DE1085773B - Regelventilanordnung zum Regulieren des Luftdruckes fuer pneumatische Federungssysteme von Fahrzeugen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelventilanordnung zum Regulieren des Luftdruckes für pneumatische Federungssysteme von Fahrzeugen zu dem Zweck, den Fahrzeugrahmen in einem bestimmten Abstand über der Achse des Fahrzeuges zu halten, bestehend aus einem Ausgleichsventil zum Steuern des Zu- und Abflusses von Druckluft nach bzw. aus diesem pneumatischen Federungssystem entsprechend den Bewegungen des Rahmens im Verhältnis zur Achse, wobei dieses Ausgleichsventil eine Bohrung mit einbegreift, durch die in das pneumatische Federungssystem Druckluft zugeführt bzw. aus ihm abgelassen wird.

Die Regelventilanordnung ist so ausgeführt und angeordnet, daß sie zwei Strömungsraten von Druckluft zu und von dem Luftfederungssystem vorsieht.

Die Regelventilanordnung nach der Erfindung enthält ein zwischen dem Ausgleichsventil und dem pneumatischen Federungskörper gelegenes Absperrventil zum Regulieren des Durchflusses der Druckluft durch die Hauptdurchflußbohrung, das aus einem wie ein Rückschlagventil arbeitendes Sperrventil mit einer durch dieses hindurchgeführten gedrosselten Bohrung besteht, welches normalerweise eine Ausgangsstellung zum Beschränken des Durchflusses der Druckluft durch die erwähnte Bohrung auf eine bestimmte niedrige Durchflußrate einnimmt und von einem von diesem Sperrventil normalerweise in einem Abstand befindlichen luftdruckbetätigten Kolben in eine zweite Stellung bewegt werden kann, wodurch die Durchflußrate durch die erwähnte Bohrung erhöht wird.

Der Zutritt der Druckluft zu dem Kolben wird von Hand oder automatisch gesteuert. Der Druckluftstrom zu und von dem Luftfederungskörper kann beispielsweise auf einen vorbestimmten niedrigen Wert gedrosselt werden, wenn das Fahrzeug über die Straße gefahren wird, so daß nur geringe Änderungen in dem Luftvolumen in dem Luftfederungssystem während des Fahnens des Fahrzeuges über eine Straße stattfindet.

Es ist zwar bei pneumatischen Abfederungen für Fahrzeuge bereits an sich bekannt, zwischen dem Druckluftausgleichbehälter, dessen Druckluftspannung selbsttätig durch die Belastung geregelt wird, und dem nachgiebigem Federungshohlkörper ein Rückschlagventil vorzusehen. Diese bekannten pneumatischen Abfederungen weisen aber keine aus einem Lufteinlaß- und einem Luftablaßventil bestehende Regelventilanordnung zum Regulieren des Luftdruckes im pneumatischen Federungskörper auf.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.

In den Figuren, bei denen in den verschiedenen Ansichten die gleichen Bezugszahlen jeweils ähnliche Teile bezeichnen, ist

Regelventilanordnung

zum Regulieren des Luftdruckes

für pneumatische Federungssysteme

von Fahrzeugen

Anmelder:

Bendix -Westinghouse

Automotive Air Brake Company,

Elyria, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Begrich, Patentanwalt,
Regensburg, Prüfeninger Str. 11

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. September 1957

Harry M. Valentine, Elyria, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 eine zeichnerische Darstellung der Regelventilanordnung der Erfindung in Verbindung mit einem pneumatischen Federungssystem herkömmlicher Bauart,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Regelventilanordnung, wobei ein Teil im Schnitt gezeigt ist,

Fig. 3 ein Schnitt durch das Regelventil in der Linie 3-3 der Fig. 2, wobei Teile des Druckluftsteuersystems als Blockdiagramm gezeichnet sind, und

Fig. 4 ein Schnitt durch einen Teil des Absperrventils nach Fig. 3, und zwar in vergrößertem Maßstab dargestellt.

