DE2504684A1

DE2504684A1 - Druckmittelbetaetigbares relaisventil fuer kurze ansprechzeiten

Info

Publication number: DE2504684A1
Application number: DE19752504684
Authority: DE
Inventors: Adolf Bablitzka; Helmut Dipl Ing Mrosek
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Priority date: 1975-02-05
Filing date: 1975-02-05
Publication date: 1976-08-19
Also published as: SE7600548L; HU170588B; FR2300280A1

Description

27.1.1975 TP-hä - 1225 "

KNORH-BREMSE GMBH, 8000 München 40, Moosacher Straße

Druckmittelbetatigbares Relaisventil für kurze Ansprechzeiten

Die Erfindung betrifft ein druckmittelbetatigbares Relaisventil für kurze Ansprechzeiten, mit einer steuerdruckbeaufschlagten Steuerkammer, die durch eine fest im Ventilgehäuse eingespannte Membran von einer mit einem Druckverbraucher verbundenen Ventilkammer getrennt ist, und mit einem Doppelventilteller, von dem der erste Ventilteller mit einem Ventilsitz auf der Membran zusammenwirkt, wodurch ein die Steuerkammer und die Membran durchsetzender, zentraler Auslaßzylinder, der zur Atmosphäre führt, gegen die Ventilkammer abgedichtet wird und der zweite starr mit dem ersten verbundene Ventilteller im Zusammenwirken mit einem gehäusefesten Ventilsitz die Ventilkammer gegen eine mit Druckmittel beaufschlagte Kammer abdichtet.

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Es sind bereits tfelaisventile der vorstehend genannten Art bekannt, die insbesondere für elektropneumatisch^ ülockierschutz-Steuerungen an druckmittelbetätigten Fahrzeug-Bremsanlagen verwendet werden. Da die Blockiervorgänge sehr rasch ablaufen, müssen auch diese !Relaisventil e eine entsprechend rasche Drucksteuerung erlauben.

Um dieses Ziel zu erreichen, wurde bei einem .Relaisventil der eingangs bezeichneten Art bereits vorgeschlagen (Patentanmeldung P 24 03 675.7) an der Mem- ^ i bran einen die Steuerkammer durchsetzenden, zentralen Ausiaßzylinder anzusetzen. Die Verbindung zwischen Membran und Auslaßzylinder soll druckdicht ausgebildet sein.

Um die Öffnung herum, welche das Ende des Auslaßzylinders in der Membran bildet, soll ein Ventilsitz angeordnet sein, der mit einem Ventilteller des Doppelventiltellers zusammenwirkt. Bei einer Druckveränderung des Steuerdrucks stellt sich die Membran jeweils in eine neue, dem Kräftegleichgewicht entsprechende Lage ein. Der im Gehäuse dichtend geführte Auslaßzylinder muß zwangsläufig der Bewegung der Membran folgen.

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Durch die an der Dichtung auftretenden Reibungskräfte findet ein ständiger Verschleiß statt, der schließlich zu einem Undichtwerden der Steuerkammer führen kann. Da bei jedem Ansprechen der Membran die Haftreibung des in der Dichtung geführten Zylinders überwunden werden muß, treten nachteilige Hystereseeffekte auf.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung,das bekannte Relaisventil so zu verbessern, daß bei der Bewegung der Membran keine Gleitreibung auftritt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Membran am Auslaßzylinder zu einer Manschette eingestülpt ist, deren Randwulst die gehäusefeste Dichtung des Auslaßzylinders gegen das Ventilgehäuse und die Steuerkammer bildet. Damit wird erreicht, daß sich die Membran auch bei kleinen Druckdifferenzen zwischen Ventilkammer und Steuerkammer entsprechend einstellen kann, ohne daß erst ein gewisser Schwellenwert zur Überwindung der Haftreibung einer Gleitdichtung vorhanden sein muß. Die Membran spricht daher unmittelbar auf Ver-

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änderungen des Steuerdrucks an und zeigt wesentlich verringerte Hystereseeigenschaften.

Da der obere, zweite Ventilteller des Doppelventiltellers auf einem gehäusefesten Ventilsitz aufliegt, ist die Stellung des mit dem zweiten Ventilteller verbundenen ersten Ventiltellers dadurch fixiert. Über die Stellung des ersten Ventiltellers kann das Volumen der Steuerkammer und auch die Ruhestellung der Membran in Grenzen verändert werden, da die Membran mit dem auf ihr befindlichen Ventilsitz an dem Ventilteller anliegt. Die erwähnten Grenzen werden im wesentlichen durch in der Membrane bei einseitig verlagerter Buhestellung auftretende, das Schaltverhalten des Helaisventils ungünstig beinflussende Spannungen gegeben. Im Hinblick auf die erforderlichen kleinen öffnungshübe müssen bei der Herstellung der beiden durch einen Schaft^verbundenen Ventilteller enge Toleranzen gewahrt werden. Große Toleranzen würden die Konstanthaltung des Steuervolumens beeinträchtigen, die für eine optimale .Funktion eines schnell wirkenden Relaisventils unbedingt erforderlich ist.

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Zur Vermeidung enger Toleranzen bei der Herstellung und zur nachträglichen Optimierung des Steuervolumens ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Abstand zwischen den Ventiltellern mittels einer Schraubverbindung einstellbar auszugestalten. Vorzugsweise kann mit einem geeigneten Werkzeug eine Verdrehung des Schaftes auch nach erfolgtem Zusammenbau des Ventils durch den Auslaßzylinder hindurch erfolgen. Damit kann anhand der Betriebsgrößen des Ventils eine Optimierung des Steuervolumens vorgenommen werden.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Nachstehend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben.

