DE2245278A1

DE2245278A1 - Pneumatisches kippventil

Info

Publication number: DE2245278A1
Application number: DE2245278A
Authority: DE
Inventors: James Barnett Doolittle; John Pierre Etcheverry
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1971-09-30
Filing date: 1972-09-15
Publication date: 1973-04-19
Also published as: US3734128A; CA980213A

Description

Deutsche ITT Industries GmbH 78 Freiburg/Breisgau

8. Sept. 1972 P 4134 SL/Mit/ho.

J, Etcheverry - 2 J» Doolittle rv I

Pneumatisches Kippventil

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein pneumatisches Kippventil und insbesondere auf ein schnell ansprechendes Ventil für den Gebrauch in Antiblockiersystemen.

Herkömmliche pneumatische Kippventile werden in Antiblöckiersystemen von Kraftfahrzeug-Luftdruckbreniasystemen eingesetzt. Unter gewöhnlichen Bedingungen wirkt das Ventil als normalerweise offene Zuleitung zur Membran der Luftdruckbremse an einem Lastwagenrad. Wenn ein bevorstehendes Gleiten durch einen Sensor festgesiäLlt wird, erhält das Ventil mit hoher Periode elektrische Signale. Bei jedem Signal muß das Ventil den Bremsdruckeinlaß abschließen,.' während es gleichzeitig den Bremsverstärker zur Atmosphäre belüften muß. In solchen Systemen müssen, unter anderem, die schnelle Ansprechbarkeit, die Ausflußrate und die Langlebigkeit bei der Konstruktion berücksichtigt werden.

Bisher bekannte pneumatische Kippventile hatten verschiedene Nachteile. Das Steuerventil wurde als normalerweise offen ausgelegt, was eine größere Solenoidzugkraft erforderlich macht, wenn der Betatigungsdrück angestiegen ist j dadurch wird die Ansprechzeit verlängert. Außerdem wurde die Membran ständig mit Druck beaufschlagt, wodurch die zu erwartende Lebensdauer des Ventils vermindert wurde. Auch wurde eine große dicke Membran mit telativ großer Verschiebung benutzt, was wiederum eine entsprechend größere Leistungsfähigkeit des Steuerventils erfordert oder, wenn diese

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größere Leistungsfähigkeit des Ventils nicht vorgesehen wurde, eine langsamere Ansprechzeit nach sich zieht. Es wurde auch eine Schutzkappe benutzt, um das ganze Ventil zu schützen. Die Schutzkappe würde den Eintritt von Schmutz in den Auslaß verhindern, aber die Klappe der Schutzkappe, die als Ausgang für die austretende Luft benutzt wurde, hatte eine sehr geringe Lebensdauer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile der bisher bekannten pneumatischen Kippventile zu überwinden.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch einen bewegbaren Ventilstößel mit einer an seinem einen Ende befestigten Membran, wobei der Stößel durch eine zentrale Öffnung der Membran ragt und die äußere Kante der Membranfläche am Ventilgehäuse befestigt ist, durch ein in senkrechter Ebene zur Achse des Stößels an diesem angeordnetes Ventilelement mit einer zentralen Öffnung, durch die der Stößel ragt, durch einen im Ventilgehäuse ausgebildeten Ventilsitz, wobei das Ventilelement in eine erste vorbestimmte Stellung bewegbar ist, in der e3 an diesem Ventilsitz anliegt und den Durchfluß des Druckmittels vom Einlaß zum Auslaß verhindert, durch Mittel, durch die das Ventilelement normalerweise in eine zweite vorbestimmte Stellung, in der der Durchfluß vom Einlaß zum Auslaß möglich ist, vorgespannt ist, durch eine Steuervorrichtung mit einem Solenoid mit einer durchgehenden öffnung für die Verbindung von Atmosphärendruck durch einen ersten Durchgang mit einer Seite der Membran im nicht erregten Zustand des Solenoids, durch einen zweiten Durchgang zur Verbindung mit dem Einlaß des Ventilgehäuses und durch ein im nicht erregten Zustand des Solenoids diesen zweiten Durchgang absperrendes und so die Verbindung von atmosphärischem Druck durch die öffnung im Solenoid zu dem ersten Durchgang zulassendes Steuerventilelement, wobei

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der Einlaß in erregtem Zustand des Solenoids und dadurch geschlossener Solenoidöffnung durch diesen zweiten Durchgang mit dem ersten Durchgang verbunden ist.