In Fig. 1 ist die Regelventilanordnung 10 nach der Erfindung im Zusammenwirken mit der pneumatischen Federungsanlage 12 herkömmlicher Ausführung bzw. mit den Bälgen üblicher Bauart gezeigt, wobei das Regelventil auf dem Teil 14 des Fahrzeugrahmens angebracht ist und die pneumatische Federungsanlage zwischen dem Rahmenteil 14 und dem Achsenteil 16 sitzt. Das Regelventil 10 regelt den Zu- bzw. Abfluß der Druckluft nach bzw. von der pneumatischen Federungsanlage 12 entsprechend den Schwankungen des Abstands zwischen dem Rahmen 14 und der Achse 16, und das Arbeiten des Ventils wird in an sich bekannter Weise bewirkt durch Schwingen des Steuerhebels 18, der an seinem äußeren Ende durch die

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Stange 20 mit der Achse 16 verbunden ist. Es darf hier ausgeführt werden, daß das Regelventil 10 dazu dienen kann, die pneumatischen Federungsanlagen in an sich bekannter Weise auf den beiden Seiten des Fahrzeugs zu regeln, oder aber, daß erforderlichenfalls in an sich bekannter Weise für jede der beiden pneumatischen Federungsanlagen je ein gesondertes Regelventil Anwendung finden kann.

Die neue Regelventilanordnung, die mehr im einzelnen in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, umfaßt das Ausgleichsventil 26 und das Absperrventil 28, die beide in dem Gehäuse 30 sitzen, welches mit der Schelle 32 zum Befestigen der Ventile auf einem Teil des Fahrzeugrahmens versehen ist. Das Ausgleichsventil 26 besteht aus der Einlaßkammer 34, dem kombinierten Einlaß- und Absaugtellerventil 36 und dem Sperrventil 38., und zwar werden die letzteren Ventile durch die Feder 44 in geschlossener Stellung auf ihren betreffenden Ventilsitzen 40 und 42 gehalten. Das Sperrventil 38 verhindert das Zurückfließen der komprimierten Luft in den Druckluftbehälter 45 über die Leitung 22, während das Tellerventil 36 in Übereinstimmung mit Veränderungen der Fahrzeugbelastung, die eine Bewegung des Hebels 18 bewirken, den Zu- bzw. Abfluß der komprimierten Luft nach bzw. von der pneumatischen Federungsanlage 12 regelt. Die Ventile 36 und 38 haben um ihren Außenrand herum ein gewisses Spiel, wie in Fig. 3 gezeigt, damit das Fließen der Luft nach und von der Kammer 34 ermöglicht wird. Ein hier in der Figur nicht angegebener geeigneter motorbetriebener Kompressor dient dazu, den Druckluftbehälter 45 aufzufüllen und diesen Druck innerhalb bestimmter Grenzen zu erhalten.

