DE112007000525T5

DE112007000525T5 - Verbesserte Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung

Info

Publication number: DE112007000525T5
Application number: DE200711000525
Authority: DE
Inventors: Thanh Brunswick Ho; Carolyn Spencer Dute
Original assignee: Bendix Commercial Vehicle Systems LLC
Current assignee: Bendix Commercial Vehicle Systems LLC
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2007-01-08
Publication date: 2009-01-15
Also published as: US20070209704A1; US7571738B2; WO2007102935A1; CA2645075C; CN101395051B; AU2007222086B2; AU2007222086A1; CA2645075A1; CN101395051A

Abstract

Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung, umfassend:
eine erste Sitzfläche, die einen ersten Port umschreibt oder abgrenzt;
eine zweite Sitzfläche, die einen zweiten Port umschreibt oder abgrenzt;
ein bewegliches Glied, das zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port angeordnet ist, wobei das bewegliche Glied einen sich entlang einer Achse erstreckenden Körperabschnitt und eine flexible Berandung oder Krempe aufweist, die flexible Berandung oder Krempe eine äußere Kante aufweist, die dünner als ein innerer Abschnitt der Berandung oder Krempe ist, und sich dass bewegliche Glied zwischen einem Dichteingriff mit der ersten Sitzfläche und einem Dichteingriff mit der zweiten Sitzfläche in Reaktion auf ein Druckdifferenzial an dem beweglichen Glied bewegt.

Description

Hintergrund der Erfindung
In pneumatischen Bremssystemen für Schwerlast-LKWs wird Luft aus den pneumatischen Leitungen zur Freigabe der Betriebsbremsen abgegeben. Die Verzögerungszeit zwischen der eigentlichen Freigabe eines Bremspedals und der eigentlichen Freigabe der Fahrzeugbremsen wird als Bremsfreigabezeiteinstellung bezeichnet. Anwender wünschen, dass die Bremsfreigabezeiteinstellung möglichst klein ist. Zur Verbesserung der Bremsfreigabezeiteinstellung werden üblicherweise Schnellfreigabeventile eingesetzt. Schnellfreigabeventile werden in einem Luftbremssystem üblicherweise an einem Punkt zwischen dem Versorgungsluftvolumen und dem Zuführluftvolumen eingebaut. Bei einer Freigabe des Bremspedals wird Luft, die den Bremsen zugeführt worden ist, schnell von dem Schnellfreigabeventil abgegeben, anstatt dass sie den ganzen Weg zurück zu der Luftversorgung strömen würde.
Eine bekannte Art von Schnellfreigabeventil ist in 1 dargestellt. Das Ventil 10 beinhaltet ein Gehäuse 12 mit einem Versorgungsport 14, einem Abgabeport 16 und einem oder mehreren Zuführports 18. Ein flexibles scheibenförmiges Diaphragma 20 ist in dem Gehäuse 12 befindlich, um den Versorgungsport 14 oder den Abgabeport 16 bei Bedarf dichtzumachen.
Im Betrieb strömt, wenn der Fahrer das Bremspedal betätigt, Luft in den Versorgungsport 14, was das Diaphragma 20 veranlasst, gegen einen Abgabesitz 22 zu dichten. Gleichzeitig drängt die Luft die äußere Kante des Diaphragmas 20 nach unten, was dazu führt, dass Luft von dem Versorgungsport 14 zu den Zuführports 18 strömt. Gibt der Fahrer das Bremspedal frei, so wird der Luftdruck an dem Versorgungsport 14 verringert. Diejenige Luft, die den Bremsen zugeführt worden ist, strömt zu dem Versorgungsport 14 zurück. Der Differenzdruck an dem Diaphragma 20 (das heißt höherer Druck in dem Zuführport als der Druck in dem Versorgungsport) bewegt das Diaphragma 20 von dem Abgabesitz 22 weg in Eingriff mit einem Einlasssitz 24 nach oben. Im Ergebnis wird Luft von dem Zuführvolumen durch den Abgabeport 16 abgegeben.
Bei einigen bekannten Schnellfreigabeventilen tritt ein Differenzdruck an dem Diaphragma auf, wenn Luft von dem Versorgungsport zu den Zuführports strömt. Dies ist nicht wünschenswert, da dies zu einem unausgewogenen Druck an den Rädern des Fahrzeuges führen kann. Darüber hinaus bildet bei einigen Ausgestaltungen das Diaphragma mit dem Einlassport während der Bremsfreigabe nicht so schnell wie gewünscht eine Dichtung, was insbesondere bei Niederdruckanwendungen, so beispielsweise bei 207 MPa (30 psi) oder weniger, der Fall ist. Im Ergebnis kann ein wenig zugeführte Luft zurück zu dem Versorgungsport strömen, was die Bremsfreigabezeiteinstellung verschlechtert.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung, die sich zwischen einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus in Reaktion auf ein Druckdifferenzial an einem beweglichen Glied bewegt.