Das das Ventilelement vorspannende Mittel besteht aus einer Feder, die zwischen eineaif^tößel befestigten, topfförmigen Teil und einem mit dem Ventilgehäuse fest verbundenen Planschglied angeordnet ist.

Es ist ein Rückschlagventil vorgesehen, das normalerweise geschlossen ist und mit einer im Hauptνentil des Ventilgehäuses ausgebildeten Kammer in Verbindung steht, wobei die Kammer an die Membran angrenzend ausgebildet ist und zwar an der mit dem ersten Durchgang in Verbindung stehenden entgegengesetzten Seite und wobei der Auslaß mit dieser Kammer verbunden ist, wenn das Ventilelement sich in seiner ersten vorbestimmten Stellung befindet.

Das Rückschlagventil umfaßt einen Ventilsitz und ein normalerweise in Richtung auf den Ventilsitz vorgespanntes Ventilelement, wobei die Bewegung des ersten Ventilelements in seine erste vorbestimmte Stellung das im Auslaß befindliche Druckmittel in die Kammer eintreten und das Ventilgehäuse durch das Rückschlagventil entweichen läßt.

Die Kante des Rückschlagventilsitzes, die am Rückschlagventilelement zur Anlage kommt, ist auf einen scharfen Punkt zugespitzt.

Die vorliegende Erfindung erreicht also ein rascheres Ansprechen des Solenoids, da der Einlaßdruck durch Verwendung eines normalerweise geschlossenen Steuerventils erhöht wird. Zur Erhöhung der Lebensdauer des Hauptventils wird die Ventilmembran nur während des Regelzyklus mit Druck beaufschlagt. Außerdem bewirkt die Membran, die in Verbindung

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mit dem Betätigungskolben benutzt wird, eine schnellere Tentübetätigung, indem eine reibungslose Membran alt geringer Verschiebung verwendet wird. Hinzu kommt, daß ein Rückschlagventil an einer Entlüftungsöffnung Scliuti vor Schmutz, Feuchtigkeit und Rostschutzmitteln bietet, auch ist es fähig, bei Gefrieren noch zu öffnen.

Die Vorteile der Erfindung, sowohl hinsichtlich dee Aufbaus als auch der Arbeitsweise, werden richtig erkannt werden» wenn die Erfindung anhand der folgenden genauen Beschreibung unter Zuhilfenahme der anhängenden Zeichnungen besser verstanden worden ist. In den Zeichnungen weisen in allen PIt guren dieselben Bezugszahlen auf dieselben Teile.

Fig. 1 stellt einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Ventils in seiner ersten Funktionsstellung darj

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Ventil in seiner zweiten Funktionsstellung und

Fig. 3 zeigt einen Aufriß des Ventils nach Fig. 1 und mit einem Querschnitt durch einen Teil des Steuerventils. ! . ·.'■■

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform des pneumatischen Kippventils gemäß der Erfindung dargestellt· Das Ventil 10 wird normalerweise gebildet durch ein Ventilgehäuse 12, das einen Einlaß 14 und einen Auslaß 16 aufweist« Ein Ventilsitz 18 ist im Ventilgehäuse 12 ausgebildet· Außerdem ist ein beweglicher Ventilstößel 22 im Gehäuse angeordnet. Das untere Ende 24 des Ventilstößels 22 ist in einer im Ventilgehäuse 12 ausgebildeten Öffnung 26 bewegbar. Das obere Ende 28 des Ventilstößels 22 ist mit einem Gewinde versehen, so daß eine Mutter 32 darauf festgeschraubt werden kann.

