DE2452128A1

DE2452128A1 - Reifen- bzw. schlauchventil

Info

Publication number: DE2452128A1
Application number: DE19742452128
Authority: DE
Inventors: Gregory Edward Wanstreet
Original assignee: BF Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1973-11-05
Filing date: 1974-11-02
Publication date: 1975-05-07
Also published as: CA1008763A; NL7414181A; BE821580A; FR2249783B1; GB1483629A; JPS5073308A; NO743961L; IT1024742B; FR2249783A1

Description

Μβϊ. Gok't^ch ls/ϊ'γ.

The Bo Ji¹. Goodrich Company, 500 South Main Street, Akron , Ohio 44 518, USA.

Reifen- "bzw. Schlauchventil

Die Erfindung betrifft ein Reifen- oder. Schlauchventil zum Aufpumpen von Reifen oder Schläuchen sowie zur Verhinderung eines zu starken Aufpumpens jnit anschliessendem Platzen äes Reifens oder Schlauches, während des Aufpumpens oder der .Fahrt.

Normale Reifen werden auf einen Sicherheitsbetriebsdruck aufgepumpt. Die Aufpumpvorrichtung kann jedoch eine Kapazität haben, durch die der Reifen zu stark aufgepumpt wirdο Hierdurch bestehen Gefahren für das Personal beim Aufpumpen des Reifens, wenn de# Reifen hierbei platzt. Das Ventil gemäss der Erfindung ist nützlich, um einen übermässigen Reifendruck zu verringern, welcher beim Aufpumpen entstanden ist.

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Es sind bereits Sicherheitsabblasventile bekannt, bei welchen die Ablassvorrichtungen in den Ventilschaft eingebaut waren. Derartige Konstruktionen sind jedoch in der Herstellung teuer und in der Einstellung und Bedienung schwierig. Infolgedessen wurden derartige Ventile nur in geringem Umfang verwendet. Bei den bekannten Ventilbauarten hatten.die Ventilschäfte eine grössere Länge, um den zusätzlichen Mechanismus unterzubringen. Hierdurch wurden die Ventile noch empfindlicher ge'gen Beschädigungen. Ferner war ein Problem, den Überdruck aus dem Keifen in dem Masse abzulassen, wie er der.Beseitigung des übermässigen Aufpumpens entsprach.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Reifen- oder Schlauchventiles, dessen Gesamtlänge im wesentlichen derjenigen eines Standa&dventiles entspricht, welches jedoch wesentlich stärker isto Das Ventilgehäuse trägt einen Aufpumpventilmechanismus und einen Druckablassmechanismus in getrennten Durchlässen. Beide stehen jedoch in Strömungsverbindung miteinander und mit dem Reifen- bzw«. Schlauchinneren durch eine gemeinsame Kammer im Ventilgehäuse. Durch Anordnung des Aufpumpventilkernes im einen Durchlass und des Druckablassmechanismus im anderen Durchlas's sind beide Mechanismen leicht und schnell zugänglich. Die relativen QuerschnitiEQächen des Aufpumpdurchlasses und des Abblasdurchlasses sind so gewählt, dass es unmöglich ist, den Reifen, auf einen stärkeren Druck aufzupumpen

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als er notwendig ist, um den Druckabblasmechanismus zu betätigen, selbst wenn die Druckquelle, z.B. der Druckschlau cn nicht von dem Aufpumpventil abgenommen ist, wenn der Druckabblasmechanismus betätigt wird.

Die AbblasöVffnung .wird von einem Verschlusskörper abgedeckt, der mit dem Druckabblasventil derart wirksam verbunden ist, dass er öffnet und schliesst, wenn das Druckabblasventil sich öffnet und schliesst.

Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in d^n Zeichnungen beispielsweise und rein schematisch dargestellt und zwar zeigen?

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des auf eine Radfelge montierten Reifenventiles mit zum Teil weggeschnittenen sowie im Schnitt dargestellten Teilen;

Fig. 2 einen Längsschnitt des Reifenventiles gemäss Fig. 1, wobei der Druckabblasmechanismus in der Schliessstellung dargestellt ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Teiles des Reifenventiles gemäss Fig. Λ und 2, wobei der Druckabblasmechanismus und die Abblasöffnung in der geöffneten Lage dargestellt sind und

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Fig, 4 eine Schnittansicht längs der Linie 4 - 4 in Fig. 2.