Zur Steuerung des Tellerventils 36 entsprechend den Änderungen in der Fahrzeugbelastung sitzt in den koaxialen Bohrungen 48 und 50 in dem Gehäuse 30 verschiebbar die Spindel 46 des Absaugventils, und der obere Teil der Spindel ist bei 52 in seinem Durchmesser verkleinert, wodurch die Auslaßkammer 54 entsteht, die die Einlaßkammer 34 mit der Hauptdurchflußbohrung 56 verbindet, wenn das Tellerventil 36 offen ist, und wodurch eine Absaugöffnung für die Bohrung 56 gebildet wird, wenn das Ventil 36 geschlossen ist und die Spindel 46 sich abwärts und von dem Ventil 36 wegbewegt. Der untere Teil der Spindel 46, die in der Bohrung 50 verschiebbar sitzt, ist mit der ringförmig ausgebildeten Nut 58 zur Aufnahme der Rolle 60 versehen, die exzentrisch auf dem innern Ende der verschwenkbaren Welle 62 sitzt, welche in der Büchse 64 des Gehäuses 30 angeordnet ist, wobei die in die Ringnut 66 der Welle 62 eingreifende Schraube 65 eine axiale Verschiebung in der Büchse 64 verhindert. Das äußere Ende der Welle 62 ist an dem Hebel 18 mit der Schraube 68 befestigt, und aus dieser an sich bekannten Bauart ist ersichtlich, daß eine Bewegung des Hebels 18 auf Grund einer Änderung der Fahrzeugbelastung der Welle 62 eine Bewegung verleiht, wodurch die Welle 62 die Ventilspindel 46 durch Zusammenwirken der exzentrischen Rolle 60 und der Nut 58 aufwärts bzw. abwärts verschiebt. Wie Fig. 3 zeigt, ist die Ventilspindel 46 mit dem durchgehenden Absaugkanal 70 versehen, der immer mit der Außendruckkammer 72 verbunden bleibt, und diese Außendruckkammer mündet über das Luftfilter 78 in die in der elastischen Verschlußkappe 76 befindliche Außenluftöffnung 74. Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß um die Außenkante des oberen Endes der Spindel 46 ein Spielraum belassen ist, so daß die Kammer 54 mit dem Kanal 70 verbunden ist, wenn sich die Spindel 46 abwärts und von dem Ventil 36 wegbewegt. Zwischen die Spindel 46 und das Gehäuse ist, wie aus Fig. 3 zu ersehen, die Schraubenfeder 80 zwischengesetzt, um einen Kontakt zwischen der Rolle 60 und der oberen Begrenzungsfläche der Nut 58 zu gewährleisten.

Zwischen die Hauptdurchflußbohrung 56 des Ausgleichsventils 26 und die pneumatische Federungsanlage ist das Absperrventil 28 zwischengeschaltet. Das Absperrventil 28 weist ein Sperrventil 82 auf, das verschiebbar so in der Ausbohrung 86 angebracht ist, daß rundherum um das Ventil der Spielraum 84 verbleibt, und das Ventil 82 wird normalerweise durch die starke Feder 88 in die in der Fig. 3 dargestellte Stellung gedrückt, bei der der obere ringförmig ausgebildete Teil 90 gegen den Ventilsitz 92 anliegt, so daß dadurch die durch den um das Ventil 82 belassenen Spielraum 84 gebildete Verbindung zwischen der Auslaßbohrung 56 und der Ablaßöffnung 94 aus der pneumatischen Federungsanlage gesperrt wird. Die Feder 88 ist so stark, daß sie das Ventil 82 auch dann noch fest gegen seinen Sitz gepreßt hält und ein Öffnen verhindert, wenn der volle Druck des Druckluftbehälters auf der anderen Seite des Ventils liegt. Zu diesem Zeitpunkt besteht, wie aus Fig. 4 ersichtlich, eine beschränkte Druckaustauschverbindung zwischen der Ablaßöffnung 94 und der Bohrung 56 vermittels der durch die Mitte des Ventils 82 geführten Bohrung 96, durch die der lose angebrachte Draht 98 hindurchgeführt ist, dessen Durchmesser geringer ist als der der Bohrung, und der die Bohrung nicht völlig verschließt, und dieser beschränkte Zu- und Abfluß von Druckluft nach und aus der pneumatischen Federungsanlage findet immer statt, sobald die Fahrzeugtüren geschlossen sind. Es soll darauf hingewiesen werden, daß der in der Bohrung 96 lose sitzende Draht nicht nur dazu dient, die Bohrung zu verengen, sondern auch durch sein Rütteln während der Fahrt des Fahrzeuges eine Verstopfung der Bohrung durch Schmutz verhindert.