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Ein Membranglied 34 hat eine mittige Öffnung, durch, welche der Ventilstößel 22 hindurchragt. Außerdem ist die Membran am Ventilstößel 22 nahe an dessen oberem Ende 28 mit Hilfe einer Platte 36 und der Bodenfläche eines im ganzen zylindrischen, topfförmigen Teils 38 befestigt, wobei also die Membran 34 zwischen diesen beiden Teilen eingeklemmt ist ("Sandwichs-Konstruktion). Außerdem ist die äußere Kante der Membran an'Ventilgehäuse 12 befestigt. Ein äußeres zylindrisches Glied 42 umgibt den Ventilstößel 22 und sein .nach außen abstehendes Ende 43 ist an der inneren Bodenfläche des topfförmigen Teils 38 befestigt. Die Mutter 32 hat ein Paar Unterlegscheiben 44,46, so daß die Platte 36 am Stößel 22 gesichert ist.·. Ein Ventilelement 52 hat eine zentrale Öffnung, durch welche der Stößel 22 hindurchragt. Das Ventilelement 52 ist am Stößel 22 befestigt und wird in Bezug auf den Stößel 22 mit Hilfe eines am Stößel 22 angebrachten Flansches 54 und dem nach außen abstehenden Ende des zylindrischen Gliedes 42 in seiner Stellung gehalten. Die äußere Fläche des Ventilelements 52 enthält eirr Dichtungsmaterial 58, wie z.B. Gummi, das fest damit verbunden ist.

Eine Feder 62, die zwischen einem Flanschglied 64 und dem topfförmigen Teil 38 angeordnet ist, stellt sicher, daß der Ventildurchgang 66 zwischen Einlaß 14 und, Auslaß 16 normalerweise geöffnet ist. Außerdem ist ein O-Ring 68 an der äußeren Oberfläche des Flansches 64 vorgesehen, so daß eine Dichtung zwischen dem Flansch 64 und dem Ventilgehäuse gegeben ist.

Ein Einlaß-Bypass 72 verbindet den Durchgang 14 des Einlasses mit einer am .oberen Ende des Ventilgehäuses vorgesehenen Öffnung 74. In der Öffnung 74 ist auch e,in O-Ring 76 angeordnet, der eine wirksame Dichtung zwischen der Öffnung 74 und dem oberen Ventildeckel 78 darstellt. Am oberen Ventildeckel ist ein Solenoid 82 befestigt. Der Solenoid 82 enthält-einen Durchgang 84, der sich axial durch seine Mitte erstreckt und eine Verbindung mit der Außealuft herstellt. Die Erregung des

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Solenoids veranlaßt eine Tellerventilanordnung 86 eich aufwärts zu bewegen, dies ist in der in Fig. 2 wiedergegebenen Stellung dargestellt. Eine Gummidichtung 88, die in der Tellerventilanordnung 86 vorgesehen ist, kommt dann in Anlage an einen Sitz 92 und bewirkt so, daß der Durchgang 84 vom Inneren des Ventils abgeschlossen wird. Außerdem weist der Yentildeckel 78 einen Durchgang 94 auf, der mit der öffnung 74 des Steuerventils Verbindung hat und normalerweise durch ein Ventilelement 96, das an einem am oberen Ende des Ventildeckels 78 ausgebildeten Sitz 98 anliegt, geschlossen ist. Der Kolben 86 nimmt durch Wirkung einer Feder 99 normalerweise die in Fig. 1 dargestellte Stellung ein. Außerdem beaufschlagt eine an der Te11erventilanordnung 86 vorgesehene Feder 100 ein Bauteil 101, in dem die Gummidichtung 88 eingeordnet ist, nach oben.

