DE2030313A1

DE2030313A1 - Steuerventil fur mit Druckluft be tatigte Vorrichtungen

Info

Publication number: DE2030313A1
Application number: DE19702030313
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-07-01
Filing date: 1970-06-19
Publication date: 1971-01-14
Also published as: DE7023116U; CH515443A; FR2051910A5; BE752052A

Description

Steuerventil für mit Druckluft betätigte Vorrichtungen

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für mit Druckluft betätigte Vorrichtungen.

Die zu betätigende Vorrichtung kann ein Bremszylinder eines Straßen- oder Schienenfahrzeugs, wie Trambahn, sein. Ferner kann die in Frage stehende Vorrichtung ein Stellglied für eine begrenzte Winkelbewegung einer Schaltspindel und zur Steuerung eines Bewegungssystems oder einer wechselweisen Winkelverschiebung, wie an einem Kugelventil oder einem Scheibenwischer, verwendbar sein»

Eine Anzahl von durch einen Hebel oder ein Pedal zu betätigenden Steuerventilen zur Beschickung einer Vorrichtung mit Druckluft aus einem Reservoir sind bekannt. Diese Ventile weisen im allgemeinen ein progressives Verhalten auf, d.h.. der Druck der zur Betätigungsvorrichtung gesohiokten Luft ist eine Funktion der Verstellung des Pedals oder des Steuerhebels. Aber dieser Hebel oder dieses Pedal stellen sich automatisch zurück, so daß es notwendig 1st, sie während dor Betätigungszeit zu halten.

009883/1900 ~2~

BANK; BAYER, HYPOTHEKEN- UND WECHSELBANK MÜNCHEN, THEATiNERSTR, 1J, KONTO NR.3417370 POSTSCHECK-KONTOi MÜNCHEN 15 453 · TELEQR.-ADRESSEi PATENTDlENST MÜNCHEN

Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Nachteile zu beheben. Gemäß der Erfindung besteht das Steuerventil für mit Druckluft betätigte Vorrichtungen aus einem Ventil mit progressiver Wirkung, das durch einen Betätigungshebel gesteuert wird und das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Reihe von zur Verstellachse des Ventils parallele gestaffelte Anschläge vorgesehen sind, um den Betätigungshebel und das Ventil in einer vorbestimmten Stellung festzuhalten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Anschläge verstellbar»

Es ist auch möglich, in der zu betätigenden Vorrichtung einen konstanten und gewählten Druck über eine lange Zeitdauer ohne Eingreifen der Bedienungsperson aufrechtzuerhalten. Beim Bremsvorgang ermöglicht dies im besonderen eine vorbestimmte Kraftminderung an langen Gefällestrecken oder beim Abbremsen eines Fahrzeuges zum Anhalten,ohne daß der Fahrzeugführer eingreifen muß.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachjagenden Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen, wobei die dargestellten Ausführungsbeispiele keine Beschränkung der Erfindung sind. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform des Steuerventils nach der Linie I - I der Fig. 2,

Fig. 2 eine perspektivische Ansioht zu Fig. 1, Fig. 3 eine Teilansioht gemäß der Linie III - III der Fig. 1, mit der Gelenksverbinduxsg des Steuerhebels,

Fig. k ein Schema eines Bremssystems Mit einem Ventil gemäß der Fig. 1,

Fig. 5 ein Schema eines Bremssystems mit einen Ventil gemäß Fig. 1 für ein Fahrzeug mit Anhänger,

Fig. 6 ein Schema über die Anwendung dos Ventils nach Fig. 1 zum Steuern eines Bit Druckluft betätigten Stellgliedes,

00988 3/1900

-3-

Fig. 7 eine perspektivische Ansidt einer zweiten Ausführungsform eines Ventils,

Fig. 8 eine Ansicht eines anderen Steuerhebelgelenkes, teilweise geschnitten, und

Fig. 9 eine Draufsicht zur Fig. 8.