Um einen in der Hauptsache uneingeschränkten Zu- und Abfluß von Druckluft nach und aus der pneumatischen Federungsanlage 12 je nach den Verhältnissen zu erreichen, ist in dem Gehäuse 30 der Kolben 100 eingebaut, dessen unterer Teil 102 verschiebbar in der mit der Bohrung 56 dauernd verbundenen Bohrung 104 sitzt. Da der in der Bohrung 56 herrschende Druck immer gleich dem in der pneumatischen Federungsanlage 12 herrschenden Druck ist, ist zu erkennen, daß auf dem Kolbenteil 102 immer der in der pneumatischen Federungsanlage bestehende Druck liegt. Der Kolbenteil 102 bildet mit dem in der Bohrung 108 sitzenden oberen Kolbenteil 106 ein Ganzes. Der Querschnitt des Teils 106 ist größer als der des Teils 102, und dadurch entsteht der ringförmig ausgebildete Raum 110, der durch den Kanal 112 mit der Kammer 114 in dem Ausgleichsventil 26 dauernd in Verbindung steht. In dieser Kammer herrscht immer atmosphärischer Druck, da das Führungsteil 116 der Spindel 46 des Absaugventils in der Bohrung 50 lose sitzt. An dem unteren Teil 102 des Kolbens befindet sich der verjüngte Fortsatz 118, der an dem Sperrventil 82 angreift und dasselbe nach unten und von seinem Sitz 92 wegschiebt, wenn der Kolben 106 nach unten bewegt wird, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Sobald dies geschieht, ist eine in der Hauptsache unbeschränkte Verbindung zwischen der Auslaßbohrung 56 und der Auslaßöffnung 94 der pneumatischen Federungsanlage hergestellt, und zwar durch den um das Sperrventil 82 herum belassenen Spielraum 84. In dem unteren Ende 118 des Teils 102 befindet sich die

Aussparung 120, die das obere Ende des Drahtes 98 aufnimmt.

Der obere Teil der Bohrung 108 oberhalb des Teils 106 des Kolbens steht durch die Leitung 124 mit dem Magnetventil 122 in Verbindung. Das Ventil 122 ist von bekannter Bauart; dabei ist die Leitung 124 durch die Zweigleitung 126 mit den Leitungen 22 des Druckluftbehälters in Verbindung, sobald das Magnetventil erregt wird. Andererseits ist die Verbindung zwischen den Leitungen 126 und 124 gesperrt und die letztere mit der Außenluft verbunden, sobald 'das Magnetventil 122 stromlos ist.

Wie Fig. 3 lehrt, ist das Magnetventil 122 durch die Leitungen 130 und 132 an die Fahrzeugbatterie 128 und an die Masse des Fahrzeuges angeschlossen, und in dem Kreis liegt ein Schalter 134 von bekannter Konstruktion, der — wenn gewünscht — die Magnetspule 122 erregt. Der Schalter 134 kann beispielsweise durch das öffnen und Schließen einer Fahrzeugtür betätigt werden. Vorzugsweise ist an jeder Tür des Fahrzeugs ein ähnlicher Schalter angebracht, und alle diese Schalter liegen parallel, so daß das Magnetventil 122 erregt wird, wenn irgendeine Tür des Fahrzeugs geöffnet wird.