Gemäss Fig. 1 ist die Reifenventileinheit 10 auf einem Felgenrand 11 befestigt. Sie hat ein zylindrisches Aufpumpgehäuse 12 und ein zylindrisches Druckabblasgehäuse 1J. Beide Gehäuse gehen von einem gemeinsamen Ventilkörper 14 aus'. Durch eine Bohrung 16 in der Radfelge 11 erstreckt sich ein Gewindeschaft 15 zur Aufnahme einer Mutter 17, um den Ventilkörper 14 an der Felge 11 zu "befestigen«

Gemäss Fig. 2 liegt zwischen der Mutter 17 und der Felge eine Federscheibe 18 und zwischen dem Ventilkörper 14 und der Felge 11 eine Dichtungsscheibe 19 aus gummiartigem Material. Der Schaft 15 kann an der Felge 11 auch auf andere Weise, beispielsweise durch einen Gummischnappverschluss befestigt werden.

Das zylindrische Aufpumpgehäuse 12 hat einen Aufpumpdurchlass 22, welcher sich vom äusseren Ende 23 zum inneren Ende 24 des Gehäuses erstreckt und in welches der Ventilkörper 14 eingesetzt ist. Das äussere Ende 23 des Aufpumpgehäuses 12 ist mit Gewinde versehen und hat eine Öffnung 25 zum Anschluss einer Druckleitung, z_TB. eines Luftschlauch.es, welcher mit einem Kompressor oder einem Behälter mit Druckluft oder einem anderen geeigneten Gas

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verbunden ist. Der Ventilkern 26 bekannter Bauart ist in die Aufpumpbohrung 22 eingeschraubt, um das Aufpumpmedium vom äusseren Ende 23- zum inneren Ende 24 des Gehäuses 12 su führen und zu verhindern, dass das Aufpumpmedium in eine andere .Richtung strömt.

Eine Aufpumpöffnung 27 am inneren Ende 24 des Aufpumpgehäuses 12 bildet eine Zuleitung für das Aufpumpmedium zur Kammer 28 im Ventilkörper 14. Der Schaft 15 weist einen Durchlass 29 auf, um das Aufpumpmedium aus der Kammer. 28 durch den Durchlass~32 dem Inneren des Reifens (nicht dargestellt) auf der !Felge 11 zuzufüJaren.

Das zylindrische Druckabblasgehäuse 13 liegt neben dem Aufpumpgehäuse 12 und ist mit seinem Ende 33 in den Ventilgehäusekörper 14 eingesetzt. Das Druckabblasgehäuse hat eine Bohrung 34, welche vom äusseren Ende 35 zu einem Ventilsitz 36 in der Nähe des Endes 33 des Gehäuses 13 verläuft.

Die Druckabblasbohrung 34 steht über eine Bohrung 54 mit der Kammer 28 in Verbindung. Zwischen den Bohrungen 54 und 34 ist ein Druckablassventilmechanismus 37 angeordnet. Die Bohrung 34 führt durch die Auslassöffnung »47 ins freie.

Der Druckablassventilmechanismus 37 ist in der Bohrung 34 hin- und herbeweglich gelagert» Der Mechanismus hat einen Kolben 38 mit einer Stirnfläche 39, welcher der Kammer 28 im Ventilgehäuse 14 zugewandt ist. Auf der vorzugsweise etwas versenkt liegenden Fläche 39 ist eine Dichtung-42 aus gummiartigem Material befestigt, welche mit dem Ventilsitz 36, einem radialen Absatz 12, eine Abdichtung bildet. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, hat der Kolben 38 in seiner zylindrischen Aussenflache Längsnuten 43, damit das Aufpumpmedium durch die Druckablassbohrung 34- strömen kann, wenn der
Druckablassventilmechanismus 37 geöffnet ist.