Eine erste Ausführungsform eines Steuerventils 10 gemäß den Fig.,1 bis 3 besteht aus einem Ventilkörper 1 mit einer zylindrischen Bohrung 2. In diese Zylinderbohrung münden eine Austrittsbohrung 3 und eine Eintrittsbohrung k für Druckluft. Die Austrittsbohrung 3 ist mit einem Gewinde 5 zum Anschluß einer Leitung 6 versehen, die das Ventil mit einer durch Druckluft betätigten Vorrichtung, wie beispielsweise einem Bremszylinder (Fig. k), oder einem Stellglied (Fig. 6) verbindet«Dio Eintrittsbohrung 4 ist durch eine Ventilscheibe 7» die eine Eintrittskammer 8 abtrennt, abgeschlossen. Diese Kammer 8 ist durch eine Muffe 9 verschlossen, die mit einem mit Innengewinde versehenen Loch il zum Anschluß einer Leitung 12 (Fig. k und 6) durchbohrt ist. Die Leitung 12 verbindet das Ventil 10 mit einem Druckluftbehälter 13. Eine Rückstellfeder 14 drückt die Ventil scheibe 7 auf ihren Sitz«

In der Zylinderbohrung 2 ist ein Kolben 15 vorgesehen, der die Bohrung in zwei Kammern l6 und 17 teilt und auf der einen Seite eine Führungsspindel 18 und auf der anderen Seite eine Druckspindel 19 trägt» Ein Axialkanal 21 erstreckt sich durch die Druckspindel 19, den Kolben 15 und steht mit radialen Kanälen 22, die in die Führungsspindel 18 eingebohrt sind, in Verbindung,

Die Kammer 16 ist durch einen Druckkolben 23» in dem sich eine Zentralbohrung 2k zur Aufnahme der darin verschiebbaren Führungsspindel 18 befindet, verschlossen« Die Kammer-16 steht über fune Austrittsöifn.ung 25 (Fig. 2) mit der Atmosphäre in Verbindung. Eine abgestimmte Druckfeder 26 ist zwischen dem Kolben 15 und dem Druckkolben 23 angeordnet

0 0 9 8 8 3 / 1 9 0 Q ' -4-

und die Rückstellfeder 27 drückt die Druckspindel 19 von der Ventilscheibe 7 weg.

Der Druckkolben 23 wird durch einen Hebel 28 betätigt, der, gemäß der Erfindung, derart gelenkig ist, daß er um eine erste, zur Achse der Zylinderbohrung parallele Achse und um eine zweite, zur ersteren querliegende Achse bewegbar ist. Der Einfachheit halber wird die erste Achse als "Vertikalpchse" und die zweite als "Horizontalachse" bezeichnet, wenngleich das Ventil auch in einer anderen Lage eingebaut sein kann« * "

Die Vertikalachse ist durch einen Bolzen 30 dargestellt, der an seinen beiden Enden mit Gewinde versehen ist und in den Ventilkörper 1 eingeschraubt ist. Eine auf den Bolzen 30 aufgesteckte und durch eine Mutter 31 gehaltene Büchse'29 trägt eine Gabel 32 (Fig. 1 und 3), die ein Bolzen 33 als Horizontalachse durchsetzt.

Der Hebel 28 endet mit einem Kopf 34, dessen Ende 35 sich verjüngt, in die Gabel 32 eingreift und um die Horizontalachse 33 drehbar ist. Der Hebelkopf Jh ist mit einem Nocken 36 versehen, der am Druckkolben 23 anliegt.Bei einer ersten AusfüKrungsform weist der Nocken eine toroldale Oberfläche auf, deren Erzeugende ein Kreisbogen 37 (Fig. i) und die Drehachse die Vertikalachse 30 ist.