Die Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung kann einen ersten Port, einen zweiten Port, einen dritten Port und das bewegliche Glied beinhalten. In einem ersten Betriebsmodus kann das bewegliche Glied den zweiten Port dichtmachen, während eine Fluidströmung zwischen den ersten und dritten Ports ermöglicht wird, wobei der Differenzdruck zwischen dem ersten Port und dem dritten Port während des ersten Betriebsmodus etwa gleich 0 ist. In dem zweiten Betriebsmodus kann das bewegliche Glied den ersten Port dichtmachen, während eine Fluidströmung zwischen dem dritten Port und dem zweiten Port ermöglicht wird, wobei das bewegliche Glied dafür ausgelegt ist, von dem ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus in Reaktion auf eine kleine Änderung des Differenzdruckes überzugehen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die vorgenannten Merkmale der vorliegenden Erfindung erschließen sich einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet, dem die vorliegende Erfindung bei Betrachtung der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung verständlich wird, die sich wie folgt zusammensetzt.
1 ist ein Querschnitt eines Schnellfreigabeventils aus dem Stand der Technik.
2 ist eine Schnittansicht eines exemplarischen Ausführungsbeispieles der Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung in einem ersten Betriebsmodus.
3A und 3B sind isometrische Ansichten eines Abgabeeinsatzes des exemplarischen Ausführungsbeispieles von 2.
4 ist eine Schnittansicht des Abgabeeinsatzes von 3A und 3B entlang der Linie 4-4 von 3A.
5A und 5B sind isometrische Ansichten eines Einlasseinsatzes des exemplarischen Ausführungsbeispieles von 2.
6 ist eine Schnittansicht des Einlasseinsatzes von 5A und 5B entlang der Linie 6-6 von 5A.
7 ist eine isometrische Ansicht eines Diaphragmas des exemplarischen Ausführungsbeispieles von 2.
8 ist eine Schnittansicht des Diaphragmas von 7 entlang der Linie 8-8 von 7.
9 ist eine Schnittansicht der Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung von 2 in einem zweiten Betriebsmodus.
Detailbeschreibung
Obwohl verschiedene Aspekte und Konzepte der Erfindung hier als in Kombination in den exemplarischen Ausführungsbeispielen beschrieben und dargestellt sind, können diese verschiedenen Aspekte und Konzepte in vielen alternativen Ausführungsbeispielen verwirklicht sein, und zwar entweder einzeln oder in verschiedenen Kombinationen oder Unterkombinationen hiervon. All diese Kombinationen und Unterkombinationen sollen, außer dies ist explizit anders angegeben, innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung befindlich sein. Darüber hinaus sollen, obwohl verschiedene alternative Ausführungsbeispiele hinsichtlich verschiedener Aspekte und Merkmale der Erfindung, so beispielsweise alternative Materialien, Strukturen, Ausgestaltungen, Verfahren, Vorrichtungen, Software, Hardware, Steuer- bzw. Regellogik und dergleichen mehr, hier beschrieben sind, derartige Beschreibungen keine vollständige oder erschöpfende Auflistung von verfügbaren alternativen Ausführungsbeispielen darstellen, seien sie nun derzeit bekannt oder hier als herkömmlich oder standardmäßig identifiziert oder in Zukunft noch entwickelt. Ein Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet kann einen oder mehrere der Aspekte, Konzepte oder Merkmale der Erfindung in zusätzlichen Ausführungsbeispielen innerhalb des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung einsetzen, auch wenn derartige Ausführungsbeispiele hier nicht explizit offenbart sind. Darüber hinaus soll ungeachtet dessen, dass einige Merkmale, Konzepte oder Aspekte der vorliegenden Erfindung hier als bevorzugte Anordnung oder Verfahren beschrieben sind, eine derartige Beschreibung nicht nahelegen, dass dieses Merkmal notwendig oder erforderlich ist, außer dies ist explizit so angegeben. Darüber hinaus können exemplarische oder repräsentative Werte und Bereiche angegeben sein, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Derartige Werte und Bereiche sollen jedoch nicht in einem begrenzenden Sinne verstanden werden und lediglich dann kritische Werte oder Bereiche darstellen, wenn dies explizit so angegeben ist.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung mit einer Mehrzahl von Ports und einem flexiblen Glied, das in Reaktion auf einen Differenzdruck an dem Glied beweglich ist. In einem ersten Betriebsmodus ist das Glied in einer ersten Position, in der das Glied eine Strömung zwischen einem ersten und dritten Port ermöglicht, während ein zweiter Port dichtgemacht ist. In einem zweiten Betriebsmodus bewegt sich das Glied in eine zweite Position, in der das Glied den ersten Port dichtmacht und eine Strömung zwischen den zweiten und dritten Ports ermöglicht. Die Strömungsvorrichtung ist derart ausgestaltet, dass dann, wenn die Vorrichtung in dem ersten Betriebsmodus ist, das Druckdifferenzial zwischen den ersten und dritten Ports gleich 0 sein kann. Darüber hinaus ist das flexible Glied dafür ausgelegt, schnell zu der zweiten Position überzugehen, wenn in dem zweiten Betriebsmodus das Druckdifferenzial zwischen dem ersten Port und dem dritten Port klein, so beispielsweise weniger als 207 MPa (30 psi), ist.