Auf der der Dichtung 42 gegeiiberliegenden Seite des Kolbens 38 befindet sich in diesem ein Hohlraum 44 zur Aufnahme einer Schraubenfeder 45, welche sich gegen das äussere Ende 35 des Druckabblasgehäuses 13 erstreckt. Eine Sternscheibe 46 (Fig. 2 und 3) wird durch das äussere Ende 35
des Gehäuses 13 eingeführt und erfasst die Schraubenfeder 45 in einer vorbestimmten Stellung, um die gewünschte Kraft auszuüben, damit die Dichtung 42 des Kolbens 38 gegen den Ventilsitz 36 gedrückt wird» Die Sternscaeibe 46 ist so ausgebildet, dass sie in Eingriff mit der Wandung der u.bblasbohrung 34 steht und die Schraubenfeder 45 zusammengedrückt hält.

Eine Abblasöffnung 47 ist am äusseren.Ende 35 des Druck-

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abblasgehäuses 13 angeordnet, um das Druckmedium aus der Druckabblasbohrung 34 ins Ereie ströemen zu lassen.

Ein Verschlusskörper 48 für die Abblasöffnung 47 ist beweglich angeordnet, sodass er von der'Abblasöffnung abhebt, wenn der Kolben 38 sich aus seiner Schliessstellung, in der die Dichtung 42 des Kolbens 38 auf dem Ventilsitz 36 liegt, in die geöffnete Stellung bewegt, weil der Überdruck abgeblasen wird. Der Verschlusskörper 48 ist an einer Betätigungs- oder Stützstange 49 befestigt, die sich nach aussen von einem Grundkörper.-50 weg erstreckt, der im Inneren einer Ausnehmung 44 des Kolbens angeordnet ist. Der Grundkörper 50 wird in die Ausnehmung vor dem Einsetzen der leder 45 eingelegt, wodurch die Feder 45 als ein Halteteil für den Grundkörper dient. Nachdem die Feder 45 und die Sternscheibe 46 eingesetzt sind, wird der Verschlusskörper 48 auf die Betätigungsstange 49 aufgesetzt.

Der Verschlusskörper 48 lässt sich auf der Betätigungsstange 49 durch jedes geeignete Halteteil 51 befestigen. Im Betrieb kann die Betätigungsstange 49 über den Verschlusskörper 48 gestossen werden, um eine Verlängerung zu schaffen, die nicht durch die Öffnung in dem Verschlusskörper greift. Andererseits kann ein gesondertes Halteteil vorgesehen werden, um den Verschlusskörper 48 an der Betätigungsstange 49 sicher zvl befestigen. Vorzugsweise

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wird der Halteteil dicht bei oder in Kontakt mit der Aussenfläche des Verschlusskörpers 48 angeordnet, sodass der Verschlusskörper 48 ein wirksames Hindernis für Fremdstoffe darstellt, die sonst in die Abblasöffnung eindringen könnten. Im Betrieb besteht ein nachgiebiger Eeihsitz zwischen der Wand der Betätigungsstange und der Bohrung im Verschlusskörper, der aus einem Kunststoff gefertigt werden kann. Vorzugsweise wird ein halbfester, elastischer Werkstoff verwendet. Wenn die Passung zwischen der Betätigungsstange und der Bohrung in dem Verschlusskörper zu gross wird, arbeitet das Ventil noch zufriedenstellend, aber kleine Mengen von Fremdstoffen können eindringen,,

Verschiedene Gestaltungen der zusammenwirkenden Oberflächen des VerschliEskörpers und der Abblasöffnungen können vorgesehen werden, so lange wie wirksam das Eindringen von Fremdstoffen verhindert wird. Auch dort sollte eine Störung zwischen dem Verschlusskörper 48 und der Abblasöffnung 47 nicht auftreten, da dies der Bewegbarkeit des Verschlusskörpers einen Widerstand entgegensetzen würde. Dieser Widerstand würde den Abblasdruck erhöhen, für den das Ventil und die Feder eingestellt bzw. bestimmt sind.

