DE2359751C3

DE2359751C3 - Abstufungsfeder für pneumatische Ventile

Info

Publication number: DE2359751C3
Application number: DE19732359751
Authority: DE
Inventors: Manfred 7030 Böblingen Siebold
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-11-30
Filing date: 1973-11-30
Publication date: 1981-07-23
Also published as: DE2359751B2; DE2359751A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abstufungsferier für pneumatische Ventile, insbesondere Bremsventile von Kraftfahrzeugen mit einem über einen Abstufungskolben zu betätigenden Ein- und Auslaßventil, wobei die Abstufungsfeder aus Gummi oder gummiähnlichem Material besteht und im wesentlichen hohlkegelig ausgebildet ist, sowie zwei Anlageflächen hat, eine an einem Ventilbetätigungsgestänge und eine am Abstufungskolben.

Eine derartige Abstufungsfeder ist bekannt (AT-PS 2 73 696). Bei dieser bekannten Abstufungsfeder ist ein zylindrischer Außenbereich vorgesehen, der etwa 0,4 der Gesamthöhe der Abstufungsfeder beträgt. Beim Zusammendrücken der Abstufungsfeder legt diese sich mit ihrem zylindrischen Außenbereich an den Abstufungskolben an. Dadurch hat die bekannte Abstufungsfeder eine durch äußere und innere Reibung auftretende Hysterese, die bewirkt, daß beim Bremsen und Bremslösen unterschiedliche Druckkurven erreicht werden, so daß die entsprechenden Pedalwegc verschieden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und eine Abuufungsfeder der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der es möglich ist. den vom Ventil eingesieuerten Druck sowohl bei Druckanstieg als auch bei Druckabfall mit dem gleichen Pedalweg zu erreichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die AbMiifungsfeder an ihrer Mantelfläche einen Absatz hat. der einen der Kegelbasis benachbarten größeren Durchmesserbereich au! eine Verjüngung abstuft, daß ferner der Bereich mit dem größeren Durchmesser als zusätzlicher Anlegeteil der AbstufuiiL'sfeder bei deren Zusammendrücken dient, daIJ weiterhin dessen Höhe etwa 0,25 der Gesamthöhe der Abstufungsfeder betragt und daß der Durchmesser der Verjüngung der Absiufungsfeder gleich oder kleiner als der Innendurchmesser einer Abstufungskolben-Anlage-". schulter ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 ein Bremsventil mit der Abstufungsfeder, in Ruhe- oder Bremslösestellung,
in F i g. 2 das Bremsventil bei Teilbremsstellung,

F i g. 3 das Bremsventil bei Vollbremsstellung.

F i g. 4 die Abstufungsfeder als Einzelteil und

F i g. 5 ein Druckwegdiagramm.

Ein Bremsventil 1 hat ein Betätigungsgestänge 2, von ! 5 dem nur der dem Bremsventil 1 zugekehrte Teil, nämlich eine Druckhülse 3, näher dargestellt ist, die durch einen Sprengring 4 gegen Herausfallen und durch einen Schutzbalg 5 gegen Staub und Schmutz geschützt ist. Die Druckhülse 3 ist in einen Deckel 6 axialbeweglich eingesetzt, an dem in einer Nut 7 der Schutzbalg 5 befestigt ist.

Unter dem Deckel 6 liegt ein Abstufungskolben 8, der mit seiner Unterseite einen Druckwechselraum 9 des Bremsveriiils 1 als bewegliche Wand begrenzt und der an einem mittigen Rohransatz einen beweglichen Auslaßventilsitz 10 trägt. Ein Einlaßventüsitz U ist gehäusefest angeordnet und umgibt den beweglichen Ventilsitz 10. Beide Ventilsitze 10 und 11 sind zur Zusammenarbeit mit einem hülsenförmigen Ventilschließkörper 12 bestimmt, der von einer Ventilfeder 13 und dem Vorratsdruck beeinflußt wird, die bestrebt sind, den Ventilschließkörper 12 an dem Einlaßventüsitz 11 festzuhalten. Der Ventilschließkörper 12 befindet sich in einem Druckraum 14, der mit einer Gewindeanschlußbohrung 15 Verbindung hat, an die eine Druckluftzuführungsleitung 16 angeschlossen ist. Der Druckwechselraum 9 hat über einen Kanal 17 Verbindung mit einer Gewindeanschlußbohrung 18, an die eine Bremsleitung 19 angeschlossen ist, die zu nicht dargestellten Bremszylindern führt. Im Druckwechselraum 9 ist eine Feder 20 angeordnet, die bestrebt ist, den Abstufungskolben 8 gegen den Deckel 6 zu drücken.

