DE1650571A1

DE1650571A1 - Doppelventil in Drei-Wege-Anordnung

Info

Publication number: DE1650571A1
Application number: DE19671650571
Authority: DE
Inventors: Werner Wilde
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1967-10-31
Filing date: 1967-10-31
Publication date: 1970-11-12
Also published as: DE1650571B2; DE1650571C3

Description

Doppolventil in Drei-;Wege-AnordnuM Doppelventile in Drei-Wege-Anordnung werden z.B. zur Steuerung von druckmittelbetätigten Arbeitskolben verwendet. Dabei ist das .eine Ventil, es wird im folgenden Einlaßventil genannt, zwischen der Druckmittelqüelle und dem Arbeitszylinder und das andere, sog. Auslaßventil, zwischen dem Arbeitszylinder und dem Druckmitt-elauslaß angeordnet. Die Erfindung geht von solchen Doppelventilanordnungen aus, deren Einzelventile unabhängig voneinander steuerbar sind, so daß im Betrieb drei verschiedene Stellungskombinationen auftreten, in denen der Arbeitszylinder mit der Druckquelle verbunden oder mit dem Auslaßventil verbunden oder allseitig abgeschlossen ist. #lit einer solchen Anordnung läßt sieh durch kurzzeitiges Öffnen allein des Einlaßventils oder allein des Auslaßventils der Druck im Arbeitszylinder stufenweise ändern. Die Erfindung betrifft also nI.cht die sogenannten Dreiwegeventile, die nur einen oder zwei miLeinander starr verbundene VerschlußkÖrper haben und (lemenüs-n,echend nur zwei mögliche Stellungen kennen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Doppelventil in Drei-Wege-Anordung, bei elem die Einzelventile durch Druckmittel vorsteuerbar sind, auf konstruktiv einfache Weise mit einer mechanischen Verriegelung derart zu versehen, daß auch beim Ausfall der Vornteuerung des Auslaßventiles dieses bei geöffnetem Einlaßvehtil geschlossen bleibt. Das wird erfindungsgem äß dadurch erreicht, daß zwei voneinander abgewandte, gleichachsige Ventilsitze fest angeordnet sind und eine die Durchflußöffnungen durchsetzende lose Zugverbindung den Abstand der Verschlußkörper voneinander derart begrenzt, daß bei voller Öffnung des einen Ventils das andere geschlossen ist. Die gleichachsige Anordnung der Ventilsitze ergibt eine außerordentlich kompakte Bauart eines solchen Doppelventils, das sich dabei noch leicht herstellen läßt, weil sich der Grundkörper im wesentlichen aus Drehteilen zusammensetzt. Die Zugverbindung zwischen den Verschlußkörpern k3nnte z.B. ein Seil sein. Vorteilhafter ist es jedoch, die Zugverbindung gleichzeitig zur Axialführung de-r VerschlußkÖrpermit heranzuziehen. Es wird daher vorgeschlagen, daß als Zugverbindung eine Stange verwendet ist, die in mindestens einen der Verschlußkörper längsverschiebbar-hineinragt und einen Anschlag aufweist, der die Längsverschiebung bezüglich dieses VerschlurzkÖrpers begrenzt. Was nun die Vorsteuerungsanordnung für die einzelnen VerschlußkÖrper angeht, ist erfindungsgemäß besonders darauf geachtet' worden, daß keine Kolbenstange in eine abgedichtete Kammer hineingeführt werden mußte. Die Abdichtung längsverschiebbarer Teile bringt bekanntlich vielfache konstruktive und fertigungstechnische Schwierigkeiten mit sich. Es wird daher vorgeschlagen, daß an dem auf der Einlaßseite befindlichen Verschlußkörper eine bewegliche Doppelwand befestigt ist, deren dem Verschlußkörper zugewandte Teilwand einen kleineren Außendurchmesser hat als die andere Teilwand und daß eine an die größere Teilwand angrenzende Vorsteuerkammer mittels eines Drelwege-Vorsteuerventils entlüftet oder mit der Einlaßkammer verbunden worden kann. Die Doppelwand kann z.B. ein Differentialkolben sein. Als besonders vorteilha'ft erwies es sich jedoch, aus dem oben bezeichneten Grunde eine Doppelmembran mit einem abgeschlossenen, druckfreien Zwischenraum zu verwenden.