2 zeigt ein exemplarisches Ausführungsbeispiel der Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel von 2 ist die Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung als Schnellfreigabeventil zur Verwendung in einem Fahrzeugluftbremssystem verwirklicht. Einem Durchschnittsfachmann auf dem einschlägigen Gebiet erschließt sich jedoch, dass die hier offenbarten Konzepte auch auf eine Vielzahl von anderen Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtungen anwendbar sind, so beispielsweise bei einem Doppelrückschlagventil.
Die Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung 30 beinhaltet eine Gehäuseanordnung 32 mit einem Einlass- oder Versorgungsport 34, wenigstens einem Zuführport 36, einem Abgabe- oder Auslassport 38 und einer Kammer 40, die die Ports miteinander verbindet. Ein bewegliches Glied 42, das in Form eines Diaphragmas verwirklicht ist, ist innerhalb der Kammer 40 befindlich, um einen oder mehrere der Ports selektiv dichtzumachen. Eine große Vielzahl von Ausgestaltungen ist bei dem Gehäuse 32 möglich. Die besondere Ausgestaltung des Gehäuses 32 in 2 ist gewählt, um die allgemeine Anordnung der Ports und des beweglichen Gliedes bequem darstellen zu können. Andere Anordnungen sind gleichwohl möglich. Mit Blick auf die allgemeine Perspektive einer Strömungssteuerung bzw. Regelung zwischen Ports erschließt sich einem Durchschnittsfachmann auf dem einschlägigen Gebiet, dass die Ports untereinander austauschbar sind. So kann beispielsweise der Versorgungsport auch als Abgabeport oder als Zuführport dienen, der Zuführport kann auch als Versorgungsport oder als Abgabeport dienen, und der Abgabeport kann auch als Versorgungsport oder als Zuführport dienen.
In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel von 2 sind der Versorgungsport 34 und der Abgabeport 38 im Wesentlichen entlang einer Mittelachse 44 ausgerichtet, obwohl dies nicht notwendigerweise so sein muss ist. Der Versorgungsport 34 und der Abgabeport 38 können als Abschnitt eines Versorgungseinsatzes 46 beziehungsweise eines Abgabeeinsatzes 48 ausgebildet sein. Der Versorgungsport 34 und der Abgabeport 38 können jedoch auch integral mit dem Gehäuse 32 oder auf beliebige andere geeignete Weise ausgebildet sein.
Wie in 3A, 3B und 4 gezeigt ist, weist der Abgabeeinsatz 48 des exemplarischen Ausführungsbeispieles von 2 einen ersten Endabschnitt 50 und einen zweiten Endabschnitt 52 auf. Der Abgabeeinsatz 48 beinhaltet eine Seitenwand 54 mit einer im Allgemeinen zylindrischen Ausgestaltung, die entlang einer Mittelachse 56 zentriert ist. Die Seitenwand 54 beinhaltet im Allgemeinen zylindrische innere und äußere Seitenoberflächen 58, 60. Die innere Seitenwandoberfläche 58 legt einen Strömungsdurchlass 62 fest, der eine Abgabeöffnung 64 an dem ersten Endabschnitt 50 und einen Abgabeport 66 an dem zweiten Endabschnitt 52 beinhaltet.
Die innere Seitenoberfläche 58 beinhaltet einen ersten und einen zweiten sich axial erstreckenden Abschnitt 68 beziehungsweise 70, die durch eine sich radial erstreckende innere Schulter 72 verbunden sind. Der erste sich axial erstreckende Abschnitt 68 erstreckt sich von der Abgabeöffnung 64 zu der inneren Schulter 72. Der erste sich axial erstreckende Abschnitt 68 kann derart ausgestaltet sein, dass er ein Schiebeverbindungsanschlussstück (nicht gezeigt) aufnimmt und mit diesem in Eingriff ist. Das Schiebeverbindungsanschlussstück gelangt, sobald es in die Abgabeöffnung 64 eingesetzt ist, mit der inneren Seitenoberfläche 58 in Anbringung. Damit wirkt, wenn der Abgabeeinsatz 48 in die Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung 30 eingebaut ist, der Abgabeeinsatz 48 als Verbindungspunkt zu einer anderen Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung, einer Luftleitung oder anderen Strömungskomponenten. Die Abgabeöffnung 64 beinhaltet eine Abfasung 74, um das Einführen des Schiebeverbindungsanschlussstückes zu erleichtern.
Wie in 4 gezeigt ist, beinhaltet der zweite Endabschnitt 52 einen Abgabesitz 76, der den Abgabeport 66 umschreibt. Der Abgabesitz 76 ist dafür ausgelegt, eine Dichtgrenzfläche mit dem beweglichen Glied 42 (siehe 2) zu bilden, wenn das bewegliche Glied mit dem Sitz in Eingriff ist. Der Abgabeport 66 ist derart ausgestaltet, dass er eine Mehrzahl von kleineren Öffnungen 78 beinhaltet, was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass das Diaphragma 42 in den Abgabeport 66 vorragt, wenn das Diaphragma und der Abgabesitz 76 in Dichteingriff sind.