Zwischen die an das Betätigungsgestänge 2 angeschlossene Druckhülse 3 und den Abstufungskolben 8 ist eine Abstufungsfeder 21 eingesetzt. Diese Abstufungsfeder 21 besteht aus Gummi oder gummiähnlichem Material und ist im wesentlichen hohlkegeiig ausgebildet. Sie berührt zwei Anlageflächen 22 und 23, die eine (22) davon befindet sich am Ventilbetätigungsgestänge 2

w und ist eine kegelige Druckscheibe 22' mit einem Flanschteil 24 und die andere (23) ist im Abstufungskolben 8 durch eine Anlageschulter dargestellt, die durch eine Hohlkehl-Ausnehmung 25 ergänzt wird.

Die Abstufungsfeder 21 ist in der F i g. 4 noch einmal

Vi für sich allein dargestellt. Es ist zu erkennen, daß sie im wesentlichen die Form eines Hohlkegels hat und an ihrer Mantelfläche einen Absatz 26 aufweist, der einen der Kegelbasis 27 benachbarten, größeren Durchmesserbereich 28 auf eine Verjüngung 29 abstuft. Der größere Durchmesserbereich 28 dient als zusätzlicher Anlegcteil der Abstufungsfeder 21 beim Zusammendrücken derselben; seine Hohe beträgt etwa 0.25 der Gesamthöhe der Abstufungsfeder. Außerdem ist der Durchmesser der Verjüngung 29 der Abstufungsfeder

h"i 21 gleich oder kleiner als der Innendurchmesser der ■Xbstiifungskolben-AnlagesciHilter 23.

Die Anlagefliiche 22 am Vcniilbetätigungsgcstänge 2 ist mit ihrer ke^elstumpfförmigen Druckscheibe 22' so

ausgebildet, daß deren Kegelhöhe in der Größe von 0,05 des Kegelbasisdurchmessers liegt. Dadurch ist gewährleistet, daß die Abstufungsfeder 21 zuerst in ihrer Mitte durchgedrückt und in die Ausnehmung 25 hineingedrückt wird und sich erst dann an den flanschten 24 anlegt. Der Flanschteil 24 ist beim Ausführungsbeispiel ein besonderer Teil, er kann aber auch einteilig mit der Druckscheibe 22' hergestellt sein.

Die Arbeitsweise der Abstufungsfeder wird nun insbesondere anhand der F i g. 1 bis 3 beschrieben:

In Bremi'.ösestellung nehmen die beweglichen Ventilteile die in der F i g. 1 gezeigte Lage ein. Das Auslaßventil 10/12 ist geöffnet und das Einlaßventil 11/12 ist geschlossen. Die an die Bremsleitung 19 angeschlossenen Bremszylinder sind über den Druckwechselraum 9 und durch den hülsenförmigen Ventilschließkörper 12 hindurch an Außenluft angeschlossen.

Wird gebremst, so bewegt das Gestänge 2 die Druckhülse 3 in das Bremsventil hinein. Über den Flanschteil 24 und die Druckscheibe 22' wird eine Kraft auf die Abstufungsfeder 21 ausgeübt. Die Abstufungsfeder erlaubt, zuerst sehr nachgiebig, der Druckhülse 3 einen großen Weg, ohne viel Kraft an den Abstufungskolben 8 abzugeben. Nach etwa 2 mm Hub legt sich der Auslaßventilsitz 10 am Ventilschließkörper 12 an, und die Außenluftverbindung der Bremszylinder ist abgeriegelt.

Bei weiterem Hub der Druckhülse öffnet sich dann unter weiterer Zusammendrückung der Abstufungsfeder 21 das Einlaßventil 11/12, und die Bremszylinder und der Druckwechselraum 9 gelangen unter Vorntsdruck. Der eingesteuerte Druck bewegt den Abstufungskolben 8 wieder etwas zurück, so daß das Doppelsitzventil 10, 11, 12 seine Mittelstellung oder Teilbremsstellung erreicht, wobei ein Druck von 2 bis 3 bar eingesteuert wird.

Wie die F i g. 2 zeigt, ist in dieser Teilbremsstellung die Abstufungsfeder 21 etwas verformt. Sie ist etwas in die Hohlkehlausnehmung 25 des Abstufungskolbens 8 eingedrungen, was durch den gleichen oder geringeren Durchmesser der Verjüngung gegenüber der Abstufungskolben-Anlageschulter 23 begünstigt wurde. Außerdem hat sie sich auch an der Anlagefläche 22 etwas verformt.