Am inneren Ende 53 des Druckabblasgehäuses 13 ist eine Öffnung 54 vorgesehen, um die Bohrung 34 mit der Kammer

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zu verbinden. Gemäss Fig. 2 hat der Aufpumpdurchlass 27 eine kleinere Querschnittsfläche als der Abblasdurchlass 54. Dies ist wichtig, um sicherzustellen, dass der Abblasmechanismus ausgelöst wird, wenn das Aufpumpen einen bestimmten Wert überschreitet.

Die Fläche an der Stirnseite 39 des Kolbens 38 ist in geschlossener Stellung kleiner als die wirksame Kolbenfläche bei geöffnetem Ventilmechanismus. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass der Durchmesser der Bohrung 34 grös-

ser ist als der Durchmesser des Durchlasses 54- und der Durchmesser des Ventilsitzes 36. Der Durchmesser oder die Querschnittsfläche des Durchlasses 54 bestimmt die wirksame Querschnittsfläche der Stirnseite 39, auf welche der Äufpumpdruck wirkt, wenn das Abblasventil geschlossen ist. Wie ersichtlich, übergreift die Dichtung 42 den Ventilsitz 36. Wenn jedoch die Fläche 39 vom Ventilsitz 36 fortbewegt wird, so wird die gesamte Querschnittsfläche an der Stirnseite des Kolbens 38 wirksam. Die gesamte Nettoquerschnittsflä'che der Stirnseite 39 des Kolbens 38 ist grosser als die Querschnittsfläche des Durchlasses 54. Demgemäss ist die Gesamtkraft, die bei geöffnetem Mechanismus auf den Kolben 38 wirkt, grosser als bei geschlossenem'Mechanismus für einen bestimmten Druck in der Kammer 28 und dem Durchlass 54. Daraus folgt, dass das Druckablassventil bei einem niedrigeren Druck offen bleibt als er erforderlich ist,

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um das Ventil zu öffnen.

Die Abblas- bezw. Schliesseinrichtung trägt zu diesem Druckunterschied bei.

Der Aufpumpdurchlass 27 und der Abblasdurchlass 54 befinden sich auf der einen Seite der Kammer 28, während der Durchlass 32 zum Reifen sich auf ihrer anderen Seite befindet und eine direkte St/o^mung des Aufpumpmediums während des Aufpumpens in den Reifen sowie auch eine direkte Strömung das Aufpumpmediums vom Reifen in die Abblasöffnung 34 im Falle des zu starken Aufpumpens gestattet„ Diese Bauart verringert ferner die Möglichkeit einer Betätigung des Druckablassventilmechanismus 37. als Fo^ von Druckstössen beim Aufpumpen des Reifens.

Die Ventileinheit 10 kann aus einzeln hergestellten Gehäusen 12 und 13 sowie 14 zusammengesetzt und dann zu einer Einheit zusammengeschweisst oder -gelötet werden. Die Einheit 10 kann ferner auch aus einem Stück durch Giessen oder Schmieden hergestellt werden. In Jedem Fall liegen die Gehäuse 12 und parallel und bilden eine verstärkte Konstruktion, die den harten Beanspruchungen des Strassenverkehrs widersteht. Ferner ist die Aufpumpbohrung 27 leicht zugänglich durch die Öffnung 25 und die Druckabblasbohrung 34 durch die Abblasöffnung 47, sodass sowohl der Ventilkörper 26 als auch der Druckablassventilmechanismus 37 leicht gehandhabt und eingestellt werden können«

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Beim Montieren wird die Ventileinheit 10 mit ihrem Schaft 15 in das Felgenloch 16 eingesetzt und die Mutter 17 aufgeschraubt und angezogen.

Die auf die wirksame■Querschnittsfläche an der Stirnseite des Abblaskolbens wirkende Kraft überwindet die Federkraft der Feder 45, um den Kolben vom Ventilsitz 36 abzuheben und dadurch das Aufpumpmedium durch die Nuten 43 strömen zulassen. Alsdann wird der Verschlusskörper 48 angehoben und öffnet die Abblasöffnung 47, sodass das Aufpumpmedium ins Freie entweicht. Infolge des' Unters chaeles in den wirksamen Kolbenquerschnittsflächen der Dichtung 42 bei offenem und geschlossenem Ventil ist ein höherer Druck erforderlich, um den Druckablassventilmechanism.us 37 zu betätigen als um ihn in seiner Abblasstellung zu halten.

