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Die Erfindung betrifft eine pneumatische Fahrzeugtürsteuerung mit einem mit der Fahrzeugtür verbundenen, doppelt wirkenden Zylinder, dessen beide Kammern über Ventile mit einer Druckluftquelle verbunden sind.
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Pneumatische Fahrzeugtürsteuerungen sind beispielsweise bei Bussen weit verbreitet. Auch andere Fahrzeuge, insbesondere solche, die sich für den Personenverkehr eignen, wie etwa Eisenbahnzüge, Straßenbahnen, usw., sind mit entsprechenden Mechanismen zur Öffnung und Schließung der Türen ausgerüstet.
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Eine weit verbreitete Bauart der Anlagen zum Öffnen und Schließen von Fahrzeugtüren weist ein 5/2-Wegeventil auf, das es gestattet, die Zufuhr der Druckluft von einer auf die andere Kammer eines doppelt wirkenden Zylinders umzuschalten, der die jeweilige Tür betätigt. Das 5/2-Wegeventil ermöglicht nur eine direkte Umschaltung zwischen den beiden Zylinderkammern, so dass beim Umschalten die Tür gegebenenfalls rasch in die andere Endstellung überführt wird und dabei unter Umständen hart anschlägt.
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DE 196 45 701 A1 offenbart eine pneumatische Fahrzeugtürsteuerung mit einem doppelt wirkenden Zylinder. Die beiden Kammern des Zylinders sind über eine Ventileinrichtung mit einer als Druckluftvorratsbehälter ausgebildeten Druckluftquelle sowie einem Druckmittelauslass verbunden. Die Ventileinrichtung ist mit zwei 3/2-Wegeventilen ausgebildet, welche in Schieberbauart ausgebildet sind. In einem gemeinsamen Gehäuse können korrespondierende Kolbenflächen über einen gemeinsamen Steuerraum beaufschlagt werden, während Gegen-Kolbenflächen der 3/2-Wegeventile über zwei separate Gegen-Steuerkammern beaufschlagt werden können. Für die Beeinflussung der Steuerdrücke in der Steuerkammer und den beiden Gegen-Steuerkammern sind drei elektromagnetische Vorsteuerventile verantwortlich. Bei Betätigung eines ersten Vorsteuerventils kann der Zylinder in Richtung eines Schließens der Fahrzeugtür angesteuert werden, während eine Betätigung eines zweiten Vorsteuerventils den Zylinder in Richtung einer Öffnung der Fahrzeugtür beaufschlagt. Eine Betätigung des dritten Vorsteuerventils führt dazu, dass der Zylinder und die Fahrzeugtür in einer eingenommenen Position verharren bei manueller Bewegungsmöglichkeit der Fahrzeugtür. Die drei Vorsteuerventile verbinden in einer Schaltstellung eine zugeordnete Steuerkammer oder Gegen-Steuerkammer mit der Druckluftquelle, während in der anderen Schaltstellung die genannte Verbindung abgesperrt ist. Zur Ermöglichung einer Beeinflussung der Geschwindigkeit eines Öffnens und Schließens der Fahrzeugtür findet eine dem Druckmittelauslass vorgeschaltete schaltbare Drossel Einsatz, über die eine Entlüftungsgeschwindigkeit und damit ein die Geschwindigkeit reduzierender Gegendruck an den Steuerschiebern beeinflusst werden kann. Für eine Umschaltung der schaltbaren Drossel ist auch das dritte Vorsteuerventil verantwortlich. Da der Ausgangsdruck dieses Vorsteuerventils somit einerseits für die Umschaltung der Drossel und andererseits für den Steuerdruck in der Steuerkammer verantwortlich ist, ist eine aufwändige elektronische Ansteuerung der Vorsteuerventile erforderlich. Insbesondere muss für ein Umschalten der Drossel zur Reduzierung der Geschwindigkeit des Zylinders dafür Sorge getragen werden, dass eine elektronische Ansteuerung des ersten oder zweiten Vorsteuerventils sowie des dritten Vorsteuerventils mit einem definierten Zeitversatz erfolgt.
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DE 34 20 631 C2 beschreibt den Einsatz eines einzigen elektromagnetischen Vorsteuerventils für zwei 3/2-Wegeventile zur Ansteuerung eines doppelt wirkenden Zylinders. Über das Vorsteuerventil kann den beiden 3/2-Wegeventilen gemeinsam entweder der Druck einer Druckluftquelle zugeführt werden oder die gemeinsame Steuerleitung entlüftet werden.