Jedoch hat die Verjüngung 29 nach wie vor keine « Berührung mit dem Abstufungskolben 8, so daß sich die äußere Reibung der Absiufungsfeder 21 nicht verändert. Bei weiterem Bremsen und beim Bremslösen in dieser Druckstufe zwischen 2 und 3 bar ist deshalb die Hysterese des Bremsventils 1 gleich Null.

In der Vollbremsstellung erreichen die beweglichen Ventilteile die Lage nach der F i g. 3. In dieser Lage ist die Abstufungsfeder 21 voll zusammengedrückt; das Einlaßventil 11/12 ist voll geöffnet. Der Flanschteil 24 hat sich an den Abstufungskolben 8 angelegt, so daß die Abstufungsfeder 21 kurzgeschlossen ist (vgl. Fig.5, waagrechter Kurvenverlauf bei 7 bar Druck).

Wie die F i g. 3 erkennen läßt, berührt aber auch bei dieser Krafteinwirkung auf die Abstufungsfeder 21 die Verjüngung 29 nicht den Abstufungskolben 8, so daß auch in dem Bereich von 3 bis 7 bar keine weitere äußere Reibung an der Abstufungsfeder 21 auftritt. Lediglich an der Anlagefläche 22 findet eine satte Anlage der Abstufungsfeder 21 statt, diese Anlage ist jedoch reibungsfrei. Auf diese Weise tritt auch in dem Druckbereich zwischen 3 und 7 bar kaum eine Hysterese auf.

Die Fig. 5 zeigt anhand eines Druckwegdiagramms den Druckverlauf beim Bremsen und beim Bremslösen. Es ist zu erkennen, daß der ansteigende und der abfallende Druck Kurven ergeben, die sich weitgehend decken. Dies gilt insbesondere für den Bereich zwischen

2 und 3 bar, einem Bereich, in dem sich die meisten Bremsungen abspielen. In diesem Bereich ist die Hysterese annähernd Null, so daß beim Übergang von Bremsen auf Bremslösen und umgekehrt kein Sprung am Bremsgestänge und damit am Pedal erfolgt. Dieser Vorteil wird durch die besondere Form der Abstufungsfeder 21 und durch ihre geringe Reibung in der Druckphase zwischen 2 und 3 bar erreicht, weil die Abstufungsfeder 21 dabei an ihrer Verjüngung 29 ohne Anlage bleibt.

Außerdem ist in der F i g. 5 zu erkennen, daß der Federweg vom Einsteuerbeginn bis zu einem Druck bis

3 bar verhältnismäßig groß ist. Damit ist eine gute Dosierbarkeit der Bremsung zu erreichen. Nach einem Federweg von etwa 6,5 mm füllt das Material der Abstufungsfeder 21 die Hohlkehlausnehmung 25 des Abstufungskolbens 8 voll aus. Von da an ist jeder weitere Federweg nur noch unter stark steigendem Kraftaufwand möglich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 2 5 59 751

1. Abstufungsfeder für pneumatische Ventile, insbesondere Bremsventile von Kraftfahrzeugen, mit einem über einen Absuifungskolben zu betätigenden Ein- und Auslaßventil, wobei die Abstufungsfeder aus Gummi oder gummiähnlichem Material besteht und im wesentlichen hohlkegeiig ausgebildet ist sowie zwei Anlageflächen hat, eine an einem Ventilbetätigungsgestänge und eine am Abstufungskolben, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstufungsfeder (21) an ihrer Mantelfläche einen Absatz (26) hat, der einen der Kegelbasis (27) benachbarten, größeren Durchmesserbereich (28) auf eine Verjüngung (29) abstuft, daß ferner der Bereich (28) mit dem größeren Durchmesser als zusätzlicher Anlegeteil der Abstufungsfeder (21) bei deren Zusammendrücken dient, daß weiterhin dessen Höhe etwa 0,25 der Gesamthöhe der Abstufungsfeder (21) beträgt und daß der Durchmesser der Verjüngung (29) der Abstufungsfeder (21) gleich oder kleiner als der Innendurchmesser einer Abstufungskolben-Anlageschulter (23) ist.

2. Abstufungsfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine an dem Ventilbetätigungsgestänge (2) befestigte, die zweite Anlagefläche aufweisende, kegelige Druckscheibe (22') bis zu einem die Endanlage der Abstufungsfeder (21) darstellenden Flanschteil (24) eine Kegelhöhe in der Größe von 0,05 ihres Kegelbasisdurchmessers hat.