Ein Durchgang 104 stellt eine Verbindung her zu einer im ₍ Solenoid ausgebildeten Kammer 106. Diese Kammer 106 steht ihrerseits normalerweise in Verbindung mit dem Durchgang 84» wie es in Fig. 1 wiedergegeben ist. Auf diese Weise hat die Oberseite der Membran 34 normalerweise Verbindung mit Atmosphäre durch einen Durchgang, der gebildet wird durch den Durchgang 104, die Kammer 106 und den Durchgang 84*

In Fig. 3 ist eine Rückschlagventilanordnung dargestellt, die in Verbindung steht mit einer im Hauptventil des Ventilgehäuses ausgebildeten Kammer 112. Das Rückschlagventil wird gebildet aus einem zylindrischen Glied 122, das mit einem Flanschteil 124 des Ventilgehäuses verbunden ist. Ein O-Ring 126 kann dazu dienen, den Flanschteil 124 am zylindrischen Glied 122 zu sichern. Ein zentrales Gehäuseglied 128 ist mit dem zylindrischen Glied 122 mit Hilfe mehrerer Stege verbunden, was die Bildung eines Durchgangs 134 im Rüoksohlagventil erlaubt. Dieser Durchgang 134 ist direkt mit der Kammer 112 im Ventilgehäuse verbunden. Ein Ventilstößel 136 ist im Ventilgehäuse vorgesehen und weist an seinem

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unteren Ende ein Plansohglled 138 auf. Der Stößel 136 ist verbunden mit einer Ventilplatte 142 und eine leder 144 hält die Ventilplatte 142 normalerweise geschlossen und in Anlage an einem Ventilsitz 146. Der Ventilsitz 146 ist auf einen scharfen Punkt zugespitzt und ermöglicht es so, daß die Ventilplatte 142 hei widrigen Wetterhedingungen, wie beispielsweise Gefrieren, sich vom Ventilsitz 146 abhebt und auf ihm aufliegt.

Unter normalen Bedingungen wirkt das Ventil 10 als eine normalerweise offene Zuleitung zur Membran der Druckluftbremse eines Lastwagenrades. Wenn ein bevorstehendes Gleiten festgestellt wird, wird der Solenoid 82 durch elektrische Signale von einem Sensor mit hoher Periode betätigt. Bei jedem Signal wird der Solenoid erregt und veranlaßt die Ventilanordnung 86 sich nach oben zu bewegen und die Gummidichtung 88 schließt den Durchgang 84. So ist der atmosphärische Druck nicht länger' mit der Kammer 106 verbunden. Gleichzeitig liegt auch das Ventilelement 96 nicht länger an dem Sitz 98 an und das Druckmittel gelangt vom Einlaß 14 durch den Einlaß-Bypass 72, den Durchgang 94, die Kammer 106 und den Durchgang 104 und beaufschlagt so die Rückseite der Membran 34 mit Druck. Die Membran 34 bewegt sich dadurch abwärts, erreicht die in Pig. 2 dargestellte Stellung und bewirkt, daß das Ventilelement 52 den Durchgang 66 abschließt, so daß das Druckmittel nicht länger vom Einlaß 14 zum Auslaß 16 gelangen kann. Die Membran 34 hat eine größere unter Druck stehende Wirkfläche als das Ventilelement 52 und zwingt den Stößel 22 sich abwärts zu bewegen, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist. Dadurch.liegt das Ventilelement 52 nicht länger am Plansch 64 an und wird so bewegt, daß eine wirksame Abdichtung am Sitz 18 entsteht. Gleichzeitig tritt der in der mit dem Auslaß 16 verbundenen Kammer 112 verbliebene Druck durch das Rückschlagventil und seinen Durchgang 134 und trennt so die Ventilplatte 142 vom Ventilsitz %6,

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Da das RUokschlagventil nur während dem Luftstrom zur
Atmosphäre geöffnet ist, können Schmutz und Feuchtigkeit nicht in das Ventil eindringen.

Außerdem ist zu bemerken, daß, da die Tellerventilanordnung 86 gegen den Systemdruck durch die Feder 99 belastet ist, der höhere Druck die Betätigung des Solenoids unterstützt, wodurch die Ansprechgeschwindigkeit erhöht wird und auch die für die Betätigung des Solenoids benötigt^ Spannung vermindert wird.

