DE19913380C1

DE19913380C1 - Vorrichtung zur gesteuerten Betätigung eines Schaltorgans eines Ventils, insbesondere eines Containerschaltventils eines Nutzfahrzeugs

Info

Publication number: DE19913380C1
Application number: DE19913380A
Authority: DE
Inventors: Otto Vollmer
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2000-05-25
Anticipated expiration: 2019-03-25
Also published as: EP1039147A2; ATE340938T1; DE50013504D1; EP1039147A3; EP1039147B1

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur gesteuerten Betätigung eines Schaltorgans eines Ventils, insbesondere eines Containerschaltventils eines Nutzfahrzeugs, ist eine durch eine Druckfeder (5) gebildete Druckanordnung vorgesehen, welche an einem Ende des Schaltorgans (1) einwirkend dieses von einer normalen Funktionsstellung in eine Sicherheitsstellung zu verschieben vermag. Eine am Außenumfang des Schaltorgans einwirkende Rastierung (11) ist unter Ansteuerung durch ein Magnetventil (25; 34) in ihrer Rastierkraft steuerbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1.

Schaltorgane von Schaltventilen, welche vorzugsweise in durch Druckluft betätigbaren Anlagen von Nutzfahrzeugen eingesetzt werden, bestehen im allgemeinen aus einem Schaltstößel oder einer Schaltwelle, welche zum Zwecke der Positionsveränderung durch Druckluft beaufschlagbar sind (DE 41 20 824 C1; EP 0 520 148 A1). Schaltorga ne der genannten Art können in Ausbildung als Schaltwelle mit einem manuell betätig baren Schalthebel versehen sein, welcher den Nutzer des Fahrzeugs befähigt, die Schaltwelle sowohl in Axialrichtung zu verschieben als auch bei Betätigung zu drehen. Containerschaltventile für Nutzfahrzeuge sind mit derartigen Schaltwellen versehen, welche pneumatisch von einer normalen Funktionsstellung in eine die Funktionen sperrende Sicherheitsstellung axial verschiebbar sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Schaltorgane der beispielhaft angesprochenen Art hinsichtlich der Druckbeaufschlagung zu vereinfachen; im Sinne eines Sicherheitskonzepts soll es dabei immer möglich sein, das Schaltorgan in eine Sicherheitsstellung zu verschieben, in welcher die Funktionen des mit dem Schaltorgan ausgestatten Schaltventils gesperrt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Patentanspruch 1.

Das Schaltorgan steht unter Einwirkung einer die Verschiebung aus der normalen Funktionsstellung in die Sicherheitsstellung bewirkenden Feder, demnach sind eventu elle Probleme unzureichender Druckluftversorgung ohne Einwirkung auf die Wirkungs weise der gesteuerten Betätigung bzw. Rückführung des Schaltorgans. Durch die über ein Magnetventil in ihrer Rastierkraft vorsteuerbare Rastierung ist eine Positionsfixie rung in der normalen Funktionsstellung gewährleistet; bei einer Variante ist auch bei Ausfall einer derartigen Magnetventil-Vorsteuerung die selbst tätige Wirkungsweise der gesteuerten Betätigung des Schaltorgans sichergestellt. Unabhängig davon kann das Schaltorgan manuell zwischen den beiden Stellungen und gegen die Kraft der Rastierung betätigt werden, was immer den gegebenenfalls notwendigen Eingriff am Ventil sicherstellt. Bei Anwendung an einem Container schaltventil kann die Ansteuerung der Rastierung so gewählt werden, daß die Ra stierkraft über einer Mindestgeschwindigkeit von z. B. 15 km/h derart reduziert wird, daß die das Schaltorgan beaufschlagende Druckfeder selbsttätig zur Wirkung kommt und das Schaltorgan in seine sogenannte Sicherheitsstellung (ohne Funktionen) ver schiebt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den weiteren Patentan sprüchen aufgeführt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnah me auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist eine Teilschnittansicht einer Vorrichtung zur gesteuerten Betätigung eines Schaltorgans; und