Der Verschlußkörper an der Auslaßseite kann ebenfalls mit einem,Kolben oder einer Membran verbunden sein. Die entsprechende zweite Vorsteuerkamer ist über ein zweites Dreiwege-Vorsteuerrimtil mit der Druckquelle verbindbar oder ent-. lüftbar.
Vom der ArbeitoWlind entkelich sehr schnell unter Druck gesetzt verdeu soll, =O dafür gesorgt werden, da3 das Einlaßventil sich schda in ge6fIXtter Stellung befindet, damit nicht die eint»ten" Strömmg auf den Verschlußkörper einen Druck in SchließrichUng ausübt. Zu diesem Zweck wird vorge. schlatone das *i»'auf den Einlasverschlußkörper wirkende ?oder =d/oder die Doppelmeabran derart angeordnet ist, daß im drucklosen M&ezustand das Einlaßventil offensteht. Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Als Beispiel wurde ein Doppelventil in DreiWiege-Anord:ung gewählt, bei dem die Vor.-steuerung mit Hilfe denselben erfolgt, das auch den nicht gezeigten Arbeitskolben betätigt (Vorsteuerung mit Eigenmedium). Die Anordung ist in den Figuren 1 bis 3 in schematischen Sebnittbildern und in verschiedenen Stellungen geztigt. Sie eignet sich Inlölge: der kurzen Ansprechzeiten und der kompakten Bauweise insbesondere als Drucksteuereinheit im Rahmen eines Antiblockierregelsystems bei einer Fahrzeug-Druckluftbr«se.
In Fig. 1 ist ein um die strichpunktierte Achse 2 rotationrsymmetrischer Grundkörper 1 schraffiert dargestellt. In der flitte befinden sich zwei voneinander abC,(1-iiendete und 4. Von der sie verbindenden Zentralbohrung 1, zw(-».Ct. C-l»li Lanal 6 radial auch außen ab. Seine ge-i#trichelt darf;estel 11 e Verlängerung führt zu einem oder mehreren Radb#emszylindern Zu den Venteitzen 3 und 4 gehören die tellerförmigen Verschlußkörper 8 und g. Der Einlaßventilkörper 8 ist auf einer Stange oder Spindel 10 befestigt, die ihn gleichachsig durchsetzt. Ihr rechtes Ende ragt in eine hülsenförmige Verlängerung 11 des Auslaßverschlußkörperg 9 hinein. Diese Verlängerung hat zwei Längsschlitze 12, in denen sich ein Querstift 13 der Spindel 10 hin- und herbewegen kann. Auf der anderen Seite sind an der Spindel 10 zwei Membranen befestigt. Die eine 14 sitzt näher beim Verschlußkörper 8 und hat einen kleineren Druchmesser, die andere 15 mit größerem Durchmesser sitzt weiter weg von dem Verschlußkörper 8. Eine schwache Zugfeder, die zwischen dem Ende der Spindel 10 und der linken Stirnwand des Grundkörpers eingespannt ist, zieht die Spindel im drucklosen Zustand so weit nach links, daß der Einlaßverschlußkörper 8 geöffnet ist. Infolge des Querstiftes 13 und der Hülse 12 wird dabei gleichzeitig der Auslaßventilkörper 9 auf seinen Sitz 4 gezogen. Auch am Auslaßventilkörper ist eine Membran 17 befestigt. Die Membranen können z.B. aus gewebeverstärktem Gummi bestehen.'Sie sind an ihrem Außenrand jeweils fest in das Gehäuse 1 eingeklemmt, so daß sie dichte Trennwände zwischen den einzelnen Räumen der Anordnung bilden, deren BezEtchnungen und Verbiridungen im folgenden erläutert werden sollen. ,n einem schematisch dargestellten Druckluftsammelbeh&lter 181 der mittels eines Kompressors selbsttätig auf etwa gleichem Druck gehalten wird, führt eine gestrichelt dargestellte Leitung zu einem Drucksteuerventil, dem sog. Bremsventil 19. Der Bremshebel ist mit 20 bezeichnet. Vom Bremsventil geht die zunächst ebenfalls gestrichelt dargestellte Hauptsteuerleitung 23 aus. Sie mündet in den sog. Einlaßraum 24 der Doppelventilanordnung, von wo sich'der Steuerdruck durch das geöffnete Einlaßventil hindurch zum Bremazylinder 7 fortpflanzen kann. Der von der Doppelmembran 14, 15 eingeschlossene Zwischenraum ist drucklon und dicht abgeschlossen. Links neben Jer Doppelmembran befindet