Dieser Unterschied des Öffnungs- Schliessdruckes wird ferner dadurch erhöht, dass das Medium entweicht und dabei gegen die Unterseite des VerschliKkörpers 48 stösst, wodurch eine zusätzliche Kraft entsteht, die die Feder 48 beaufschlagt, wenn das Ventil geöffnet ist. Wenn der Druckabblasmechanismus betätigt wird, trifft das ausströmende Medium gegen die nach innen gerichtete Fläche des Verschlusskörpers 48, und da der Grundkörper 50 wirksam mit dem Ende der ieder 45 durch die Betätigungsstange 49 verbunden ist, dient die ausströmende Luft dazu, um die Feder noch weiter zusammen-

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zudrücken. Demgemäss bleibt der Druckabiassventilmechanismus 37 so lange offen, als der Druck im Reifen bis auf einen vorbestimmten Wert unterhalb des Druckes absinkt, der zur Betätigung des Α^Ί- blasventiles nötig ist« Das tatsächliche Verhältnis zwischen dem Öffnungsdruck und dem geringeren Druck, bei welchem das Ventil schliesst, wird in den .meisten Fällen durch zwei Faktoren bestimmt, nämlich durch den Unterschied in den wirksamen Kolbenflächen bei offenem und bei geschlossenem Ventil und der Kraft, die auf den Verschlusskörper 48 durch das Auftreffen des aussströ-menden Mediums ausgeübt wird, das auf den Kolben in Öffnungsrichtung drückt.

Bei Betätigung des Druckablassventilmechanismus 57 strömt das Aufpumpmedium so lange durch die Bohrung 34, bis die Feder 45 den Kolben 38 in seine Schliesslage drückt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kehrt der Kolben 38 in seine Schliesslage zurück, wenn der Druck des Aufpumpmediums etwa auf 80% des Druckes abgesunken ist, welcher notwendig ist, um das Ventil zu öffnen* Demgemäss bleibt in den meisten Fällen das Ablassventil in seiner Abblasstellung offen, bis die Aufpumpleitung vom Aufpumpgehäuse 12 getrennt wird. Wenn beispielsweise die Druckquelle für das Aufpumpmedium einen Druck von 10kg/cm hat, so wird der Abblasmechanismus bei einem Druck von P.,8 kg/qm geöffnet und schliesst sich bei einem Druck von 2,6 kg/cm2, wenn das Aufpumpgehäuse

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12 von. der Druckquelle getrennt wird. Dasselbe Ventil bleibt dauernd bei 3>Ί kg/cm offen, sodass der _tufpumpdruck im angeschlossenen Seifen niemals den Wert von

3,1 kg/cm überschreiten kann. Ohne den Einfluss des Verschlusskörpers 4-8 erfordert das gleiche Ventil einen Druck von etwa 3»9 kg/cm", um voll zu öffnen. Somit ergibt sich als Unterschied, dass ohne den Verschlusskörper an der Abbl as öffnung gemäss dieser Erfindung, der mit dem Druckabblasventil verbunden ist, ein Druck von etwa

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3,9 kg/cm "bei entsprechender Einstellung erforderlich ist, um das Ventil dauernd offen zu halten.

Die Sternscheibe 46-, welche die Wandung der Bohrung erfasst, ist an einer vorbest&mten Stelle angeordnet, um die Federkraft zu bestimmen, welche erfordex\Lich ist, um die richtigen Öffnungs- und Schliesskräfte für den Ventilmechanismus 37 zu erhalten. Der Verschlusskörper schützt den Druckablassmechanismus 37 vor Schmutz und fremdstoffen während des Betriebes, ohne die Wirkungsweise des Ventilmechanismus zu behindern.