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Eine vergleichbare Anlage zur pneumatischen Betätigung einer Fahrzeugtür beschreibt
DE 32 25 536 A1 .
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung für eine Fahrzeugtür zu schaffen, die in relativ einfacher Weise eine Endlagendämpfung für die Bewegung der Tür ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Türsteuerung dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile je ein 3/2-Wegeventil für die Zylinderkammern sind, die in der Ruhestellung auf Durchgang zur Verbindung beider Zylinderkammern mit der Druckquelle stehen und mithilfe eines Steuerdrucks in die zweite Stellung umschaltbar sind.
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Als Steuerdruck dient vorzugsweise der Druck in derjenigen Zylinderkammer, die beim Schließen der Tür nach und nach gefüllt wird. Es ist daher nur dann Steuerdruck vorhanden, wenn die zweite Zylinderkammer zumindest einen Mindestdruck enthält.
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Auf diese Weise wird sichergestellt, dass beim Schließen der Tür der Kolben des Zylinders nicht schlagartig in die jeweils andere Stellung getrieben wird. Dies würde nämlich bedeuten, dass die Tür rasch in die geschlossene Stellung bewegt wird und dabei Personen, die sich noch in der Einstiegstür befinden, verletzt. Die vordringende Zylinderkammer liefert mit dem hier herrschenden Luftdruck den Steuerdruck, mit dem der Luftdruck in der weichenden Zylinderkammer abgelassen wird. Auf diese Weise befinden sich stets in beiden Kammern ein gewisser Druck. Es besteht stets ein annäherndes Gleichgewicht zwischen dem Druck in den beiden Zylinderkammern mit leichtem Übergewicht auf einer Seite, so dass verhindert wird, dass die Tür beim Schließen schwungvoll und rasch in die geschlossene Stellung geht.
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Die 3/2-Wegeventile werden durch Federkraft in die erste Stellung vorgespannt. Diese erste Stellung wird im folgenden als Ruhestellung bezeichnet. In dieser Ruhestellung sind beide Ventile auf Durchgang geschaltet. Da über diese Ventile die Luftzufuhr zu dem Öffnungs-Zylinder geschaltet wird, wird somit in der Ruhestellung der Ventile Luft in beide Kammern des Öffnungszylinders eingeleitet. Die jeweils andere Stellung der 3/2-Wegeventile wird eingenommen, wenn ein Steuerdruck angelegt ist. Dieser Steuerdruck wird bei der ersten Zylinderkammer abgeleitet von dem Druck in der zweiten Zylinderkammer des Öffnungs-Zylinders. Bei der zweiten Zylinderkammer ist eine Steuerung mithilfe des Druckluftquellendruckes stets möglich. Dies wird anhand eines nachfolgend beschriebenen Beispiels deutlicher werden.
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Beiden Zylinderkammern des Öffnungs-Zylinders ist eine parallele Anordnung aus einem Rückschlagventil, das einen Rückstrom blockiert, und einer Drossel vorgeschaltet. Wenn daher eine der Zylinderkammern auf Entlüften gestellt ist, blockiert das Rückschlagventil den Rückstrom, und die Luft strömt über die Drosselstelle relativ langsam ab. Auch auf dies Weise wird ein schlagartiges Öffnen und Schließen der Tür mit entsprechender Schlag- und Geräuschentwicklung verhindert.
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
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Die einzige Figur ist ein Schaltbild des erfindungsgemäßen Pneumatiksystems.
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In der Zeichnung ist mit 10 eine Druckluftquelle und mit 12 ein Luftzylinder bezeichnet, der zum Öffnen und Schließen einer Fahrzeugtür dient. In der Zeichnung sind die Luftleitungen, die die Druckluft von der Druckluftquelle 10 zu dem Zylinder 12 transportieren, durchgezogen dargestellt. Gestrichelt gezeichnet sind Steuerleitungen, die in diesem Fall ebenfalls Druckluft transportieren.
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In der Zeichnung ist erkennbar, dass die Druckluftquelle 10 über getrennte Leitungen 14, 16 mit den Zylinderkammern 18, 20, die auch als erste und zweite Zylinderkammer bezeichnet werden können, verbunden ist.