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Claims

Deutsche ITT Industries GmbH 78 Ireiburg/Breisgau

ο 8. Sept. 1972 ■ ³ P 4134

SL/Mit/ho.

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Patentansprüche

1, Schnell schaltendes Ventil zur Steuerung des Druckmittelflusses von einem Einlaß au einem Auslaß eines Ventilgehäuses, gekennze ich net durch einen bewegbaren Ventilstößel (22) mit einer an seinem einen Ende befestigten Membran (34)» wobei der Stößel (22) durch eine zentrale Öffnung der Membran (34) ragt und die äußere Kante der Membranfläche am Ventilgehäuse (12) befestigt ist,

durch ein in senkrechter Ebene zur Achse des Stößels (22) an diesem angeordnetes Ventilelement (52) mit einerzentralen Öffnung, durch die der Stößel (22) ragt,

durch einen im Ventilgehäuse (12) ausgebildeten Ventilsitz (18)* wobei das Ventilelement (52) in eine erste vorbestimmte Stellung bewegbar ist, in der es an diesem Ventilsitz (18) anliegt und den Durchfluß des Druckmittels vom Einlaß (14) zum Auslaß (16) verhindert,

durch Mittel» durch die das Ventilelement (52) normalerweise in eine zweite vorbestimmte Stellung, in der der Durchfluß vom Einlaß (14) zum Auslaß (16) möglich ist, vorgespannt ist,

durch eine Steuerventilvorrichtung mit einem Solenoid (82) mit einer durchgehenden Öffnung (84) für die Verbindung von Atmosphärendruck durch einen ersten Durch- ; gang (104) mit einer Seite der Membran (34) im nicht erregten Zustand des Solenoids (82), durch einen zweiten Durchgang (72) zur Verbindung mit dem Einlaß (14) des Ventilgehäuses (12)

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und durch ein im nicht erregten Zustand des Solenoids (82) diesen zweiten Durchgang (72) absperrendes und so die Verbindung von atmosphärischem Druck durch die öffnung (84) zu dem ersten Durchgang (104) zulassendes Steuerventilelement (96) wobei der Einlaß (14) in erregtem Zustand des Solenoids (82) und dadurch geschlossener Solenoidöffnung (84) durch diesen zweiten Durchgang (72) mit dem ersten Durchgang (104) verbunden ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß das das Yentilelement (52) vorspannende Mittel aus einer Feder (62) "besteht, die zwischen einem am Stößel (22) befestigten, topfförmigen Teil (38) und einem mit dem Ventilgehäuse (12) fest verbundenen !Planschglied (64) angeordnet ist.
3. Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil, das normalerweise geschlossen ist und mit einer im Hauptventil des Ventilgehäuses ausgebildeten Kammer (112) in Verbindung steht, wobei die Kammer (112) an die Membran (34) angrenzend ausgebildet ist und zwar an der mit dem ersten Durchgang (104) in Verbindung stehenden entgegengesetzten Seite und wobei der Auslaß (16) mit dieser Kammer (112) verbunden ist, wenn das Ventilelement (52) sich in seiner ersten vorbestimmten Stellung befindet.
4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil einen Ventilsitz (146) und ein normalerweise in Richtung auf den Ventilsitz (146) vorgespanntes Ventilelement (142) umfaßt, wobei die Bewegung des Ventilelements (52) in seine erste vorbestimmte Stellung das im Auslaß (16) befindliche

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2)ruokmittel in die Kammer (112) eintreten und das Ventilgehäuse (12) durch das Rückschlagventil entweichen läßt.
5. Ventil nach Anspruch 4» dadurch g e k e η η - . zeichnet, daß die Kante des Rückschlagventilsitzes (146), die am Ruckschlagventilelement (142) zur Anlage kommt, auf einen scharfen Punkt zugespitzt ist.
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