Die Erfindung sieht noch Mittel zum Festhalten des, Hebels in vorbestimater Stellung vor. Zu diesem Zweck weist der Ventilkörper i eine Stirnwand 38 auf, die eine Kammer 39 begrenzt, die von einem Deckel 41 abgedeckt ist und die das Gelenksystem des Hebels aufnimmt. Diese Wand 38 ist von einem Fenster 42 zum Durchtritt des Hebelstabes 28 durchbrochen und weist eine Reihe von nebeneinanderliegenden Einkerbungen 43 zur Aufnahme der Hebelstange auf«

G0 9883/1900

2Q30313 5 - : ■.■■■. -

Die Wand 38 trägt am oberen Rand eine Leiste 44 (Fig. l), die von einer Reihe von Bohrlöchern durchbohrt ist. In diese Löcher sind die öewindestifte 45 eingeschraubt, durch Stiftschrauben 4β fixiert* Die Enden der Gewindestifte 45erseheinen an jeder Einkerbung 43 und stellen so eine Reihe von regulierbaren Anschlägen, auf welchen die Hebelstange sich abstützen kann, dar. Die Länge der eingeschraubten Stifte 40 ist derart, daß ihre die Anschläge darstellenden Enden in Vertikalrichtung, d*h. parallel zur Verschiebeachse des Kolbens 15, abgestuft sind. ,

Die Wirkungsweise des Ventils ist folgendes Wird der Hebel 28 in Richtung des Pfeils f (Fig. l) bewegt, dann bewirkt der Drückkolben 23 über die tariierte Druckfeder 26 eine Verschiebung des Kolbens 15 in Richtung Ventilscheibe 7. Die Ventilscheibe 7 öffnet sich und Luft kann aus dem Behälter 13 in die Kammer 17 eintreten. Diese Luft kann nicht ins Freie entweichen, weil die Verbindung zwischen den Kammern l6 und 17 über die Kanäle 21 und 22 unterbrochen ist, nachdem die Druckspindel 19 auf die Ventilscheibe 7 drückt.

Der Luftdruck auf den Kolben 15 schiebt diesen zurück und die Ventilscheibe. 7 kann sich wieder schließen· Damit das System sich ausgleicht, ist es nötig, daß sich in der Kammer 17 ein Druck mit einem Wert P_Q einstellt, so groß wie die Kraft, die auf den Kolben 15 wirkt, gleich mit der Kräfteresultierenden der Federn 26 und 27. Wird der Druok geringer als P_Q, öffnet sioh die Ventilscheibe 7, um diesen Druck zu erhöhen und wenn er größer als P_Q ist, die Druckspindel 19 weicht zurück und gibt den Eintritt in den Kanal 21 frei, woduroh ein Druckabfall entsteht. Da die Federkraft 26 von der Stellung des Druckkolbens 23 und des Hebels 28 dbängt, erklärt essioh, daß der Kolben 15, die Ventilsöhelbe 7 und die Federn ein Ventil mit progressiver Wirkung, wie an sioh bekannt, bilden und daß dieses erlaubt, eine mit Druckluft

009S83/1900 -6-

betätigte Vorrichtung ait einem Luftdruck, der eine Funktion der Stellung des Hebels 28 ist, zu speisen.

Beim Schwenken des Hebels 28 um die Vertikalachse 30 in Richtung g (Figo 2) wird er zu dem Anschlag 45 gebracht, der Bit dem erwünschten Wert des Druckes in der Vorrichtung korrespondiert, um die gewollte Wirkung zu erhalten. Der Hebel 28 greift in die entsprechende Einkerbung 43 ein und wird durch die Wirkung der den Druckkolben 23 belastenden Feder 26 auf Anschlag gehalten. Man kann auf der Wand 38 eine Gradeintseilung, z.B. nach Bruchteilen der einen Stellglied zu liefernden maximalen Kraft, oder nach dem Druck im Stellgliedzylinder, vorsehen·

Man kann also beispielsweise während langer Perioden eine Kraft zum Bremsen für eine bestimmte Geschwindigkeitsverminderung anwenden, ohne daß die Bedienungsperson den Hebel 28 halten muß.

Infolge der toroidalen Oberfläche, mit der der Hebel auf den Druckkolben wirkt, wird dieser immer axial belastet, gleichgültig, welche Stellung der Hebel auch einnimmt.