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 vergleichbare Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist im Schnitt das untere Ende eines Schaltorgans 1 darge stellt, welches z. B. die Schaltwelle eines Containerschaltventils bilden kann. Das Schaltorgan 1 ist im Falle der Verwendung an einem Containerschaltventil mit einem manuell betätigbaren (nicht dargestellten) Schalthebel verbunden, welcher es gestat tet, das Schaltorgan 1 innerhalb eines Ventilgehäuses 3 sowohl in Längsrichtung als auch im Drehsinn zu bewegen. Mit Hilfe des Schaltorgans 1 können hierdurch in Ab hängigkeit von der Längsposition und/oder Drehposition Schaltverbindungen zwi schen einem Druckluftvorrat und einem Verbraucher bzw. mehreren Verbrauchern als auch Verbindungen zwischen den Verbrauchern und einer Entlüftung geschaltet werden. Im Falle der Verwendung des Schaltorgans als Schaltwelle eines Contai nerschaltventils bedeutet dies, daß sich das Schaltorgan in einer Axialposition im Drehsinn betätigen läßt, um für den Container die Stellungen "Heben", "Senken" und als Zwischenstellung die Stellung "Stop" einzustellen. In der Stellung "Heben" sind (nicht dargestellte) durch das Schaltorgan betätigte Ventile wirksam, welche Vorrats luft in einen Luftfederungsbalg bzw. mehrere Luftfederungsbälge für den Container strömen lassen; in der Stellung "Senken" erfolgt eine Entlüftung des Luftfederungs balges bzw. der Luftfederungsbälge und demnach ein Absenken des Containers, während in der Stellung "Stop" die Energiezufuhr zum Luftfederungsbalg bzw. den Luftfederungsbälgen abgetrennt ist. Bei Schaltventilen der angesprochenen Art kön nen Rückstellmittel vorgesehen sein, welche das Schaltorgan 1 selbsttätig in die Stellung "Stop" zurückführen, wenn der Schalthebel des Schaltorgans freigegeben ist.

Während die vorgenannten Funktionsstellungen "Heben", "Senken" und die Stellung "Stop" in einer bestimmten ersten Axialposition des Schaltorgans durch Drehen des selben herbeigeführt werden, ist die zweite Axialposition des Schaltorgans vorgese hen, um eine willkürliche Betätigung zu verhindern. Diese Sicherheits-Schaltstellung des Schaltorgans wird bei Containerschaltventilen der angesprochenen Art vorzugs weise dann eingenommen, wenn das mit einem derartigen Containerschaltventil ver sehene Fahrzeug fährt. Während der Fahrt soll ein unbeabsichtiges Heben bzw. Senken verhindert werden.

Um die Überführung des Schaltorgans 1 in die Sicherheitsposition zu bewerkstelli gen, welche im Falle der Verwendung an einem Containerschaltventil der Position "Fahren" entspricht, sind gemäß der Erfindung Mittel vorgesehen, welche das Schaltorgan 1 in Abhängigkeit von elektrischer Ansteuerung zu verschieben vermö gen. Gemäß Darstellung in Fig. 1 ist an der Unterseite des in einem Ventilgehäuse 3 geführten Schaltorgans 1 eine Druckfeder 5 vorgesehen, welche das Schaltorgan 1 in nachfolgend erläuterter Weise in seine (nicht dargestellte) obere Stellung, die Si cherheitsstellung, zu verschieben vermag. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Druckfeder 5 in einer Ausnehmung am unteren Ende des Schaltorgans 1 aufge nommen und stützt sich mit ihrem entgegengesetzten Ende an einem Auflager 7 ab, welches gleichzeitig als Auslaß, d. h. zur Entlüftung des die Druckfeder 5 aufneh menden Raumes 9 dient. Gegenüber dem unteren Ende des Schaltorgans 1 wirkt eine Rastierung 11, bestehend aus einer durch eine Feder 13 verspannten Kugel 15, welche unter seitlicher Verspannung in eine von zwei Nuten 17 und 19 am unteren Ende des Schaltorgans 1 einzugreifen vermag. Die Feder 13 stützt sich an einem Hilfskolben 21 ab, welcher unter Abdichtung in einer seitlichen Bohrung des Ventil gehäuses 3 verschiebbar geführt ist und durch Druck in einer ihn begrenzenden Kammer 23 in Richtung der Kugel 15 beaufschlagt werden kann. Der Hilfskolben 21 steht demnach unter der Krafteinwirkung sowohl des Druckes in der Kammer 23 als auch der an der entgegengesetzten Seite einwirkenden Feder 13. Der Kammer 23 ist ein Magnetventil 25 vorgeschaltet. Das Magnetventil 25 von an sich bekannter Wirkungsweise dient zur Be- und Entlüftung der Kammer 23, sodaß die von der Fe der 13 auf die Kugel 15 ausgeübte Federkraft durch die Be- und Entlüftung der Kammer 23 mit Hilfe des Magnetventils 25 beeinflußt werden kann.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung zur gesteuerten Be tätigung des z. B. als Schaltwelle eines Containerschaltventils ausgebildeten Schalt organs ist wie folgt:

Wenn sich das Schaltorgan 1 in seiner unteren (dargestellten) Funktionsstellung be findet, in welcher die Kugel 15 rastierend in die Nut 19 eingreift, dann ist die Kammer 23 bei nicht erregtem Magnetventil 25 druckbeaufschlagt. Die Kraft der Druckfeder 5 reicht nicht aus, das Schaltorgan gegen den Widerstand der Rastierung 11 nach oben gerichtet in die Sicherheitsstellung zu verschieben. Bei dieser Sicherheitsstel lung handelt es sich bei Anwendung bei einem Containerschaltventil um die soge nannte Fahrstellung, welche die Schaltwelle des Containerschaltventils während der Fahrt des Fahrzeugs einnimmt. In dieser Fahr- bzw. Sicherheitsstellung, welche ausgehend von der Stellung "Stop" durch Verschieben der Schaltwelle erreicht wird, ist keine Betätigung im Sinne "Heben" oder "Senken" möglich, was während der Fahrt des Fahrzeugs einen wesentlichen Sicherheitsfaktor darstellt, d. h. es kann nicht zu Beschädigungen der Achsen bzw. des weiteren Aufbaues des Fahrzeuges infolge Lageveränderung des Containers während der Fahrt kommen. Außerdem ist eine unverfälschte Regelung des lastabhängig bestimmten Bremsdruckes sicherge stellt. Ein manuelles Verschieben des Schaltorgans 1 gegen die Kraft der Rastierung 11 bei druckbeaufschlagter Kammer 23 ist indessen möglich, um unabhängig von der vorstehend erläuterten Wirkungsweise die Möglichkeit der Umschaltung aus der normalen Funktionsstellung des Schaltorgans in die Sicherheitsstellung (und zurück) zu vermitteln.

Wird die Kammer 23 durch entsprechende Erregung des Magnetventils 25 entlüftet, dann reicht die Kraft der Druckfeder 5 aus, das Schaltorgan 1, ausgehend von der dargestellten unteren Stellung in die (nicht dargestellte) obere Stellung selbsttätig zu verschieben. Das Entlüften der Kammer 23 unter Ansteuerung durch das Magnet ventil 25 kann in Anwendung an einem Containerschaltventil z. B. dann erfolgen, wenn das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit von z. B. 15 km/h über schreitet, wenn also die Bedingungen für die "Fahrstellung" erreicht sind. Unterhalb dieser Minimalgeschwindigkeit ist die Kammer 23 demnach belüftet und ein gegebe nenfalls erforderliches Verschieben des Schaltorgans 1 kann nur manuell gegen die Kraft der Rastierung 11 vorgenommen werden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung zur ge steuerten Betätigung eines Schaltorgans ist eine indirekte Betätigung der Rastierung vorgesehen. Die Rastierkraft wird hierbei durch eine Druckfeder 27 erstellt, welche sich in einem Raum 29 einer Verlängerung des Ventilgehäuses befindet und gegen über einem Hilfskolben 31 wirkt. Der Hilfskolben 31 ist an einer Seite durch die Druckfeder 27 belastet und begrenzt an der entgegengesetzten Seite eine Kammer 33, welche mit Hilfe eines Magnetventils 34 be- und entlüftbar ist. Gemäß Fig. 2 trägt der Hilfskolben eine unter Abdichtung im Ventilgehäuse geführte Verlängerung 35, welche unter Verwendung eines elastischen Gliedes in Form einer Feder 37 und ei nes Druckstückes 39 auf eine Kugel 41 einwirkt. Die Kugel 41 wirkt in einer der Ku gel 15 gemäß der Ausführungsform nach Fig. 1 entsprechenden Weise gegenüber den Nuten 17 und 19 am unteren Ende des Schaltorgans 1.