Die äußere Seitenoberfläche 60 des Abgabeeinsatzes 48 beinhaltet einen sich radial erstreckenden Flansch 80 benachbart zu dem ersten Endabschnitt 50. Darüber hinaus weist die äußere Oberfläche 60 des zweiten Endabschnittes 52 eine im Allgemeinen verjüngte oder konische Ausgestaltung auf. Wie in 2 gezeigt ist, steht der Flansch 80 mit einer entsprechenden Struktur des Gehäuses 32 in Eingriff, wobei der Abgabeeinsatz 48 eingebaut ist, um sicherzustellen, dass der Abgabesitz 76 geeignet positioniert ist. Der verjüngte zweite Endabschnitt 52 unterstützt das Leiten der Luftströmung von dem Einlassport 34 zu den Zuführports 36.
Wie in 5A, 5B und 6 gezeigt ist, weist der Versorgungseinsatz 46 eine im Allgemeinen zylindrische Ausgestaltung mit einem ersten Ende 82 und einem zweiten Ende 84 auf. Das zweite Ende 84 beinhaltet eine Mehrzahl von im Allgemeinen runden Öffnungen 86, die gleichmäßig um eine Mittelachse 88 herum angeordnet sind. Die Öffnungen 86 können jedoch auch anderweitig geformt oder auf eine Weise angeordnet sein, die von der bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel dargestellten verschieden ist. Darüber hinaus sind in 5B sechs Öffnungen 86 gezeigt. Es ist jedoch eine beliebige Anzahl von zwei oder mehr als zwei Öffnungen möglich.
Die Öffnungen 86 sind in Fluidverbindung mit einem mittleren Durchlass 90, der sich durch den Versorgungseinsatz 46 zu dem Versorgungsport 34 an dem zweiten Ende 84 erstreckt. Eine Mehrzahl von Rippen 92 erstreckt sich hin zu der Mittelachse 88 nach innen. Die Rippen 92 sind im Allgemeinen zwischen den Öffnungen 86 verteilt und erstrecken sich axial entlang des mittleren Durchlasses 90 zu dem Versorgungsport 34. Ein Versorgungssitz 94 umschreibt den Versorgungsport 34.
7 und 8 stellen das Diaphragma 42 des exemplarischen Ausführungsbeispieles von 2 dar. Das Diaphragma 42 weist eine im Allgemeinen zylindrische Ausgestaltung auf und beinhaltet einen Körperabschnitt 96 und eine sich radial erstreckende flexible Berandung bzw. Krempe 98. Der Körperabschnitt 96 ist derart ausgestaltet, dass er sich in den mittleren Durchlass 90 erstreckt. Damit ist der Durchmesser D1 des Körperabschnittes 96 ein wenig kleiner als der Durchmesser D2 der Öffnung in dem mittleren Durchlass 9 mit einer Ausbildung, radial einwärts von den Rippen 92 (siehe 6). Im Ergebnis halten die Rippen 92 das Diaphragma 42 im Wesentlichen mittig entlang der Achse 88.
Wie in 7 und 8 gezeigt ist, beinhaltet die flexible, sich radial erstreckende Berandung bzw. Krempe 98 eine Einlass- oder Versorgungsseite 100, eine Auslass- oder Abgabeseite 102 sowie eine äußere Kante 104, die zugeschärft oder dünner als eine radial innere Berandung bzw. Krempe 98 ist. Die zugeschärfte Kante 104 erstreckt sich radial hin zu der Abgabeseite 102 unter einem Winkel Ö. Der Winkel Ö kann ein beliebiger Winkel von 45° oder weniger sein. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Winkel Ö zwischen 18 und 24°. Die Dicke t der flexiblen Berandung bzw. Krempe 98 ist im Allgemeinen dünner als die Dicke von ebenen Diaphragmen, wie sie bei bekannten Schnellfreigabeventilen aus dem Stand der Technik zum Einsatz kommen, so beispielsweise bei dem Diaphragma 20 in dem Ventil 10 von 1. Die Dicke von bekannten ebenen Diaphragmen, so beispielsweise des Diaphragmas 20, liegt im Allgemeinen bei 1,52 mm (0,060 Inch). Die Dicke t der Berandung bzw. Krempe 98 ist weniger als 1,27 mm (0,050 Inch). Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Dicke t in dem Bereich von etwa 1,02 mm (0,040 Inch) bis 1,27 mm (0,050 Inch), obwohl auch eine dünnere Ausgestaltung möglich ist. Die Zuschärfung und Dünnheit verbessern die Gesamtflexibilität der Berandung bzw. Krempe 98. Mit anderen Worten, die Berandung bzw. Krempe 98 ist gegenüber Änderungen des Luftdruckes im Allgemeinen empfindlicher als dickere, nicht zugeschärfte, ebene Diaphragmen.
Einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet erschließt sich ohne Weiteres, dass die Erfindung unter Verwendung einer Vielzahl von Materialien verwirklicht sein kann. So kann das Diaphragma 42 beispielsweise aus einer Vielzahl von elastomeren Materialien, die eine ausreichende Flexibilität für das hier Beschriebene aufweisen, gefertigt sein oder einen flexiblen Abschnitt hieraus enthalten. Polymere Materialien, so beispielsweise Nitrilgummi und Fluorkohlenstoffpolymere, haben sich als ausreichend erwiesen. Die Gehäuseanordnung 32, der Versorgungseinsatz 46 und der Abgabeeinsatz 48 können aus einer Vielzahl von Materialien, darunter Kunststoff, Aluminium, Zink und Stahl, gefertigt sein, wobei man jedoch nicht hierauf beschränkt ist.
Wie in 2 gezeigt ist, sind der Versorgungseinsatz 46 und der Abgabeeinsatz 48 im Inneren der Gehäuseanordnung 32 derart eingebaut, dass die Einsätze im Wesentlichen entlang der Mittelachse 44 ausgerichtet sind, obwohl dies nicht zwangsweise erforderlich ist. Die Einsätze 46, 48 können auf eine Vielzahl von Weisen in Anbringung mit der Gehäuseanordnung 32 gelangen, so beispielsweise mittels einer Gewindeverbindung, Klebstoffen, einer Presspassung oder eines anderen geeigneten Verfahrens. Das Diaphragma 42 ist zwischen den Einsätzen 46, 48 freigängig befindlich, wobei sich der Körperabschnitt 96 des Diaphragmas in den mittleren Durchlass 90 erstreckt. Der radiale Zwischenraum c zwischen der äußeren Kante der Berandung bzw. Krempe 98 und einer inneren Oberfläche 106 des Gehäuses 32 ist derart ausgestaltet, dass er kleiner als etwa 0,76 mm (0,030 Inch) ist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Zwischenraum c in dem Bereich von etwa 0,38 mm (0,015 Inch) bis 0,51 mm (0,020 Inch). Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Zwischenraum in dem Bereich von 0,13 mm (0,005 Inch) bis 0,25 mm (0,010 Inch). Der schmale Zwischenraum unterstützt die Beschränkung der Menge der zugeführten Innenluft, die von dem Zuführvolumen zurück in den Versorgungsport 34 strömt, während gleichzeitig ein kleiner Zwischenraum für das Anschwellen des Diaphragmas 42 sowie für Abmessungstoleranzen bereitgestellt ist.
In einer eingebauten Ausgestaltung kann sich das Diaphragma 42 zwischen einer ersten Position, in der die Abgabeseite 102 der Berandung bzw. Krempe 98 mit dem Abgabesitz 76 in Eingriff steht, und einer zweiten Position, in der die Versorgungsseite 100 der Berandung bzw. Krempe 98 mit dem Versorgungssitz 94 in Eingriff steht, bewegen. In der ersten Position sind der Versorgungsport 34 und die Zuführports 36 in Fluidverbindung, während der Abgabeport 38 von dem Diaphragma 42 im Wesentlichen verschlossen wird. In der zweiten Position sind die Zuführports 36 und der Abgabeport 38 in Fluidverbindung, während der Versorgungsport 34 von dem Diaphragma 42 verschlossen wird.
Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel von 2 ist die Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung als Schnellfreigabeventil für das Luftbremssystem eines Fahrzeuges ausgestaltet. Als solches ist die Druckluftversorgung fluidverbindungstechnisch mit dem Versorgungsport 34 verbunden. Die Zuführports 36 sind derart ausgestaltet, dass sie die Druckluft zu den strömungsabwärtigen Bremskomponenten leiten, so beispielsweise zu den Bremskammern. Der Abgabeport 38 ist dafür ausgestaltet, Luft aus dem Bremssystem an die Atmosphäre abzugeben.
Bei Schnellfreigabeventilen, die sich eines ebenen Diaphragmas bedienen, wie dies bei dem bekannten Beispiel von 1 der Fall ist, bewirkt der Luftdruck an dem Diaphragma während des Lufteinwirkbetriebsmodus, dass das ebene Diaphragma in den Abgabeport vorragt. Es ist bekannt, dass sich hieraus ein Ausfall oder Ausblasen (blow out) des Diaphragmas ergeben kann. Der Körperabschnitt 96 des Diaphragmas 42 entsprechend der vorliegenden Erfindung stellt jedoch eine ausreichende Stütze für das Diaphragma dar, um die Möglichkeit dafür, dass das Diaphragma in den Abgabeport 38 vorragt, zu beseitigen. Damit ist der Abschnitt des Diaphragmas 42, der gegen den Abgabesitz 76 dichtet und den Abgabeport 38 bedeckt, im Allgemeinen dicker als die sich radial erstreckende Berandung bzw. Krempe 98. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser D1 des Körperabschnittes 96 in etwa so breit wie der Durchmesser des Abgabesitzes 76.