Die Lage der Ansohläge 45 läßt sich leicht einstellen. Andererseits sind die Fora und die Stellung der Einkerbungen 43 nioht kritisch, weil die Stellung des Hebels 28 durch die Anschläge 45 und nicht durch die Einkerbungen bestimmt wird. Der Herstellungspreis des Ventils ist nioht viel höher als der eines übliohen Ventils.

In Fig. 4 ist ein Soheaa einer Bremsanlage alt einea Ventil 10 der vorbesohriebenen Art dargestellt. Die Bremszylinder 51» die durch die Leitung 6 über das Ventil 10 gespeist werden, sind von solcher Art* daß beia Fehlen eines Druckes die Breasung eintritt. Der Kolben 52 ist durch eine Feder 53 in Richtung Bremsbetätigung belastet. Diese Feder steht unter der Wirkung des auf den Kolben 52 duroh die in die Kammer 54 eingespeisten Druokluft euBiefcUbtenDruokee.

-7 - ^; '^: ■.■■.■:

Unter diesen Verhältnissen wird die maximale Bremskraft erreicht, wenn der Hebel 28 sich in der Stellung gemäß Fig. 2 befindet, in welcher die Ventilscheibe 7 geschlossen und der Luftdruck im Bremszylinder O ist. Die Stellung 45a'(FIg-.2'-). des Hebels entspricht einem Lösen der Bremsen, um einen Druck in dem Zylinder 51 gleich dem des Behälters 13, der beispielsweise 7>5 Bar beträgt, zu erzeugen. Wenn der Hbel 28 in eine dazwischenliegende Einkerbung 43 bewegt wird, werden im Zylinder 51 Drücke vonbeispielsweise 1,5, 2 und 2,5 Bar erzielt.

Das Schema gemäß Fig. 5 zeigt die Anwendung des Ventils 10 in einer Bremsanlage eines Zugfahrzeuges mit Anhänger.In der Figur sind nur die Ausrüstungsteile des Anhängers dargestellt, ν

In diesem Fall ist die Austrittsöffnung des Ventils IO durch eine Leitung 6l mit einem Sicherheitsventil 62, das auf den Anhänger montiert ist, verbunden. Das Ventil 62 weist zwei weitere Einlasse auf, die über eine Leitung 63 mit einem Kompressor (nicht dargestellt) und mit einem auf dem Anhänger installierten Luftbehälter 64 verbunden sind. Die beiden Auslässe des Ventils 62 stehen mit den Bremszylindern 65 des Anhängers über die Leitungen 66 in Verbindung. Die Zylinder 65 bremsen bei Beaufschlagung mit Druckluft.

Man weiß, daß das Sicherheitsventil 62 eingerichtet ist, so daß, wenn die Leitung 6l einen höheren Druck als den vorbestimmten Wert überträgt, der Kompressor mit dem Behälter 64 in Verbindung tritt, damit der Druck in letzterem aufrechterhalten bleibt. Die Zylinder 65 können keinen Luftdruck aufnehmen und die Bremsen sind gelöst.

Wenn der Druck in der Leitung 6i unter einen vorbestimmten Wert im Bereich eines Bars fällt, stellt das Ventil 62 die Verbindung des Behälters 64 mit den Zylindern 65 her, die dann die Bremsen einrücken.

' 00988371900 ' ; -8-

Das Ventil 62 ist seihst von progressiver Wirkung. Steht daher der Hehel 28 in einer Zwischenstellung, dann erreicht man eine Bremskraft, die einem bestimmten Bruchteil der Maximalkraft entspricht.

Zur Unterbrechung der Anlage wird die Leitung 6l mit der Atmosphäre verbunden, was automatisch zum Abbremsen des Anhängers führt.

Die Figur 6 zeigt eine Anwendung des Ventils 10 mit einem mit Druckluft betätigten Stellglied 71· Dieses besteht.beispielsweise aus einem Zylinder 62, in dem zwei gegenläufige Kolben (nicht dargestellt) verschiebbar sind, die durch die Zwischenschaltung eines Verstellsystems oder eines geeigneten Hebels eine Stellachse 73 betätigen. Diese Aohse 73 kann z.B. mit einem Schütz oder einem Kugelhahn verbunden sein.

