuwirken, so dass diese (leichter) aus der Ausnehmung oder
Nut bewegt werden kann. Eine Rastkugel kann bspw. gemeinsam mit
einem Federelement in eine radiale Bohrung des Gehäuses eingesetzt
sein, so dass die Rastkugel besonders einfach in das Schaltventil
integriert werden kann.
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Um
die Einwirkungsmöglichkeiten
des Benutzers auf das Schaltventil zu erweitern, ist gemäß einem
weiteren Vorschlag der Erfindung vorgesehen, dass die Rastiereinheit
oder Verriegelungseinheit über
ein weiteres Betätigungselement
manuell betätigbar
ist. Für
die Ausbildung mit einer Verriegelungseinheit kann somit eine Bewegung
des Steuerelements aus der Stellung SENKEN ausgeschlossen werden,
wenn nicht von dem Benutzer das weitere Betätigungselement, bspw. ein Betätigungsknopf oder
-hebel, betätigt
wird. Hierdurch kann die Betriebssicherheit des Schaltventils erhöht werden. Ebenfalls
denkbar ist, dass in der Rastiereinheit für eine Aufbringung eines Schwellwerts
eines Kraftniveaus das Steuerelement auch ohne Betätigung des weiteren
Betätigungselements
möglich
ist, während mit
Betätigung
des Betätigungselements
auch kleinere Betätigungskräfte oder
die automatische Rückstellung
eine Rückführung des
Steuerelements in die Stellung NEUTRAL bewirken können. Weiterhin
ist es möglich,
dass zusätzlich
zu einer Entriegelung durch Betätigung
des weiteren Betätigungselements die
Entriegelung automatisiert ausgelöst werden kann.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung beruht auf der Beobachtung,
dass u. U. ein Übergang in
den Fahrbetrieb für
den Fahrzeugaufbau möglich ist,
obwohl sich das Steuerelement oder Bedienelement noch in der verriegelten
Stellung SENKEN befindet.
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Eine
besonders einfache manuelle oder automatisierte Bewegung des Steuerelements
kann erfindungsgemäß dadurch
realisiert werden, dass das Steuerelement (Axial-)Stellungen VERRIEGELT, STOP
und FAHRT besitzt. Die vorgenannten Stellungen sind in der vorgenannten
Reihenfolge in eine Stellrichtung, beispielsweise in axiale Stellrichtung, hintereinanderliegend
angeordnet. Dies hat zur Folge, dass mit einer Bewegung und einer
Krafterzeugung, bspw. durch Druckluft oder einen elektrischen Aktuator,
in eine Stellrichtung eine Bewegung von der Stellung VERRIEGELT über die
Stellung STOP in die Stellung FAHRT erzeugt werden kann.
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Für ein weiteres
erfindungsgemäßes Schaltventil
weist das Steuerelement eine Steuerfläche aufweist, die derart mit
einem Druck beaufschlagbar ist, dass mit dieser Druckbeaufschlagung
eine Bewegung des Steuerelements von der Stellung VERRIEGELT in
die Stellung STOP sowie von der Stellung STOP in die Stellung FAHRT
veranlasst werden kann. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Zahl
der für
die automatisierte Rückstellung erforderlichen
Federelemente, pneumatischen Leitungen und/oder Schaltelemente reduziert
werden sowie die Zahl der erforderlichen Schaltventile. Weiterhin
kann durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung
die Betriebssicherheit erhöht
werden.
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Eine
besonders kompakte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltventils
ergibt sich, wenn
- – sowohl eine Druckbeaufschlagung
zur Lösung des
Verriegelungselements oder Rastierelements
- – als
auch eine Druckbeaufschlagung zur Verstellung des Steuerkolbens
in Richtung der Stellung NEUTRAL und/oder FAHRT
von einem
gemeinsamen Schaltventil veranlasst wird. Mit diesem gemeinsamen
Schaltventil kann damit das Verriegelungselement automatisiert und selbsttätig gelöst werden.
