DE1066879B - Ventil für Luftfedern in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Ventile zum lastabhängigen Regeln des Drucks in Luftfederungselementen von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, bei denen 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.

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.

Bei dem Regelventil nach der Erfindung ist dies dadurch erreicht, daß als Kupplung eine Überlastkupplung und dazu ein auf Ein- und Auslaß der Luftfederungselemente wirkendes Doppelsitzventil verwendet werden, wobei der Ventilkörper des letzteren durch den mitgenommenen Teil der Kupplung mit dem Dämpfungsglied gekuppelt ist.

Die Erfindung ergibt eine wesentlich einfachere, gedrungenere, widerstandsfähigere, betriebssichere und dabei billigere Bauart des Ventils, als sie bisher bekannt war.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung· ist in der Zeichnung wiedergegeben. Es zeigt

Fig. 1 die Draufsicht, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach H-II in Fig. 1,

Fig. 3 und 4 Einzelheiten aus Fig. 2 in etwas größerem Maßstab.

Ein Gehäuse 1 (Fig. 1 und 2) umschließt einen im wesentlichen zylindrischen Raum 2 sowie 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 zugänglich durch eine kreisrunde, mit einem Deckel 5 verschlossene Einbau-Öffnung 6 im Gehäuse 1.

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 und 9 sind ebenso wie am Deckel 5 in der üblichen Weise Dichtungsmittel 11, 12 und 13 gegen das Durchtreten von öl vorgesehen. Auf eines der beiden, je mit Kerb-Ventil für Luftfedern in Kraftfahrzeugen

Anmelder:

Robert Bosch G.m.b.H.,
Stuttgart W_r Breitscheidstr. 4

Josef Trui, Bissingen/Enz,
ist als Erfinder genannt worden

verzahnungen 14 und 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 und 19 bestehende Überlastkupplung 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 um 120° zueinander versetzt angeordnete Kugeln 23, von denen in Fig. 1 nur eine zu sehen ist, als Mitnehmer eingreifen. Der äußere Scheibenrand 24 ist zur Versteifung gegen die benachbarte Gehäusewand umgebördelt. Auf der anderen Seite des Kugelkäfigs 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 Stegs 28 gleiten kann. Die Anordnung der Teile 35, 43, 44 und 48 bildet ein Doppelsitzventil.

Eine sich über ein Axialkugellager 29 gegen den Deckel 5 abstützende Kupplungsfeder 30 hält die Kupplung 17,18,19 im 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 jeweils Mitnehmer von Teilen ein, die in den obenerwähnten Nebenräumen 3 und 4 des Gehäuseinnern untergebracht sind.

909 637/237

Von oben hei" ragt in den Schlitz 32 (Fig. 3) ein schmaler Bund 34 an einem Ventilkörper 35 (Ventilrohr) ein, der auf der einen Seite in einer Gehäusebohrung 36, auf der anderen Seite in einer in einer weiteren Gehäusebohrung 37 gehaltenen Buchse 38 geführt und an den betreffenden Stellen mit üblichen Dichtungsmitteln 39 und 40 versehen ist.

Das Ventilrohr 35 (vgl. Fig. 4) hat eine durchgehende Längsbohrung 41; sein linkes Ende ist mittels einer konischen Schulter 42 zu einem Ventilsitz 43 ausgebildet. In der gleichen Weise bildet einen umgebenden Ventilsitz der Rand 44 der äußeren Mündung der Führungsbohrung 36. Er ragt in eine diese Bohrung nach außen fortsetzende Gewindebohrung 45 in einem Gehäusestutzen 46 hinein.

In der in Fig. 2 und 4 wiedergegeben en Stellung des Ventilrohrs 35 legt sich gegen die Sitzflächen 43 und 44 zugleich die Dichtfläche 47 eines in der Bohrung 45 mit .merklichem Luftspalt gleitenden Schließglieds 48 aus Gummi. Eine sich gegen einen einvul-Ionisierten Metallring 49 im Schließglied 48 legende Ventilfeder 50 drückt dieses in Richtung gegen den Sitz 44. Sie stützt sich dabei gegen einen die Bohrung 45 abschließenden Schraubstopfen. 51 mit durchgehender Bohrung 52 und mit einem 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 ungefähr gleich breite Nuten 54 bzw. 55 eingedreht, die in der gezeichneten Stellung des Ventil roh rs 35 einander gegenüberliegen. Die Bohrungsnut 45 ist über eine Ouerbohrung 56 und einen Anschluß 57 mit einem oder mehreren nicht gezeichneten Federungselementen 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 am Gehäuse 1 eingeschraubt ist und die Lagerbuchse 38 mit ihrem Flansch 61 festhält. Die sich an die Längsbohrung 41 des Ventilrohrs 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 Fehlen sonstiger Kräfte — das Schließglied 48 entgegen der Kraft der über das Ventil rohr 35 auf jenes einwirkenden Feder 58 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, 44, 48 völlig geschlossen. Die zugehörige Stellung des Hebels 16 wird im folgenden als Normalstellung (-lage) bezeichnet.