Aus der vorangegangenen Darstellung ist ersiehtlieh, wie die erfindungsgemäße Regelventilanordnung arbeitet und das Einfedern des Fahrzeugs bei Belastungsänderungen bewirkt. Angenommen, die pneumatische Federungsanlage wird mit Druckluft aufgefüllt, während das Fahrzeug unbeladen und nicht in Bewegung ist und jede Tür offen ist, dann bewirkt die Erregung des Magnetventils 122, daß Druckluft durch die Leitung 124 auf den Teil 106 des Kolbens 100 geführt wird, wodurch dieser nach unten bewegt wird und das Sperrventil 82 öffnet, so daß vermittels des um das Ventil 82 herum belassenen Spielraums 84 sowie der öffnung 94 eine in der Hauptsache unbeschränkte Verbindung zwischen der Auslaßbohrung 56 und der pneumatischen Federungsanlage 12 hergestellt wird. Wird das Fahrzeug beladen, bewegt sich der Hebel 18 nach oben, wie aus Fig. 1 zu ersehen, wodurch er durch Betätigung der Welle 62, der exzentrischen Rolle 60 und der Ventilspindel 46 das Tellerventil 36 öffnet, so daß der pneumatischen Federungsanlage schnell Druckluft zugeführt wird, bis der Fahrzeugrahmen wieder in seine bestimmte Lage, d. h. auf den bestimmten Abstand oberhalb der Achse, zurückgeht. Sobald dies geschieht, schließt sich infolge des Zurückgehens der Teile 18 und 60 in ihre in Fig. 1 und 3 gezeigte Lage das Tellerventil 36. Werden dann die Fahrzeugtüren geschlossen und somit das Magnetventil 122 stromlos, bewirkt der Druckabfall in der Leitung 124, daß der Kolben 100 infolge der Wirkung des in der Hauptdurchflußbohrung 56 herrschenden Drucks auf den Teil 102 des Kolbens 100 wieder in die in Fig. 3 gezeigte Lage zurückgeht; wobei darauf hinzuweisen ist, daß der Druck in der Bohrung 56 gleich dem Druck in der pneumatischen Federungsanlage 12 ist, da diese Bohrung 56 dauernd über Bohrung 96 mit der pneumatischen Federungsanlage 12 verbunden ist. Sobald sich der Kolben 100 nach oben bewegt, wird das Sperrventil 82 durch die Feder 88 in die gezeigte Stellung zurückgeführt, bei der der ringförmig ausgebildete Teil 90 des Sperrventils dichtend an dem Ventilsitz 92 anliegt, so daß die in der Hauptsache ungehemmte Verbindung zwischen der Bohrung 56 und der Ablaßöffnung 94 gesperrt und die Verbindung zwischen der pneumatischen Federungsanlage vermittels der halb geschlossenen Bohrung 96 wiederhergestellt wird.

Wird das Fahrzeug entladen, während eine Tür offensteht, dann arbeitet die erfindungsgemäße Anordnung so wie vorstehend ausgeführt, jedoch mit dem Unterschied, daß sich der Hebel 18 abwärts bewegt und die Spindel 46 des Absaugventils von dem Tellerventil 36 wegzieht, wodurch der Luftdruck innerhalb der pneumatischen Federungsanlage infolge der Verbindung der Ablaßöffnung 94., des Spielraums 84 und der Bohrung 56 über den Kanal 70 mit der Außenluftöffnung 74 schnell abgebaut wird. Sobald jedoch der Fahrzeugrahmen wieder auf seine richtige Höhe zurückgegangen ist, werden die Teile in die gezeigte Stellung zurückgeführt ohne Rücksicht auf die neue Belastung des Fahrzeugs.

Während der Fahrt des Fahrzeugs wird der Hebel 18 entsprechend den Straßenbedingungen sowie entsprechend einem eventuellen Undichtigkeitsverlust der pneumatischen Federungsanlage bewegt. In jedem Falle wird das Ausgleichsventil 26, wie in den vorangegangenen Ausführungen beschrieben, arbeiten und über die halb geschlossene Bohrung 96 in dem Sperrventil 82 des Absperrventils 28 die pneumatische Federungsanlage auffüllen oder Druck aus ihr ablassen. Somit wird während dieser Arbeitsphasen des Fahrzeugs eine im wesentlichen geringe Menge an Luft verbraucht.