Gleichzeitig ist dafür
Sorge getragen, dass sich das Verriegelungselement oder Rastierelement
nach dem Lösen
nicht ungewollt bewegt, sondern vielmehr wird durch eine gleichzeitige oder
verzögerte
Beaufschlagung des Steuerkolbens zwingend eine Bewegung desselben
in Richtung der Stellung NEUTRAL und/oder FAHRT veranlasst wird.
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Das
genannte Schaltventil kann pneumatisch betätigt sein. Alternativ ist ein
derartiges gemeinsames Schaltventil an eine elektrische Intelligenz,
beispielsweise eine elektrische Steuereinheit, angebunden und als
Magnetventil ausgebildet. Nach Maßgabe der Steuereinrichtung
kann das gemeinsame Schaltventil somit betriebsbedingt und in ausgewählter Beziehung
zu weiteren Schaltelementen angesteuert werden.
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Für eine weitere
Ausgestaltung der Erfindung ist mit einer Indikation eines Starts
einer aktuellen oder erwarteten Bewegung des Fahrzeugaufbaus und
des zugeordneten Nutzfahrzeugs mit dem Steuerelement in der Stellung
VERRIEGELT zunächst eine
Druckbeaufschlagung vorgesehen, die die Verriegelungseinheit oder
Rastiereinheit löst.
In einem anschließenden
Schritt wird das Steuerelement selbsttätig von der Stellung VERRIEGELT
in die Stellung STOP oder NEUTRAL überführt. Hierbei handelt es sich
beispielsweise um eine Verschwenkung des Steuerelements um eine
Längsachse
desselben. Eine Verstellung kann durch eine Torsionsfeder, einen
Stößel eines
Ventils oder eine geeignete Druckbeaufschlagung erfolgen. In einem
anschließenden weiteren
Schritt wird infolge einer Druckbeaufschlagung einer Steuerfläche des
Steuerelements das Steuerelement automatisiert in die Stellung FAHRT verbracht,
bspw. axial verschoben.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerelement zwischen
(Axial-)Stellungen VERRIEGELT, STOP und FAHRT axial verschieblich. Derartige
axiale Verschiebungen können
durch manuelle Betätigung
und/oder eine geeignete Druckbeaufschlagung veranlasst werden. Hingegen
ist ein HEBEN oder SENKEN über
ein rotatorisches Verschwenken des Steuerelements in der Axialstellung STOP
von einer Schwenkstellung NEUTRAL in eine Schwenkstellung HEBEN
oder SENKEN möglich. Weiterhin
ist der Freiheitsgrad einer Verschwenkung in der Schwenkstellung
VERRIEGELT zumindest eingeschränkt
gegenüber
der Möglichkeit
einer Verschwenkung in der Stellung STOP. Vorzugsweise ist eine
Verschwenkung in der Stellung VERRIEGELT überhaupt nicht möglich. Durch
diese Ausgestaltung können
einerseits über
den axialen Freiheitsgrad die unterschiedlichen Fahrzustände STOP
und FAHRT realisiert werden, während
eine Veränderung
des Rotationsfreiheitsgrads über
die jeweilige Axialstellung ermöglicht
ist.
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Für eine weitere
Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerelement in der Stellung
VERRIEGELT in einer Kulisse geführt.
Unter Kulisse wird in diesem Zusammenhang bspw. ein radialer Fortsatz oder
ein Zapfen des Steuerelements (oder Gehäuses) verstanden, welcher in
Umfangsrichtung an einem Absatz des Gehäuses (oder Steuerelements) zur
Anlage kommen kann, so dass zumindest ein einseitiger Anschlag in
Umfangsrichtung gebildet ist. Alternativ können beidseitig wirkende Absätze von
einer Nut gebildet sein, wobei das Übermaß der Nut gegenüber dem
Zapfen die maximal mögliche
Verschwenkung des Steuerelements vorgibt. Mit einer Kulisse kann
besonders einfach der Rotationsfreiheitsgrad für die Stellung VERRIEGELT eingeschränkt werden
und für
einen Übergang
zu der Stellung STOP der Absatz oder der Zapfen unwirksam werden
oder eine wirksame Breite einer Nut vergrößert sein.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung
genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer
Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ
zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen
erzielt werden müssen.
Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten
Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander
sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen.
Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen
der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls
abweichend von den gewählten
Rückbeziehungen
der Patentansprüche
möglich
und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in
separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung
genannt werden. Diese Merkmale können
auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso
können in
den Patentansprüchen
aufgeführte
Merkmale für weitere
Ausführungsformen
der Erfindung entfallen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter
bevorzugter Ausführungsbeispiele
weiter erläutert
und beschrieben.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes manuell betätigbares
pneumatisches Schaltventil in schematischer Darstellung bei Integration
in eine Anlage zum Heben und Senken eines Fahrzeugaufbaus mit Luftfederelementen.
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2 zeigt
unterschiedliche Freiheitsgrade eines Steuerelements eines erfindungsgemäßen Schaltventils
in schematischer Darstellung.
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3 zeigt
eine konstruktive Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schaltventils
mit einer als Rastkugel ausgebildeten Rastiereinheit in einem Längsschnitt.
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4 zeigt
eine alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schaltventils
im Längsschnitt
in einer Betriebsstellung FAHRT.
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5 zeigt
das Schaltventil gemäß 4 in einer
Stellung STOP.
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6 zeigt
das Schaltventil gemäß 4 und 5 in
einer Stellung VERRIEGELT.
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7 zeigt
das Schaltventil gemäß 4-6 in
einem Querschnitt VII-VII in einer Axialstellung STOP gemäß 5 und
einer Schwenkstellung NEUTRAL.
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8 zeigt
das Schaltventil gemäß 4-7 in
einem 7 entsprechenden Querschnitt VIII-VIII, allerdings
in einer Schwenkstellung SENKEN.
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9 zeigt
das Schaltventil gemäß 4-8 in
einem Schnitt IX-IX in einer Schwenkstellung SENKEN und einer Axialstellung
VERRIEGELT.
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10 zeigt
eine alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schaltventils
in einem Teil-Längsschnitt
mit einem Verriegelungsstift.
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11 zeigt
das Schaltventil gemäß 10 in
einem Querschnitt XI-XI in einer verriegelten Stellung SENKEN.
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12 zeigt
eine weitere Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Schaltventils
in einem Teil-Längsschnitt
mit einer manuell betätigbaren Verriegelungseinheit.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1 zeigt
ein Schaltventil
1, wie dieses für ein Fahrzeug, insbesondere
ein Nutzfahrzeug, ein Zugfahrzeug oder einen Anhänger, zum Einsatz kommen kann.
Das Schaltventil
1 ist an eine Luftfederanlage des Fahrzeugs
integriert, beispielsweise entsprechend
DE 101 29 143 C1 .
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Das
Schaltventil besitzt Anschlüsse 2–6,
die je nach Stellungen des Schaltventils 1 geeignet miteinander
verbunden werden können.
Beispielsweise ist Anschluss 2 mit einem Niveauregel ventil
verbunden, Anschluss 3 mit einer Druckluftversorgung, Anschlüsse 4 und 5 mit
Luftfederelementen 7, 8 sowie Anschluss 6 mit
einer Drucksenke oder Entlüftung.
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Das
Schaltventil
1 besitzt Stellungen FAHRT
9, STOP
10,
HEBEN
11 und SENKEN
12. In der skizzierten Stellung
FAHRT
9 ist der Anschluss
2 mit den Anschlüssen
4 und
5 verbunden,
so dass bspw. in der Stellung FAHRT
9 das Niveauregelventil
pneumatisch mit den Luftfederelementen
7,
8 verbunden ist.
In die Verbindung in dem Schaltventil können Drosseln entsprechend
DE 101 29 143 C1 integriert sein.
In der Stellung STOP
10 sind in dem Schaltventil
1 lediglich
die Anschlüsse
4 und
5 miteinander
verbunden, was zur Folge hat, dass über das Schaltventil
1 die
Luftfederelemente
7,
8 miteinander verbunden sind,
ggf. ebenfalls unter Zwischenschaltung einer Drosselwirkung. In
der Stellung HEBEN
11 ist der Anschluss
3 über das
Schaltventil
1 mit den Anschlüssen
4,
5 verbunden,
so dass bspw. eine Druckluftversorgung, ggf. unter Zwischenschaltung
einer Drosselwirkung, pneumatisch mit den Luftfederelementen
7,
8 verbunden
ist und der Druck in den Luftfederelementen
7,
8 bei
ausreichendem Druckgefälle zwischen
Luftfederelementen
7,
8 und Druckluftversorgung
angehoben werden kann, was mit einem Anheben des Fahrzeugaufbaus
einhergeht. In der Stellung SENKEN
12 sind die Anschlüsse
4,
5 mit
dem Anschluss
6 verbunden, was mit einer Entlüftung der Luftfederelemente
7,
8 korrespondiert.