Die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante ist wie folgt: Wird das Magnetventil 34 entregt, wird es also stromlos, dann erfolgt mit Hilfe der Venti lorgane des Ventilmagnets eine Entlüftung der Kammer 33. Die Druckkraft der Druckfeder 27 wird wirksam, d. h., daß über das Druckstück 39 eine Rastierkraft auf die Kugel 41 ausgeübt wird, welche durch die Kraft der Druckfeder 5 nicht überwun den werden kann. Eine manuelle Übersteuerung d. h. Verschiebung des Schaltor gans 1 gegen die Rastierkraft der Druckfeder 27 ist indessen sichergestellt. Bei Er regung des Magnetventils 34 wird durch dessen Ventilorgane die Kammer 33 belüf tet, d. h. mit dem Druckluftvorrat des Nutzfahrzeugs in Verbindung gebracht, so daß die Kraft der Druckfeder 27 im wesentlichen aufgehoben wird. In dieser Wirkposition ist die selbsttätige Verschiebung des Schaltorgans 1 durch die Druckfeder 5 möglich, d. h., daß das Schaltorgan 1 aus der in Fig. 2 dargestellten Position verschoben wird, bis die Rastierung der Kugel 41 gegenüber der Nut 17 zur Wirkung kommt. Ein weiteres Verschieben des Schaltorgans ist durch die nunmehr reduzierte Schubkraft der Druckfeder 27 und/oder (nicht dargestellte) Anschläge verhindert.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 durch die Wahl der Erregung/Entregung des Magnetventils und der sich hierbei er gebenden Entlüftung/Belüftung die gegenüber dem Hilfskolben sichergestellt, daß im entregten bzw. stromlosen Zustand des Magnetventils die Rastierkraft aktiv ist, also durch die Kraft der Druckfeder 5 nicht selbsttätig überwunden werden kann. Dies stellt einen Sicherheitsfaktor im Hebe- und Senkbetrieb dar, da ein unbeabsichtiges, selbsttätiges Verschieben des Containeraufbaus in die der Position "Fahren" ent sprechende Lage verhindert wird. Durch die indirekte Auslegung der Ausführungs variante nach Fig. 2 wirkt diese auch bei eventuellem Druckluftverlust.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann grundsätzlich für Schaltventile jeglicher Art, vorzugsweise für Schaltventile von durch Druckluft betätigbaren Anlagen in Nutz fahrzeugen, verwendet werden.

Bezugszeichenliste

1

Schaltorgan

3

Ventilgehäuse

5

Druckfeder

7

Auflager

9

Raum

11

Rastierung

13

Feder

15

Kugel

17

Nut

19

Nut

21

Hilfskolben

23

Kammer

25

Magnetventil

27

Druckfeder

29

Raum

31

Hilfskolben

33

Kammer

34

Magnetventil

35

Verlängerung

37

Feder

39

Druckstück

41

Kugel

Claims

1. Vorrichtung zur gesteuerten Betätigung eines Schaltorgans eines Ventils, ins besondere eines Containerschaltventils eines Nutzfahrzeugs, mit einer das Schaltor gan (1) selbsttätig aus einer normalen Funktionsstellung in eine Sicherheitsstellung verschiebenden Druckanordnung, welche an einem Ende des Schaltorgans gegen die Rastierkraft einer Rastierung (11) einwirkt, wobei die Rastierkraft unter Ansteue rung der Rastierung (11) durch ein Magnetventil (25; 34) veränderbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckanord nung aus einer an einem Ende des Schaltorgans (1) einwirkenden Druckfeder (5) besteht, und daß die Rastierung (11) aus einer gegenüber am Außenumfang des Schaltorgans bestehenden Nuten (17, 19) wirkenden, federverspannten Kugel (15; 41) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kugel (15) in ihre Rastierposition verspannende Feder (13) an einem Hilfskolben (21) ab gestützt ist, welcher in Wirkrichtung der Rastierung durch Druckluft beaufschlagbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Magnetventil (25) dem Hilfskolben (21) zur gesteuerten Be- und Entlüftung desselben vorgeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kugel (41) in ihre Rastierposition verspannende Feder (37) an einem Hilfkolben (31) abge stützt ist, welcher in Wirkrichtung der Rastierung durch eine Druckfeder (27) beauf schlagt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bezüglich der Druckfeder (27) entgegengesetzte Seite des Hilfskolbens (31) eine Kammer (33) be grenzt, welche zum Zwecke der Ansteuerung der Rastierung durch das Magnetventil (34) be- und entlüftbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Magnetventil (25; 34) baulich mit dem das Schaltorgan und die Rastierung aufnehmenden Gehäuse vereint ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei Verwendung an einem Containerschaltventil eines Nutzfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (25; 34) bei Überschreiten einer vorbestimmten Mindestgeschwindigkeit des Nutzfahrzeugs zum Zwecke der gesteuerten Druckentlastung/Druckbelastung des Hilfskolbens (21; 31) ansteuerbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß das Schaltorgan (1) manuell gegen die Kraft der Druckfeder (5) und gegen die Kraft der Rastierung verschiebbar ist.