Den Raum unterhalb der Gehäusemitte 2 bildet eine durchgehende zylindrische, durch zwei Schraubstopfen 64 und 65 abgeschlossene Bohrung. Ein in ihr laufender Kolben 66 trennt sie in zwei Kammern 67 und 68, die durch eine in der Gehäusewandung verlaufende Drosselleitung miteinander in Verbindung stehen. Diese Leitung wird, wie in Fig. 1 angedeutet, von zwei von je einer der Kammern 67 und 68 ausgehenden Bohrungen 69 und 70 gebildet, die bei einer mittels einer Schraube 71 von außen einstellbaren Drosselstelle 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 und 68 mit ihrer Verbindungsleitung sowie der Raum 2 als Vorrats- und Ausgleichsbehälter sind bis zur Höhe der Achse 10 mit öl gefüllt. Der Kolben 66 und sein Zubehör bilden eine Dämpfungseinrichtung.

Die Wirkungsweise des Ventils ist folgende: Es wird dabei angenommen, daß bei sich senkendem Wagenkasten, d. h. bei zunehmender Belastung desselben, der Stellhebel 16, die Ventilwelle 10 und die Kupplungsscheibe 17 sich aus ihrer gezeichneten Normalstellung entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn (Fig. 2) herausbewegen, bei Entlastung des Wagenkastens dagegen im Uhrzeigerdrehsinn.

Im ersten Fall, bei zunehmender Belastung, wird dann über die Kupplung 17, 18, 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, und zwar nimmt sie mit dieser zu. Dementsprechend wirkt auch der Drehung der mit dem Kolben 66 zwangläufig 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 und 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 Falle im allgemeinen höherer Schwinggeschwindigkeit höhere Schwingungsfrequenz, also kleinere Schwingungsdauer entspricht, so schlägt die Kupplungsscheibe 19 um so 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 gegenüberliegende 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 Normal lage; entsprechend bewegen sich die Kupplungsscheiben 17 und 19. Der zurückweichenden Flanke 76 des Schlitzes 32 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 anderen Fall, bei Entlastung des Wagenkastens, setzen sich die Kupplungsscheiben 17 und 19 im Uhrzeigerdrehsinn in Bewegung, die Flanke 76 bewegt sich nach Maßgabe der Dämpfung durch den Dämpfungskolben 66 nach rechts, ohne daß zunächst das Ventilrohr 34, 35 folgt, so daß auch in diesem Fall kleine Ausschläge der Kupplungsscheibe 19 ohne Wirkung bleiben. Erst wenn die Scheibe 19 so weit ausschlägt, daß die andere Schlitzflanke 77 (Fig. 3) an den Bund 34 stößt, wird das Ventilrohr 34, 35 gegen die Kraft der 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 Ventilrohres 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 ihre Bewegungsrichtung umkehren. Der jetzt in gedämpfter Bewegung nach links gehenden Schlitzflanke 77 folgt das Ventilrohr 35 unter dem Druck der Feder 58, bis es mit der Sitzfläche 43 am Schließglied 48 anliegt und das Ventil wiederum die Ruhestellung einnimmt.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Ventil zum lastabhängigen Regeln des Drucks in Luftfederungselementen von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, 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 Überlastkupplung (17, 18, 19) sowie ein auf Ein- und Auslaß (56, 57) der Luftfederungselemente wirkendes Doppelsitzventil (43, 44, 48), dessen Ventilkörper (35) durch den mitgenommenen Teil (19) der Kupplung mit dem Dämpfungsglied (66, 74) gekuppelt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mitgenommene Teil (19) der Überlastkupplung (17, 18, 19) mit Spiel am Ventilkörper (35) und ohne Spiel am Dämpfungsglied (66, 74) angreift.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mitgenommene Teil der Kupplung eine Scheibe (19) mit hochgezogenem Rand (26) ist, in dem Schlitze (32, 33) zur Aufnahme von vorstehenden Mitnehmern (34, 75) am Ventilkörper (35) bzw. Dämpfungsglied (66) vorgesehen sind.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (19) lose über eine mit dem Stellglied (16) verbundene Welle (10) geschoben ist, die fest verbunden den anderen Kupplungsteil trägt.

5. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (19) mit ihrem Rand (26) am Ventilgehäuse geführt ist.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Scheibe (19) führende Gehäuseteil ein zylindrischer Ansatz (28) an einem Verschluß deckel (5) für eine Einbauöffnung im Ventilgehäuse ist, die von einer Seite her den Einbau der Kupplungsteile (17,18, 19) samt der von ihnen umschlossenen Antriebswelle (10) gestattet, wobei der Verschlußdeckel außerdem als Widerlager für eine Kupplungsfeder (30) und als zweite Lagerstelle für die Welle (10) dient.

7. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Überlastkupplung (17, 18, 19) tragende Welle (10) an beiden Seiten über das Ventilgehäuse (1) vorsteht und an beiden Enden für die Aufnahme des Stellgliedes (16) eingerichtet ist.

8. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsteile Ringscheiben aus Blech mit umgebogenem äußerem und innerem Rand als Führungs- oder Nabenteil sind, die eingeprägte Pfannen zur Aufnahme von die Kupplungsteile verbindenden Wälzkörpern (Kugeln) besitzen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 745 147;
schweizerische Patentschrift Nr. 87 260;
französische Patentschrift Nr. 1 134 678.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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