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Eine
manuelle Betätigung
des Schaltventils 1 ist über ein manuelles Bedienelement 13 möglich, wobei
weiterhin ein Stellelement 14, insbesondere eine Feder,
ein pneumatisches Element oder ein elektrischer Aktuator, ebenfalls
permanent oder temporär
nach Maßgabe
einer einer Steuereinrichtung auf das Schaltventil 1 einwirken
kann.
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In 2 ist
schematisch ein Steuerelement 15 des Schaltventils 1 dargestellt,
bei dem es sich um einen Steuerkolben handeln kann, der im Bereich seiner
Mantelfläche
mit in 2 nicht dargestellten Steuerflächen oder Steuerkanten mit
pneumatischen Übertrittsquerschnitten
oder Ventilen zusammenwirkt, wodurch die zuvor erläuterten
Schaltzustände des
Schaltventils 1 ermöglicht
sind. Das Steuerelement 15 steht zur automatisierten und/oder
manuellen Betätigung
in Wirkverbindung sowohl mit dem Bedienelement 13 als auch
mit dem Stellelement 14. Das Steuerelement 15 besitzt
zwei Freiheitsgrade, nämlich
einen Verschiebe-Freiheitsgrad in Richtung seiner Längsachse 40-40 sowie
einen Verschwenk-Freiheitsgrad um die Längsachse 40-40.
In der Axialstellung FAHRT 9 kann das Steuerelement 15 ebenfalls
verschwenkbar sein, wobei allerdings vorzugsweise der Verschwenk-Freiheitsgrad
in der Stellung FAHRT 9 behindert ist. Über eine Längsverschiebung 16 kann
das Steuerelement 15 von der Stellung FAHRT 9 in
die Stellung STOP 10 verbracht werden. In dieser Stellung
STOP 10 besitzt das Steuerelement 15 den Verschwenk-Freiheitsgrad,
in dem drei Verschwenkstellungen HEBEN 11, SENKEN 12 sowie
eine Stellung NEUTRAL 17 zwischen den Stellungen HEBEN 11 und
SENKEN 12 existieren.
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Vorzugsweise
ist mindestens ein Anschlag vorgesehen, der eine Verschwenkung des
Steuerelements 15 über
die Stellung HEBEN 11 und/oder SENKEN 12 hinaus
vermeidet. In einer der Stellungen HEBEN 11 oder SENKEN 12 oder
in beiden vorgenannten Stellungen kann das Steuerelement 15 über eine
weitere Längsverschiebung 18, 19 in
eine Stellung VERRIEGELT 20, 21 verschoben werden,
in der zumindest ein Verschwenk-Freiheitsgrad des Steuerelements 15 zurück in Richtung
NEUTRAL behindert ist. In alternativer, vereinfachter Ausgestaltung
entfällt
die Möglichkeit
einer Längsverschiebung 18, 19,
und eine Verriegelung erfolgt in den Stellungen HEBEN 11 und/oder
SENKEN 12. In Abwandlung zu der in 2 dargestellten
schematischen Ausführungsform
kann ein Wechsel von der Stellung FAHRT 9 zu Stellung STOP 10 sowie
eine Verriegelungsbewegung über
einen Verschwenk-Freiheitsgrad realisiert werden, während eine
Realisierung der Stellungen HEBEN 11, SENKEN 12 und
VERRIEGELT 20, 21 über einen Axial-Freiheitsgrad
realisiert sein kann. Weiterhin ist es möglich, dass die Längsverschiebungen 18, 19 nicht
von der Längsverschiebung 16 weg
erfolgen, sondern vielmehr für eine
Bewegung in Richtung der Stellungen VERRIEGELT 20, 21 eine
Bewegung erfolgt, die gegenläufig ist
zur Bewegung von der Stellung FAHRT 9 zur Stellung STOP 10.