2 zeigt die Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung in einem Lufteinwirkbetriebsmodus. Der Lufteinwirkbetriebsmodus tritt auf, wenn eine Bremseinwirkung erwünscht ist, also beispielsweise wenn der Anwender das Bremspedal (nicht gezeigt) niederdrückt. Druckluft tritt in den Versorgungseinsatz 46 ein und strömt um den Diaphragmakörper 96 herum zu dem Versorgungsport 34. Die Mehrzahl von Öffnungen 86 und sich radial erstreckenden Rippen 92 unterstützt das Führen oder Leiten der Druckluft um den Körper 96 herum. Der Luftdruck bewirkt, dass die Abgabeseite 102 des Diaphragmas 42 gegen einen Abgabesitz 76 dichtet. Da das Diaphragma 42 nicht zwischen dem Versorgungssitz 94 und dem Abgabesitz 96 eingespannt ist (das heißt, es ist freigängig) und die flexible Berandung bzw. Krempe 98 nicht in Kontakt mit dem Versorgungssitz 94 steht, wenn das Diaphragma 42 mit dem Abgabesitz 76 in Eingriff steht, kann die Luft frei von dem Versorgungsport 34 zu den Zuführports 36 wandern. Im Ergebnis entsteht kein Differenzdruck zwischen dem Versorgungsport 34 und dem Zuführport 36 während des Lufteinwirkbetriebsmodus. Dies verhindert die Möglichkeit eines unausgewogenen Druckes an den Rädern des Fahrzeuges.
9 zeigt die Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung in einem Luftfreigabebetriebsmodus. Gibt der Anwender das Bremspedal frei, so wird der Luftdruck in dem Versorgungsport 34 verringert. Im Ergebnis strömt Druckluft, die den Bremsen zugeführt worden ist, zurück zu dem Versorgungsport 34. Die flexible Berandung bzw. Krempe 98 biegt sich in Reaktion auf den Differenzdruck zwischen den Zuführports 36 und dem Versorgungsport 34 in einen Eingriff mit dem Versorgungssitz 94. Die Berandung bzw. Krempe 98 ist gegenüber Änderungen des Differenzdruckes empfindlicher als die Diaphragmen bei bekannten Schnellfreigabeventilen, so beispielsweise bei dem Ventil 10 von 1. So biegt sich sogar bei einer Niederdruckbremsanwendung mit beispielsweise weniger als 207 MPa (30 psi) die Berandung bzw. Krempe 98 und gelangt mit dem Einlasssitz 94 in Eingriff. Bei einem Ausführungsbeispiel biegt sich die Berandung bzw. Krempe 98 und gelangt mit dem Einlasssitz 94 bei einem Differenzdruck von etwa 138 MPa (20 psi) von dem Zuführport 36 zu dem Versorgungsport 34 in Eingriff. Im Ergebnis wird die Menge der zugeführten Luft, die zurück zu dem Versorgungsport strömt, minimiert, was die Bremsfreigabezeiteinstellung minimiert.
Etwa gleichzeitig damit, dass sich die Berandung bzw. Krempe 98 hin zu dem Versorgungssitz 94 biegt, bewegt der Luftdruck von dem Zuführport 36 das Diaphragma 42 axial weg von dem Abgabesitz 76, wodurch der Abgabeport 38 geöffnet wird. Im Ergebnis wird Luft von dem Zuführvolumen durch den Abgabeort 38 abgegeben.
Die Wirkung des Diaphragmas 42 gemäß Beschreibung im Zusammenhang mit dem exemplarischen Ausführungsbeispiel von 2 bis 9 ist ebenso zur Bereitstellung der Funktion eines Doppelrückschlagventils einsetzbar. Wie vorstehend beschrieben worden ist, bewegt sich das Diaphragma in Reaktion auf Luftdruckänderungen zwischen einer ersten und einer zweiten Position. In der ersten Position sind ein erster Port und ein zweiter Port in Fluidverbindung, während das Diaphragma einen dritten Port sperrt. In einer zweiten Position sperrt das Diaphragma den ersten Port, während die zweiten und dritten Ports in Fluidverbindung sind. Sind daher die ersten und dritten Ports als Einlassports und der zweite Port als Zuführport ausgestaltet, so wirkt eine Strömungssteuer- bzw. Regelvorrichtung mit dieser Ausgestaltung als Doppelrückschlagventil und ermöglicht eine Strömung in den Zuführport von demjenigen Port aus, der den höheren Druck aufweist.
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben worden. Modifikationen und Abwandlungen erschließen sich durch verständnisvolles Studium der vorliegenden Beschreibung. Es ist beabsichtigt, dass all diese Modifikationen und Abwandlungen insoweit mitumfasst sind, als sie im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche oder der Äquivalente hierzu sind.
Zusammenfassung
Vorgeschlagen wird eine Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung (30) mit einem ersten Port (34), einem zweiten Port (66), einem dritten Port (36) und einem beweglichen Glied (42). In einem ersten Betriebsmodus macht das bewegliche Glied den zweiten Port dicht, während eine Fluidströmung zwischen den ersten und dritten Ports ermöglicht wird, wobei die Druckdifferenz zwischen dem ersten Port und dem dritten Port während des ersten Betriebsmodus etwa gleich 0 ist. In dem zweiten Betriebsmodus macht das bewegliche Glied den ersten Port dicht, während eine Fluidströmung zwischen dem dritten Port und dem zweiten Port ermöglicht wird, wobei das bewegliche Glied dafür ausgelegt ist, von dem ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus in Reaktion auf eine kleine Änderung des Differenzdruckes überzugehen.