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In beiden Leitungen 14, 16 befinden sich 3/2-Wegeventile 22, 24. Die beiden Schaltstellungen dieser 3/2-Wegeventile sind jeweils mit 1 und 2 bezeichnet. Mithilfe einer Feder 26 sind die 3/2-Wegeventile 22, 24 in die Stellung 1 vorgespannt. In dieser Stellung halten sie die Leitungen 14, 16 in Richtung der Zylinderkammern 18, 20 auf Durchgang.
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Die Feder 26 steht symbolisch für jede Art von Vorspannmechanismus, mit dem erreicht werden kann, dass die 3/2-Wegeventile 22, 24 in der Ruhestellung in die Stellung 1 gehen.
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In den Leitungen 14, 16, die von der Druckluftquelle 10 zu dem Zylinder 12 führen, befinden sich unmittelbar vor dem Zylinder in beiden Leitungen parallel geschaltete Anordnungen aus jeweils einem Rückschlagventil 28, 20 und einer Drosselstelle 32, 34. Die Rückschlagventile sind so angeordnet, dass sie einen Abstrom von den Zylinderkammern 18, 20 blockieren, einen Zustrom dagegen ermöglichen. Beim Abströmen der Luft ergibt sich daher lediglich eine gedrosselte Bewegung der Luft aufgrund der Drosselstellen 32, 34.
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Es ist erkennbar, dass die beiden 3/2-Wegeventile 22, 24 in der zweiten Stellung, die mit 2 bezeichnet ist, auf Entlüften geschaltet sind. Die Pfeillinien 36, 38, die von den beiden 3/2-Wegeventilen ausgehen, symbolisieren einen Ausgang ins Freie, das heißt einen Entlüftungskanal. Die 3/2-Wegeventile 22, 24 können in die jeweilige Stellung 2 geschaltet werden, wenn ein Schaltdruck angelegt wird, der die Kraft der Feder 26 überwindet.
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Zum Aufbringen dieses Schaltdrucks sind Steuerleitungen 40, 42 vorgesehen. In diesen Steuerleitungen 40, 42 befinden sich Vorschaltventile 44, 46, die die Zufuhr des Steuerdruckes zu den 3/2-Wegeventilen steuern.
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Die Steuerleitung 40 für das Vorschaltventil 44 zweigt von der Leitung 16, die die zweite Zylinderkammer 20 versorgt, unmittelbar vor dieser Kammer ab. Die Steuerleitung 42 geht von der Leitung 16 ebenfalls aus, jedoch in einer Position, stromaufwärts des 3/2-Wegeventils 24 unmittelbar stromabwärts der Druckluftquelle 10. Hier bleibt also der Steuerdruck aufgrund der Luftzufuhr von der Druckluftquelle 10 erhalten, auch dann, wenn sich das 3/2-Wegeventil 24 in der zweiten Stellung 2 befindet.
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Die Vorschaltventile 44, 46 sind im einzelnen unterschiedlich ausgebildet, besitzen aber zwei Stellungen, die wiederum mit 1 und 2 bezeichnet sind, und besitzen eine Feder 48, die die Ventilkörper in die Stellung 1 vorspannen. Beide Vorschaltventile 44, 46 können in die Stellung 2 auf beliebige Weise, beispielsweise elektromagnetisch oder mechanisch umgeschaltet werden.
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Das Vorschaltventil 44 ist in der Stellung 1 von der Steuerleitung 40 abgeschlossen, in der Stellung 2 dagegen durchgängig mit dieser Steuerleitung 40 verbunden. Diesen Vorschaltventil 44 besitzt eine geschlossene Stellung und eine Durchgangsstellung. Dieses Vorschaltventil 44 hat die Funktion, bei einer Störung des Systems in die Stellung 1 zurückzufallen und damit eine Schaltbewegung des 3/2-Wegeventils 22 zu verhindern. Beim Betrieb der ANlage wird das Vorschaltventil 44 in der Regel stets offen sein, also stets in der Stellung 2 stehen.
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Das Vorschaltventil 46 steht in der Stellung 1 auf Entlüften. In der Stellung 2 dagegen wird eine Verbindung mit der Steuerleitung 42 hergestellt, die mit der Druckluftquelle 10 verbunden ist.