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3 zeigt
eine konstruktive Ausgestaltung eines Schaltventils 1 in
einem Längsschnitt
in einer Stellung HEBEN 11. Bei dem Schaltventil ist an
den Anschluss 2 ein Niveauregelventil 22 angeschlossen. Den
Anschlüssen 2, 3, 6 sind
in der vorgenannten Reihenfolge Ventile 23, 24, 25 in
Stößelbauart
mit Federbeaufschlagung zugeordnet, die jeweils in Öffnungsstellung,
in der die zugeordneten Federn verstärkt beaufschlagt sind, eine
Verbindung des zugeordneten Anschlusses mit den Anschlüssen 4, 5 und damit
den Luftfederelementen 7, 8 schaffen. Das Steuerelement 15 besitzt
eine Steuerfläche 26,
die in der (nicht dargestellten) Stellung FAHRT 9 das Ventil 23 öffnet, so
dass die Luftfederelemente 7, 8 mit dem Niveauregelventil 22 verbunden
sind. Weiterhin besitzt das Steuerelement 15 Steuernocken 27, 28,
die in der skizzierten Axialstellung STOP 10 zur Wirkung kommen
können,
wobei der Steuernocken 27 in der skizzierten Schwenkstellung
HEBEN 11 das Ventil 24 öffnet, während der Steuernocken 28 in
gegenüber 3 veränderter
Schwenkstellung SENKEN 12 das Ventil 25 öffnet. In
der dargestellten Stellung HEBEN 11 ist das Steuerelement 15 gegenüber einem
Gehäuse 29 des
Schaltventils 1 über
eine Verriegelungseinheit 30 verriegelt. Hierzu besitzt
die Verriegelungseinheit 30 eine Verriegelungs- oder Rastkugel 31,
die beaufschlagt durch eine Feder 32, die sich rückwärtig an
dem Gehäuse 29 abstützt, und
unter Zwischenschaltung eines Druckstücks 33 in eine Ausnehmung 34 des
Steuerelements 15 gedrückt wird. Über die
Gestaltung der Kontur der Ausnehmung 34 in dem dargestellten
Längsschnitt
können die
Kräfte
für ein
Lösen der
Verriegelungseinheit 30 oder Rastiereinheit mit einer manuellen
oder pneumatischen oder elektrischen Beaufschlagung des Steuerelements 15 in
Richtung der Längsachse 40-40 vorgegeben
werden. Über
die Gestaltung der Ausnehmung 34 in Umfangsrichtung kann
die Größe eines
ggf. zugelassenen Schwenkwinkels für wirksame Verriegelungseinheit 30 vorgegeben
werden. Vorzugsweise beträgt
der zugelassene Schwenkwinkel jedoch ungefähr Null.
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3 zeigt
weiterhin eine Druckleitung 54, die über ein gemeinsames elektrisches
Schaltventil 55 zum einen mit einer Steuerfläche 42 des
Steuerelements 15 verbindbar ist, über deren Beaufschlagung eine
Bewegung von der Stellung STOP 10 zur Stellung FAHRT 9 veranlasst
werden kann, und zum anderen eine Steuerfläche 56 eines Druckstücks 33 beaufschlagt
werden kann, über
die die Verriegelungseinheit 30 gelöst werden kann.
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In
den 4–6 ist
in einem Längsschnitt eine
weitere Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Schaltventils 1 dargestellt,
wobei in 4 das Schaltventil 1 in
einer Stellung FAHRT 9, in 5 in einer
Stellung STOP 10 sowie in 6 in einer Stellung
VERRIEGELT 20 (21) dargestellt ist. In den 4–6 ist
zu erkennen, dass das Öffnen
und Schließen
des Ventils 23 durch die Axialbewegung zwischen STOP 10 und
FAHRT 9 des Steuerelements 15 mit der den Stößel des
Ventils 23 kontaktierenden Steuerfläche 26 gesteuert wird.