Claims

Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung, umfassend: eine erste Sitzfläche, die einen ersten Port umschreibt oder abgrenzt; eine zweite Sitzfläche, die einen zweiten Port umschreibt oder abgrenzt; ein bewegliches Glied, das zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port angeordnet ist, wobei das bewegliche Glied einen sich entlang einer Achse erstreckenden Körperabschnitt und eine flexible Berandung oder Krempe aufweist, die flexible Berandung oder Krempe eine äußere Kante aufweist, die dünner als ein innerer Abschnitt der Berandung oder Krempe ist, und sich dass bewegliche Glied zwischen einem Dichteingriff mit der ersten Sitzfläche und einem Dichteingriff mit der zweiten Sitzfläche in Reaktion auf ein Druckdifferenzial an dem beweglichen Glied bewegt.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das bewegliche Glied zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port entlang der Achse freigängig oder frei schwimmend gelagert ist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich der Körperabschnitt in den ersten Port hinein erstreckt.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung des Weiteren eine Mehrzahl von radial beabstandeten Einlassöffnungen nahe dem ersten Port umfasst, um eine Fluidströmung um den Körperabschnitt herum zu leiten.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung des Weiteren eine Mehrzahl von Rippen umfasst, die sich radial nach innen hin zu der Achse erstrecken, um eine Fluidströmung um den Körperabschnitt herum zu leiten.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Körperabschnitt dafür ausgelegt ist, das Vorragen des beweglichen Gliedes in den zweiten Port im Wesentlichen zu verhindern, wenn das bewegliche Glied in Dichteingriff mit der zweiten Sitzfläche ist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die äußere Kante mit einem sich radial erstreckenden Winkel von etwa 45° oder weniger verjüngt ist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die äußere Kante mit einem sich radial erstreckenden Winkel von etwa 18° und 24° verjüngt ist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine Gehäuseanordnung, wobei ein radialer Zwischenraum zwischen der flexiblen Berandung oder Krempe und einer inneren Oberfläche der Gehäuseanordnung weniger als etwa 0,076 mm (0,0030 Inch) ist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein radialer Zwischenraum zwischen der flexiblen Berandung oder Krempe und einer inneren Oberfläche der Gehäuseanordnung in dem Bereich von etwa 0,13 mm (0,005 Inch) bis 0,51 mm (0,020 Inch) ist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die flexible Berandung oder Krempe eine Dicke in dem Bereich von etwa 1,02 mm (0,040 Inch) bis 1,27 mm (0,050 Inch) aufweist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich das bewegliche Glied von einem Dichteingriff mit der zweiten Sitzfläche zu einem Dichteingriff mit der ersten Sitzfläche bewegt, wenn die Fluiddruckdifferenz an dem (beweglichen Glied etwa 138 MPa (20 psi) ist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Bewegung des beweglichen Gliedes von einem Dichteingriff mit der zweiten Sitzfläche zu einem Dichteingriff mit der ersten Sitzfläche Druckluft aus einem pneumatischen Bremssystem freigibt.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend einen Einsatz, wobei der Einsatz den ersten Port beinhaltet und wobei der Einsatz eine Mehrzahl von Öffnungen in Fluidverbindung mit dem ersten Port beinhaltet.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend einen Einsatz, wobei der Einsatz den zweiten Port beinhaltet und wobei der Einsatz eine Öffnung beinhaltet, die dafür ausgelegt ist, eine Schiebeverbindungskupplung mit einem männlichen Schiebeverbindungsanschlussstück zu bilden.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung, umfassend: eine Gehäuseanordnung, beinhaltend einen ersten Port, einen zweiten Port und einen dritten Port; ein bewegliches Glied, das einen sich in den ersten Port entlang einer Achse erstreckenden Körperabschnitt und eine radial vorstehende Berandung oder Krempe mit einer zugeschärften Kante beinhaltet, wobei das bewegliche Glied zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port zur Bewegung zwischen einer ersten Position, in der das bewegliche Glied im Wesentlichen den zweiten Port dichtmacht und eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Port und dem dritten Port ermöglicht, und einer zweiten Position, in der das bewegliche Glied im Wesentlichen den ersten Port dichtmacht und eine Fluidverbindung zwischen dem dritten Port und dem zweiten Port ermöglicht, angeordnet ist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 16, wobei sich die radial vorstehende Berandung oder Krempe in Dichteingriff mit einer den ersten Port umschreibenden Sitzfläche biegt, wenn sich das bewegliche Glied von der ersten Position zu der zweiten Position bewegt.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 16, wobei das bewegliche Glied zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port entlang der Achse freigängig oder freischwimmend gelagert ist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Vorrichtung eine Mehrzahl von radial beabstandeten Einlassöffnungen nahe dem ersten Port beinhaltet, um eine Fluidströmung um den Körperabschnitt herum zu leiten.