Die Leitung 6 vom Ventil 1Oist mit einer Öffnung Ik, die in das Innere des Zylinders 72 zwischen den beiden Arbeitskolben 71 eintritt, verbunden.

Dieses Stellglied 71 umfaßt u.a. zwei Federn, die in den Töpfen 65 gelagert sind und die die Kolben des Stellgliedes zueinander drücken.

Das Ventil IO beaufschlagt, wie man sieht, über die Leitung des Stellglied 71 mit Luftdruok von regelbarem Wert, Die Kolben des letzteren können sich voneinander entfernen und die Achse 73 wird sich, z.B. in Richtung p, mit einer von der Stellung des Ventilhebels abhängigen Kraft drehen.

Wenn man den Luftdruck durch das Ventil 10 aufhebt, bewegen die Federn in den Ipfen 65 die Kolben des Stellgliedes 71 wieder zueinander und drehen die Achse 73 in Richtung q.

009883/1900

203Ό3Τ3

Bei der zweiten Ausführungsforia gemäß Fig. 7 weist das Fenster 42 der Stirnwand 38 nur zwei Einkerbungen 43 auf, die an den beiden Enden des Fensters vorgesehen sind· Diese Einkerbungen 43 sind durch einen Schlitz 8i miteinander verbunden. Die Einkerbungen 43 können gleichfalls regelbare Anschläge 45, wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, aufweisen. Diese zweite Ausführungsform ist für solche Einsätze interessant, bei denen ein Ventil nur in der einen oder anderen Endstellung längere Zeit verbleiben muß.

In den Figuren 8 und 9 ist eine Änderung des Gelenkes des Hebels 28 gezeigt, das in der einen oder anderen der beiden Ausführungsformen des Ventils 10 zur Anwendung kommen kann.

Der Hebelkopf 34 ist mit einer Bohrung 82 für die horizontale CH. enksachse 33 versehen. Der Kopf weist noch eine Aussparung auf, in der ein Nocken 83 aus plastischem Material eingesetzt ist, der mit dem Druckkolben 23 zum Anschlag kommt. Zwei Regelschrauben 84, die in den mit Gewinde versehenen Öffnungen des Hebelkopfes 34 befestigt sind, stehen über einer metallischen Scheibe 85mit dem Nocken 83 in Anschlag.

Diese Schrauben 84 ermöglichen das Einstellen des Hebels 38 gegenüber dem Druckkolben 23 und dadurch die Verstellung des Luftdruckes in den Zwischenstellungen des Hebels. Sie erleichtern gleichfalls auch das Rückstellen auf die Ausgangsstellungen bei sich im Einsatz ergebenden Veränderungen.

-10-

009883/1900

Claims

- iO -

Patentansprüche:

( l)/Steuerventil für mit Druckluft betätigte Vorrichtungen,
"bestehend aus einem Ventil mit progressiver Wirkung, das
durch einen Hebel betätigt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Reihe von zur Verschiebeachse des Ventils parallelen, abgestuften Anschlägen (45)- zum Feststellen des Betätigungshebels (28) und des Ventils in vorbestimmter Stellung vorgesehen ist.
2) Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (45) einstellbar sind.
3) Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungshebel (28) durch ein Gelenk um zwei Achsen, und zwar ua eine zur Verschiebeachse des Ventils parallele und um eine hierzu senkrechte Achse bewegbar ist.
4) Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktoberfläche zwischen dem Hebel (28) und dem Ventilbetätigungsorgan (23) toroidal ist·
5) Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktoberfläche zwischen dem Hebel (28) und dem Ventilbetätigungsorgan (23) durch einen verstellbaren Nocken (83) aus Plastik gebildet ist.
6) Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (45) in senkrechter Riohtung zur Verschiebeachse des Ventils abgestuft sind.
7) Ventil nach Anspruch 6, daduroh gekennzeichnet, daß in einer Wand (38) eine Reihe den Anschlägen (45) zugeordnete Einkerbungen (43) zum Eingriff des Hebels (28) vorgesehen ist.

009883/1900

JA

Leerse i te