sich die Einlaß-Vorsteuerkammer 269 welche mittels eines z.B. elektromagnetisch betätigten Vorsteuerventiles 27 wahlweise mit der Hauptsteuerleitung 23 oder mit der Außenatmosphäre verbunden werden kann. In Fig. 1 :Lstder Ventilkörper 28 den-Vorsteuerventils in seiner rechten Stellung, so daß die Kammer 26 zur Außenatmosphäre (angedeutet durch die Bezeichnung atm) hin geöffnet ist. Entsprechend teilt die Membran 17 den rechten Teil des GrundkÖrpers in eine Auslaßkammer 29 und eine Vorsteuerkammer 30 auf. Die Auslaßkammer ist Über einen Kanal 31 mit der Außenluft verbunden. Die Vorsteuerkammer 30 kann mittels eines zweiten Vorsteuerventiles 32 ebenfalls wahlweise mit der Hauptsteuerleitung 23 oder der Außenluft verbunden werden. Gezeichnet ist die rechte Stellung des Ventilkörpers 33, wobei die Vorsteuerkammer 30 mit der Hauptsteuerleitung 23 verbunden ist. Es ergibt sich folgende Wirkungsweise, ausgehend-von der in Fig. 1 dargestellten drucklosen Stellung. Wenn--das Bremspedal 20 gedrückt wird,-strömt durch die Hauptsteuerleitung 23 Druckluft in den Raum 24 ein. Da das Einlaßventil geöffnet iste strömt diese Luft weiter zum Bremszylinder 7 und gleichzeitig über das Vorsteuerventil 32 zur Vorsteuerkammer 30 des Auslaßventils. In all diesen Räumen baut sich dann der Steuerdruck, der noch zugleich Bremod-ruck ist, auf. Von der Membran 17, deren linke Seite ja drucklos ist, wird der Auslaßventilkörper 9 fest gegen seinen Sitz gedrückt. Außerdem sieht.die Doppelmem" bran 14, 15 die S pizidel 10 nach linke und übt damit eine weitere Kraft auf den Auslaßventilkörper aus. Wird das Vorsteuervontil 27 umgeschaltet (vglA Fig. 2)9 so erhält die Voreteuerkamer 26 Druck und die Doppelmembran 149 15, deren linke Seite ja einen grÖßeren Druckmesser als die rechte Seite hat, drückt das Einlaßventil zu. Der durch Querstift 13 und Schlitze 12 gebildete Freilauf bewirkt, daß die Stellung des Auslaßventiles hierdurch nicht beeinflußt wird. Somit sind jetzt beide Ventile geschlossen und der Druck im Bremszylinder wird unabhängig von einer etwaigen Erhöhung oder Verminderung des Steuerdruckes in der Leitung 23 beibehalten. In der dritten Ventilstellungs-Kombination nach Fig. 3 wird der Bremsdruck im Bremszylinder abgesenkt. Bei Umstellung des Vorsteuerventiles 32 kann zunächst der Druck in der Vorsteuerkammer 30 nach außen entweichen. Demzufolge hebt der Bremsdruck den Auslaßventilkörper 9 selbst von seinem Sitz ab. Die Bewegungen des Einlaß- und Auslaßventiles sind somit unabhängig voneinander, mit Ausnahme davon, daß das Auslaßventil nicht geöffnet werden kann, solange das Einlaßvent-il voll geöffnet ist. Damit ist ein außerordentlich wichtiger Beitrag zur Betriebssicherheit von geregelten Luftdruck-Bremssystemen geleistet. Um Mißverständnissen vorzubeugen, ist hier noch darauf hinzuweisen, daß unter Betriebssicherheit nicht diejenige des Antiblockier'regelsystems verstanden werden soll. Vielmehr ist gerade beim Versagen des Antiblockierregelsystems, beispielsweise durch Fehler im elektrischen Stellungsgeber fÜr das Vorsteuerventil 32, gewährleistet, daß das Auslaßventil geschlossen und die Bremse wirksam bleibt, sofern nur das Vorsteuerventil 27 sich in der Stellung nach Fig. 1 befindet und ein ausreichender Steuerdruck vorhanden ist. Auch ein Bruch der Membran 17 oder einer der Membranen 14 oder 15 wirkt sich auf die Stellung.des Auslaßventilkörpers 9 nicht aus. Dieser bleibt vielmehr auch in diesem Störungsfalle dicht. Die in Fig. 1 gezeigte Feder 16 ist in den Figuren 2 und 3 C> .
weggelassen um anzudeuten, daß sie nicht unbedingt erforderlich ist, vielmehr auch durch geeignete Ausbildung einer elastischen Doppelmembran ersetzt werden kann.