Das Absperrventil 28 leistet eine Zweifachregelung des Luftdrucks in der pneumatischen Federungsanlage, und zwar hat es eine verhältnismäßig hohe Durchflußkapazität, wenn der Regelkolben 100 das Sperrventil 82 öffnet, und eine verhältnismäßig geringe Durchflußkapazität, und zwar durch die halb geschlossene Bohrung 96, wenn der Kolben 100 nach oben bewegt wird und das Ventil 90 sich dichtend an seinen Sitz 92 anlegt. Die Bewegungen des Kolbens 100 in beiden Richtungen werden einwandfrei dadurch bewirkt, daß die Druckluft in der pneumatischen Federungsanlage auf der kleineren Fläche des Teils 102 des Kolbens 100 angreift, oder dadurch, daß der Steuerdruck von der Leitung 124 auf der großen Fläche des Teils 106 des Kolbens 100 angreift, so daß eine Verwendung von Federn zur Bewegung des Kolbens 100 in der einen oder anderen Richtung vermieden wird. Der in der Bohrung 96 sitzende Draht 98 dient nicht nur dazu, den Luftdurchfluß nach und aus der pneumatischen Federungsanlage während der Fahrt des Fahrzeugs auf das richtige Maß zu beschränken, sondern hält außerdem die Bohrung von Verklebungen durch Schmutz und Staub frei. Während das Absperrventil in der beschriebenen Ausführungsform durch die Fahrzeugtüren betätigt wird, soll aber darauf hingewiesen werden, daß es erforderlichenfalls an die Bremse, die Kupplung, den Gashebel oder andere von Hand oder automatisch betätigte Bedienungseinrichtungen des Fahrzeugs angeschlossen werden kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Regelventilanordnung zum Regulieren des Luftdrucks für pneumatische Federungssysteme von Fahrzeugen zu dem Zweck, den Fahrzeugrahmen in einem bestimmten Abstand über der Achse des Fahrzeugs zu halten, bestehend aus einem Ausgleichsventil zum Steuern des Zu- und Abflusses von Druckluft nach bzw. aus diesem pneumatischen Federungssystem entsprechend den Bewegungen des Rahmens im Verhältnis zur Achse, wobei dieses Ausgleichsventil eine Bohrung mit einbegreift, durch die in das pneumatische Federungssystem Druckluft zugeführt bzw. aus ihm abgelassen wird, gekennzeichnet durch ein zwi-

sehen dem Ausgleichsventil (26) und dem pneumatischen Federungskörper (12) gelegenes Absperrventil (28) zum Regulieren des Durchflusses der Druckluft durch die Hauptdurchfkißbohrung (56), das aus einem wie ein Rückschlagventil 5 arbeitendes Sperrventil (82) mit einer durch dieses hindurchgeführten gedrosselten Bohrung (96) besteht, welches normalerweise eine Ausgangsstellung zum Beschränken des Durchflusses der Druckluft durch die erwähnte Bohrung auf eine bestimmte niedrige Durchfluß rate einnimmt und von einem von diesem Sperrventil normalerweise in einem Abstand befindlichen luftdruckbetätigten Kolben (100) in eine zweite Stellung bewegt werden kann, wodurch die Durchflußrate durch die Bohrung (56) erhöht wird.

2. Regel ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem einen Ende (102) des erwähnten Kolbens (100) dauernd der in der Bohrung (56) herrschende Luftdruck wirkt und daß das andere Ende (106) des erwähnten Kolbens, welches einen größeren Querschnitt als das erwähnte eine Ende (102) aufweist, dafür bestimmt ist, daß Druckluft darauf einwirkt und den genannten Kolben (100) so bewegt, daß er das erwähnte Sperrventil (82) in längsaxialer Richtung bewegen kann und es in die erwähnte zweite Stellung verbringt.

3. Regelventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Draht (98) geringeren Durchmessers als derjenige der Bohrung (96) in dem Sperrventil (82), der in der letzteren zum Zwecke der BohrungsVerengung und zur Freihaltung der Bohrung von Schmutz durch die Rüttelbewegungen des Drahtes während der Fahrt frei aufgehängt ist und ein freies Ende besitzt, das über das obere Ende des vorgenannten Sperrventils nach oben hervorsteht, wobei das eine Ende (102) des Kolbens (100) eine größere Aussparung (120) zur Aufnahme des freien Endes dieses Drahtes besitzt.

4. Regelventilanordnung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (82) in einer Ausbohrung (86) angeordnet ist, in der es die Bewegung von der erwähnten Ausgangsstellung nach der genannten zweiten Stellung und zurück ausführt, wobei zwischen der Außenfläche des Sperrventils (82) und der Wandung der genannten Bohrung ein Spielraum (84) belassen ist, der einen im wesentlichen ungehinderten Durchfluß von Luft durch die Bohrung (56) gestattet, wenn das Sperrventil (82) in die erwähnte zweite Stellung bewegt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 495 343.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 567/207 7.60