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Damit hat die zuvor beschriebene Schaltung folgenden Effekt. In der Ruhestellung bewirken beide 3/2-Wegeventile 22, 24, dass die Druckluftquelle 10 mit den beiden Zylinderkammern 18, 20 verbunden ist. In beiden Zylinderkammern wird ein Druck aufgebaut.
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Dieser Druck gelangt über die Steuerleitung 40 zu dem ersten 3/2-Wegeventil 22, wenn das Vorsteuerventil 44 entsprechend geschaltet wird. Die Steuerleitung 40 steht unter Druck, wenn die zweite Zylinderkammer 20 unter Druck steht. Auf der anderen Seite ist die Steuerleitung 42 mit der Zufuhr-Leitung 16 verbunden, jedoch stromaufwärts des 3/2-Wegeventils 24. Die Steuerleitung 42 befindet sich also auf dem Druckniveau der Druckluftquelle 10.
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Besonders bei einer automatischen Fahrzeugtür, etwa einer Bustür, ist es wesentlich, wenn beim Schließen der Tür diese nicht schlagartig in die geschlossene Stellung fällt, sondern eine gewisse Verzögerung aufweist und mit einer begrenzten Schließkraft arbeitet, so dass auch auf Personen Rücksicht genommen wird, die nur mit Verzögerung einsteigen können oder aus anderen Gründen die einkalkulierte Einstiegszeit überschreiten. In diesem Fall soll sichergestellt werden, dass die Tür nur mit reduzierter Schließkraft schließt und dass der Schließvorgang entsprechend verzögert abläuft.
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Beim Schließen der Tür wandert der Kolben des Zylinders 12 von der zweiten Zylinderkammer 20 in Richtung der ersten Zylinderkammer 18. In der ersten Zylinderkammer befinden sich ebenso wie in der zweiten Zylinderkammer aufgrund der zunächst in der Stellung 1 stehenden 3/2-Wegeventile 22, 24 ein gewisser Luftdruck. Dieser Luftdruck wird jetzt in der zweiten Zylinderkammer 20 erhöht, so dass auch die Steuerleitung 40 einen erhöhten Steuerdruck aufweist, der das 3/2-Wegeventil 22 umschaltet. Damit wird die erste Zylinderkammer 18 über die Drosselstelle 32 und damit verzögert entleert, während der Luftdruck in der zweiten Zylinderkammer 20 weiter erhöht wird. In beiden Zylinderkammern befinden sich stets ein gewisser Luftdruck. Der Druck in der ersten Zylinderkammer 18 wirkt in der geschilderten Situation als Gegendruck, der die Schließbewegung der Tür verzögert bzw. dämpft.
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In der Zeichnung sind im übrigen Druckschalter 50, 52, 54 gezeigt, die den Druck in verschiedenen Positionen der Druckluft-Zufuhrleitungen 14, 16 erfassen. Das ermittelte Ergebnis kann als optisches oder akustisches Signal angezeigt werden. Es ist jedoch auch möglich, die genannten Signale in eine Gesamtsteuerung mit einzubeziehen.
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Der Zylinder 12 mit den beiden Kammern 18, 20 ist in der Zeichnung mit einen Kolben dargestellt, von dem eine Kolbenstange ausgeht. Dadurch wird die wirksame Kolbenfläche in der Kammer 18 geringfügig kleiner gegenüber der Kammer 20. Dieser Unterschied soll hier jedoch vernachlässigt werden und spielt insgesamt für die Wirkungsweise der Anlage keine Rolle.
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Es dürfte klar geworden sein, dass die nicht dargestellte Tür nicht schließt, wenn in der Zylinderkammer 20 und der zu dieser führenden Leitung kein Druck vorhanden ist. In diesem Fall kann das 3/2-Wegeventil 22 nicht geschaltet werden. Daher ist eine Entlüftung der Zylinderkammer 18 nicht möglich.
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Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass die Federn 26, mit denen die einzelnen Ventile in eine bestimmte Stellung vorgespannt sind, durch jede Art von Vorspannmechanismus ersetzt werden können. Im übrigen ist nachzutragen, dass die Federn kalibriert werden können, so dass sie bei einem bestimmten Druck nachgeben, so dass auf diese Weise der benötigte Schaltdruck der Druckluft eingestellt werden kann.
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Viele Einzelheiten der vorliegenden Erfindung gehen zusätzlich aus der Zeichnung hervor, die für einen fachmännischen Leser leicht nachvollziehbar und daher informativ ist.