In dem Schnitt VII-VII gemäß 7 ist
ersichtlich, dass in der Stellung FAHRT gemäß 4 und 7 Stößel 35, 36 der
Ventile 24, 25 nicht in Wirkverbindung treten
mit Steuernocken 27, 28 des Steuerelements 15. Hingegen
kann in der Axialstellung STOP 10 gemäß 5 das Steuerelement 15 von
einer Mittenstellung NEUTRAL 17 in die in 8 dargestellte
Stellung SENKEN verschwenkt werden, so dass der Steuernocken 28 den
Stößel 36 des
Ventils 25 betätigt,
so dass das Ventil 25 öffnet.
Wird über
das Bedienelement 13 kein hinreichendes Moment auf das
Steuerelement 15 aufgebracht, so kann das Steuerelement 15 aus
der in 8 dargestellten Stellung SENKEN 12 infolge
einer Torsionsfeder 37 zurück in die Stellung NEUTRAL 17 schwenken.
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Allerdings
kann gemäß 6 und 9 das Steuerelement 15 über eine
Längsverschiebung 19 aus
der Stellung SENKEN 12 in die Stellung VERRIEGELT 21 überführt werden.
In dieser Stellung liegt ein radial auswärts orientierter Zapfen 38 an
einem Anschlag 39 des Gehäuses 29 an, so dass
eine Rückverschwenkung
des Steuerelements 15 vermieden ist. Für die Längsverschiebung 19 gleitet
der Stößel 35 ohne
maßgebliche
Veränderung
des Zustands des Ventils 25 in Richtung der Längsachse 40-40 entlang
dem Steuernocken 28. Gleichzeitig bewegt sich der Zapfen 38 gleitend
gegenüber
dem Anschlag 39, wobei eine geeignete Einführschräge vorgesehen sein
kann. Eine entsprechende Zapfen 38-Anschlag 39-Baugruppe kann zur
Verriegelung ausgehend von der Stellung HEBEN 11 vorgesehen
sein.
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Zur
automatisierten Entriegelung ist ein Druckraum 41 vorgesehen, über den
eine stirnseitige Steuerfläche 42 des
Steuerkolbens beaufschlagt werden kann und eine Verschiebung von
der Stellung VERRIEGELT 21 (20) zur Stellung STOP 10 und
ggf. nach einer Rückverstellung
in die Stellung NEUTRAL 17 über die Torsionsfeder 37 eine
weitere Verschiebung in Richtung der Stellung FAHRT 9 herbeigeführt werden
kann.
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10 zeigt
eine alternative Ausgestaltung der Erfindung, bei der eine Verriegelung
in einer Stellung HEBEN 11 oder SENKEN 12 über einen
Verriegelungsstift 43 herbeigeführt werden kann. Hierbei ist es
möglich,
dass der Verriegelungsstift 43 entweder in einer Axialstellung
STOP 10 zur Wirkung kommt, so dass eine weitere Längsverschiebung 18, 19 nicht möglich ist,
oder aber erst nach einer weiteren Längsverschiebung 18, 19 in
einer Axialstellung VERRIEGELT 20, 21. Für eine Verriegelung
in der Axialstellung STOP 10 gleitet der über eine
Feder 44 in Richtung des Steuerelements 15 beaufschlagte Verriegelungsstift 43 entlang
einer Mantelfläche 45, bis
die abgerundete Stirnfläche
des Verriegelungsstifts 43 Aufnahme findet in einer Ausnehmung
oder Nut 46 des Steuerelements 15, s. 11.
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Der
Verriegelungsstift 43 besitzt eine Steuerfläche 47,
die über
eine Leitung 48 mit einem Entriegelungsdruck beaufschlagbar
ist, über
den unter zunehmender Beaufschlagung der Feder 44 der Verriegelungsstift 43 von
dem Steuerelement 15 weg bewegt werden kann. In einer derartigen
entriegelten Stellung kann über
die Torsionsfeder 37 eine Rückstellung des Steuerelements 15 von
einer Stellung HEBEN 11 oder SENKEN 12 in Richtung
der Stellung NEUTRAL 17 erfolgen. Für den Fall, dass der Verriegelungsstift 43 in
einer zusätzlichen
Ebene VERRIEGELT 20, 21 wirksam wird, kann über eine
Beaufschlagung des Druckraums 41 eine Längsverschiebung 18 erzeugt
werden. Der Entriegelungsdruck in der Leitung 48 sowie
der Druck in dem Druckraum 41 kann über ein gemeinsames Ventil
freigegeben werden oder über
separate Ventile, u. U. zeitversetzt.