Claims

Patentansprüche 1. Doppelventil in Drei-Wege-Anordnung, mit zwei durch Druckmittel einzeln vorsteuerbaren VerschlußkÖrpern, da-durch gekennzeichnet, daß zwei voneinander abgewandte, gleichachsige Ventilsitze (3, 4) fest angeordnet sind und eine die Durchflußöffnungen durchsetzende lose Zugverbindung (10) den Abstßmd der Verschlußkörper (8, 9) voneinander derart begrenzt, daß bei voller Öffnung des einen Ventiles das andere geschlossen ist.
2. Doppelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das als Zugverbindung eine Stange (10) verwendet ist, die in mindestens einen der Verschlußkörper (9) längsverschiebbar hineinragt und einen Anschlag (13) aufweist, der die Längsverschiebung bezüglich dieses Ver-. schlußkörpers begrenzt. 3. Doppelventil nach Anspruch L, d. g., daß an dem auf der Einlaßseite befindlichen VerschlußKirper (&) eine bewegliche Doppelwand (14, 11-) 1)(3festj[-'; ist, deren dem VerschlußkÖrper zugewandte Teilwand (111 ) einen hleineren Außendurchmesser 11,-,it tils die andere gleilwand, und (hiß eine ran die größere Teilwand ant#ren.--e-,nft Vor-,!i e f-. uerkammer (26) mi ti el s ei ner Drei.we e-Vorsteuer-#CIA (27) (-iii-»li!Jt(-t. Oder 1:Iii (ler (24) ,7 ( 1 4. Doppelventil nach Anspruch 3, d.g., daß die Doppelwand ein Differentialkolben ist. 5. Doppelventil nach Anspruch 3, d.g.9 daß die Doppelwand, eine Doppelmembran mit einem abgeschlossenen, druckfreien Zwischenraum (25) ist. 6. Doppelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d.g., daß die Axialführung der Verschlußkörper ausschließlich durch Membranen erfolgt. t 7. Doppelventil nach einem der vorhergegenden Anspruche, d.g.9 daß eine auf den Einlaßventilkörper 8 wirkende Feder (16) und/oder die Doppelmembran (14, 15) derart angeordnet ist, daß im drucklosen Ruhezustand das Einlaßventil offensteht.