Es ist allgemein üblich, fieifen aufzupumpen, ohne einen Ventilkern zu benutzen, um die Aufpumpzei^ zu verkürzen. Aus diesem Grunde sieht das Ventil gemäss·der.Erfindung eine Aufpumpbohrung 27 von solcher Grosse vor, dass der Durchfluss auf das Mass beschränkt wird, welches zulässig

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wäre, wenn ein Ventilschaft vorhanden wäre.= Dieser verengte Durchlass Z] ist ferner besonders erwünsiit "bei zusammenfaltbaren Schläuchen, welche in zusammengefaltetem Zustand geformt werden und" daher eine grössere Rückdruckkraft haben als die üblichen Reifen«= faltbare Er sat ζ sohl au ehe .werden meist durch tragbare Druckflaschen gefüllte Es ist daher "besonders'wünschenswert, einen Druckäblassventilmechanismus zu haben, welcher da's iüfpumpmedium zurückhält, nachdem der Druck sich igeg'en.dös verringerten Zuflusses aus dem "Druckgefäss verringert hat=, .Der Reifenventilmechanismus gemass der Erfindung kann' für alle Reifen- und Schlaucharten und auch für Bruckgefässe verwendet werden, wo das Problem von zu starSem Aufpumpen besteht_o

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Claims

Ansprüche

1.) Reifen- "bzw. Schlauchventil mit einer Ventil einrichtung zum Aufblasen und einer Ventileinrichtung" zum selbsttätigen Entleeren' sowie mit einem eine Ventilkammer aufweisenden Ventilkörper, dadurch gekennzeichnet, dass eine in das Freie führende Abblasöffnung (47) vorgesehen ist, die über Verbindungskanäle mit der Ventilkammer (28) in Verbindung steht, dass ein zum Entleeren dienender Ventilmechanismus vorgesehen ist und einen hin- und hergehenden Kolben (38) umfasst, der in einer zur Abblasöffnung (47) führenden, einen als Dichtungssitz dienenden Absatz aufweisenden Bohrung (34) angeordnet ist, dass der Kolben (38) in der Schliesstellung auf dem Dichtsitz bzw» der Dichtfläche (36) aufsitzt und einen Querschnitt aufweist, der grosser ist als der Querschnitt der von dort zur Ventilkammer (28) führenden Entleerungsbohrung (54), dass der Kolben (38) mit dem Dichtsitζ zusammenwirkende Dichtungsmittel (42) an seiner Stirnfläche trägt, dass eine Einrichtung vorgesehen ist, die den Kolben (38) auf den Dichtsitz zum Abschliessen der Entleerungsbohrung (54) drückt und dass ein Verschlusskörper (48) für die Abblasöffnung (47) vorgesehen ist, der wirksam mit dem zum Entleeren dienenden Ventil-

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mechanismus verbunden ist, um die Abblasöffnung (47) entsprechend der Stellung des Ventilmechanismus zu verschliessen bzw. zu öffnen.

2.-Reifenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (48) in die Bohrung (34) hineinreicht <>

3· Reifenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Betätigungsstange (49) von dem Kolben (38) zu dem Verschlusskörper (48) erstreckt und dass der Verschlusskörper (48) an der Betätigungsstange (49) befestigt ist«,

4. Reifenventil nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, dass an einer genau definierten Stelle in der den Kolben (3&) aufnehmenden Bohrung (34) ein Anschlag (46) vorzugsweise in Form einer Sternscheibe für eine sich ferner am Kolben (38) abstützende leder (45) vorgesehen ist.

5ο Reifenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sternscheibe (46) eine Durchtrittsöffnung für die Betätigungsstange (49) aufweist, deren dem Verschlusskörper (48) abgewandtes Ende mit einem Grundkörper 50 auf dem Kolben (38) in einer Vertiefung (44) aufliegt. ]

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'... u-:'if enventil noch .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dpys der Grund körper (]?0) am Kolben (;k'; befeyrigt

7· '-reifenventil nach iiriopruch 1, dadurch rjekennzeichnet, u.-i.is eier '-'/ttm Entleerei' dienende Ventil me chanismus grallel zu dem sum füllen dienenden Ventilmechanismus angeordnet ist und dass "beide Einrichtungen mit der Ventilkammer (;.:β) in Verbindung stehen.

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