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Körperabschnitt dafür ausgelegt ist, das Vorragen des beweglichen Gliedes in den zweiten Port im Wesentlichen zu verhindern, wenn das bewegliche Glied in der ersten Position ist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 16, wobei sich die zugeschärfte Kante radial mit etwa 45° oder weniger erstreckt.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 16, wobei sich die zugeschärfte Kante radial mit etwa 18° und 24° erstreckt.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 16, wobei ein radialer Zwischenraum zwischen der radial vorstehenden Berandung oder Krempe und einer inneren Oberfläche der Gehäuseanordnung weniger als etwa 0,76 mm (0,0030 Inch) ist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 16, wobei ein radialer Zwischenraum zwischen der radial vorstehenden Berandung oder Krempe einer inneren Oberfläche der Gehäuseanordnung in dem Bereich von etwa 0,13 mm (0,005 Inch) bis 0,51 mm (0,020 Inch) ist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 16, wobei die radial vorstehende Berandung oder Krempe eine Dicke in dem Bereich von etwa 1,02 mm (0,040 Inch) bis 1,27 mm (0,050 Inch) aufweist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 16, wobei sich das bewegliche Glied von der ersten Position zu der zweiten Position bewegt, wenn ein Fluiddruck an dem dritten Port etwa 138 bis 207 MPa (20 bis 30 psi) größer als der Fluiddruck an dem ersten Port ist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 16, wobei eine Bewegung des beweglichen Gliedes von der ersten Position zu der zweiten Position Druckluft aus einem pneumatischen Bremssystem freigibt.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 16, des Weiteren umfassend einen Einsatz, wobei der Einsatz den ersten Port beinhaltet und wobei der Einsatz eine Mehrzahl von Öffnungen in Fluidverbindung mit dem ersten Port beinhaltet.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 16, des Weiteren umfassend einen Einsatz, wobei der Einsatz den ersten Port beinhaltet und wobei der Einsatz eine Öffnung beinhaltet, die dafür ausgelegt ist, eine Schiebeverbindungskupplung mit einem männlichen Schiebeverbindungsanschlussstück zu bilden.
Luftströmungssteuer- oder Regelvorrichtung für ein Fahrzeugdruckluftsystem, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Gehäuseanordnung, die einen Einlassport, einen Abgabeport und einen Zuführport beinhaltet; ein Diaphragma, das einen sich in den Einlassport entlang einer Achse erstreckenden Körperabschnitt und eine radial vorstehende Berandung oder Krempe mit einer zugeschärften Kante beinhaltet, wobei das Diaphragma zwischen dem Einlassport und dem Abgabeport zur Bewegung zwischen einer ersten Position, in der das Diaphragma im Wesentlichen den Abgabeport verschließt und eine Fluidverbindung zwischen dem Einlassport und dem Zuführport ermöglicht, und einer zweiten Position, in der das Diaphragma im Wesentlichen den Einlassport verschließt und eine Fluidverbindung zwischen dem Zuführport und dem Abgabeport ermöglicht, angeordnet ist; und eine Mehrzahl von Einlassöffnungen nahe dem Einlassport, wobei die Einlassöffnungen eine Einlassluftströmung um den Körperabschnitt herum hin zu dem Einlassport leiten; wobei sich die radial vorstehende Berandung oder Krempe in einen Dichteingriff mit einer den Einlassport umschreibenden oder abgrenzenden Sitzfläche biegt, wenn sich das Diaphragma von der ersten Position zu der zweiten Position bewegt.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung für ein Fahrzeugdruckluftsystem, umfassend: eine erste Sitzfläche, die einen ersten Port umschreibt oder abgrenzt; eine zweite Sitzfläche, die einen zweiten Port umschreibt oder abgrenzt; ein bewegliches Glied, das zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port zur Bewegung zwischen einem Dichteingriff mit der ersten Sitzfläche und einem Dichteingriff mit der zweiten Sitzfläche in Reaktion auf ein Druckdifferenzial an dem beweglichen Glied angeordnet ist; und ein Mittel zum Bewirken einer Bewegung des beweglichen Gliedes zwischen einem Dichteingriff mit der zweiten Sitzfläche und einem Dichteingriff mit der ersten Sitzfläche, wenn das Druckdifferenzial bei etwa 138 bis 207 MPa (20 bis 30 psi) ist.
Strömungssteuer- oder Regelvorrichtung nach Anspruch 31, wobei das bewegliche Glied eine flexible Berandung oder Krempe umfasst und das Mittel eine zugeschärfte Kante ist.
Verfahren zum Steuern oder Regeln der Luftströmung in einem Fahrzeugdruckluftbremssystem, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfasst: Dichtmachen eines Abgabeports, während eine Luftströmung zwischen einem Versorgungsport und einem Zuführport in einem ersten Betriebsmodus ermöglicht wird, wobei die Luftdruckdifferenz zwischen dem Versorgungsport und dem Zuführport während des ersten Betriebsmodus etwa gleich Null ist; und Dichtmachen des Versorgungsports, während eine Luftströmung zwischen dem Zuführport und dem Abgabeort in einem zweiten Betriebsmodus ermöglicht wird, wobei der Übergang von dem ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus erfolgt, wenn der Luftdruck an dem Zuführport in dem Bereich von etwa 138 bis 207 MPa (20 bis 30 psi) größer als der Druck an dem Versorgungsport ist.