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12 zeigt
eine weitere Ausgestaltung eines Schaltventils 1 mit einer
Verriegelungseinheit 30, die ebenfalls über einen Verriegelungsstift 43 verfügt, der über eine
Feder 44 in Richtung des Steuerelements 15 beaufschlagt
ist und in einer verriegelten Stellung HEBEN 11 oder SENKEN 12 formschlüssig in
Umfangsrichtung des Steuerelements 15 mit dem Steuerelement 15 in
Wirkverbindung tritt. Ein Lösen der
Verriegelungseinheit 30 erfolgt in diesem Fall alternativ
oder kumulativ zu einem Lösen über einen Entriegelungsdruck
in einer Leitung 48 über
ein weiteres Bedienelement 49. Das weitere Bedienelement 49 besitzt
einen Betätigungsknopf 50,
der über
eine Feder 51 von dem Verriegelungsstift 43 weggedrückt wird.
Für den
Fall, dass von einem Benutzer der Betätigungsknopf 50 in
Richtung des Verriegelungsstifts 43 und unter zunehmender
Beaufschlagung der Feder 51 betätigt wird, gleitet eine abgeschrägte Stirnfläche 52,
die sowohl gegenüber
der Betätigungsachse
des Betätigungskopfs 50 als
auch gegenüber
der Längsachse
des Verriegelungsstifts 43 einen spitzen Winkel bildet,
entlang einer entsprechend abgeschrägten Anlagefläche 53 des
Verriegelungsstifts 43, was mit einer Bewegung des Verriegelungsstifts 43 von
dem Steuerelement 15 weg einhergeht, wodurch sich der Verriegelungsstift 43 in
eine gelöste Stellung
begibt. Somit ist eine Bewegung des Steuerelements 15 aus
der Stellung HEBEN 11 oder SENKEN 12 möglich.
-
In
entsprechender Ausgestaltung ist der Einsatz einer oder mehrerer
Verriegelungs- oder Rastiereinheit(en) für ein Schaltventil für mehrere
Luftfederkreise entsprechend dem eingangs genannten Stand der Technik
möglich.
-
- 1
- Schaltventil
- 2
- Anschluss
- 3
- Anschluss
- 4
- Anschluss
- 5
- Anschluss
- 6
- Anschluss
- 7
- Luftfederelement
- 8
- Luftfederelement
- 9
- FAHRT
- 10
- STOP
- 11
- HEBEN
- 12
- SENKEN
- 13
- Bedienelement
- 14
- Stellelement
- 15
- Steuerelement
- 16
- Längsverschiebung
- 17
- NEUTRAL
- 18
- Längsverschiebung
- 19
- Längsverschiebung
- 20
- VERRIEGELT
- 21
- VERRIEGELT
- 22
- Niveauregelventil
- 23
- Ventil
- 24
- Ventil
- 25
- Ventil
- 26
- Steuerfläche
- 27
- Steuernocken
- 28
- Steuernocken
- 29
- Gehäuse
- 30
- Verriegelungseinheit
- 31
- Rastkugel
- 32
- Feder
- 33
- Druckstück
- 34
- Ausnehmung
- 35
- Stößel
- 36
- Stößel
- 37
- Torsionsfeder
- 38
- Zapfen
- 39
- Anschlag
- 40
- Längsachse
- 41
- Druckraum
- 42
- Steuerfläche
- 43
- Verriegelungsstift
- 44
- Feder
- 45
- Mantelfläche
- 46
- Nut
- 47
- Steuerfläche
- 48
- Leitung
- 49
- weiteres
Bedienelement
- 50
- Betätigungsknopf
- 51
- Feder
- 52
- Stirnfläche
- 53
- Anlagefläche
- 54
- Druckleitung
- 55
- elektrisches
Schaltventil
- 56
- Steuerfläche