Die Figur zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ventil.

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Im Inneren des durch einen Hingflansch 1 abgeschlossenen, glockenförmigen Ventilgehäuses 2 befindet sich eine Ventilkammer 4, die mit dem Druckmittelverbraucher, beispielsweise dem Bremszylinder einer Radbremse von Straßenfahrzeugen verbunden ist. An einer Gehäuseschulter ist mittels Schrauben ein Hing 6 befestigt, der den Ventilsitz 8 für ein Einlaßventil 10 bildet, welches eine gammer 12 von der Ventilkammer 4 abdichtet. Die Kammer 12 ist über eine nicht gezeigte Leitung mit einer Druckmittelquelle, bei Verwendung des Relaisventil in der erwähnten Blockierschutz-Steuerung mit einem Bremsventil verbunden, welches je nach seiner Stellung den Bremsdruck bestimmt.

Zwischen dem Hingflansch 1 und dem Ventilgehäuse 2 ist eine ringförmige Membran 14 mit ihrem äußeren Randwulst so eingespannt, daß sie eine Steuerkammer 15 von der Veiitilkammer 4 abteilt. Der Ringflansch 1 wird zentral von einem mit ihm starr verbundenen Auslaßzylinder 20 durchsetzt, dessen oberer Hand sich im Bereich der Ventilkammer 4 befindet. Die Membran 14 ist an der

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äußeren Wandung des Auslaßzylinders 20 zu einer Manschette 17 eingestülpt, die in einem .Randwulst 19 endet. Der Bandwulst 19 wird durch eine entsprechend nach innen gerichtete Schulter des Hingflansches 1 verspannt. Auf der der Ventilkammer 4 zugekehrten Seite der Membran ist ein starrer Ring 16 mit einem nach oben stehenden vertikalen Flansch 18 befestigt. Die Oberkante des vertikalen .Flansches 18 ragt weiter in die Ventilkammer hinein als das obere Ende des mit Spiel in ihn eingreifenden Auslaßzylinders 20. Die Oberkante des vertikalen Flansches 18 bildet einen im Durchmesser dem Ventilsitz 8 gleichen Ventilsitz für ein Auslaßventil 22, durch dessen großen Öffnungsquerschnitt die Ventilkamaer 4 über ein schmutzabweisendes Membran-Bückschlagventil 24 in die Atmosphäre entlüftet werden kann. Auf der der Steuerkammer 15 zugekehrten Seite der Membran können ringartige Verstärkungsbleche 26 befestigt sein.

Auf dem durch die Oberkante des vertikalen Flansches 18 gebildeten Ventilsitz ruht ein erster Ventilteller 28. Der Ventilteller 28 wird von einem mit einem Außen-

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gewinde ν erb eh en en Hohr 30 getragen. Das Eolir 30 ist mit einem mit Innengewinde versehenen Hohr 32 verschraubt, das einen nach außen ragenden Flansch trägt, der als zweiter Ventilteller 3^ ausgebildet ist und mit dem Ventilsitz 8 das Einlaßventil 10 bildet. Das ßohr 32 setzt sich über den Ventilteller 34 nach oben fort und trägt an seinem oberen Außenrand eine Dichtung 36, die in einem nach unten ragenden, zylindrischen .Kragen des Gehäuses 2 gleitet. Der Kragen 38 entspricht in seinem Innendurchmesser dem Durchmesser des Ventilsitzes 8. Die mit Druckmittel beaufschlagte Kammer wird durch den Hingraum zwischen Kragen 38, Gehäuse und Verlängerung des Rohres 32 gebildet und ist durch das Einlaßventil 10 von der Ventilkammer 4 getrennt. Das Hohr 32 weist in Höhe des Ventiltellers 34- einen nach innen ragenden Flansch auf, der in einem kurzen vertikalen Rohrstutzen 40 endet. Der nach innen ragende ü'lansch bildet ein Widerlager für eine Feder 42, welche den Doppelventilteller 28, 3^ ständig in Schließrichtung des Einlaßventils 10 belastet. Der obere Band der

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Verlängerung des .Rohres 32 kann mit einem Vorsprung. versehen sein, der hinter eine gehäusefeste Eippe 46 greift, wodurch eine Drehung des Ventiltellers 34 bzw. des Rohres 32 verhindert wird. In dem Rohrstutzen 40 gleitet dichteud ein von einer Düse 48 durchbrochener Kolben 50, der den oberen Abschluß des Rohres 30 bildet. Von dem Gehäuse 2, der Innenwandung der Verlängerung des Rohres 32, Rohrstutzen 36 und Kolben 50 wird eine Kammer 52 umschlossen, die über Düse 48, das Innere von Rohr 30 und durch den Auslaßzylinder 20 ständig mit dex· Atmosphäre in Verbindung steht und im allgemeinen eine Druckmittel-Entlastung der Ventile 10 und 22 bewirkt.

Die Steuerkammer 15 steht über eine nicht gezeigte Leitung mit einer Steuerdruckquelle, beispielsweise mit einer Vorsteuerkammer in Verbindung, die von einem Magnetventil überwacht an das erwähnte Bremsventil bzw. einen Auslaß anschließb&r ist. Nach dem Beispiel ist in nicht erregter Stellung ^^s Magnetventils besagte Vorsteuerkammer ständig mit Kammer 12 verbunden, während bei erregtem Magnetventil Kammer 12 von der Vorsteuer-

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kammer abgetrennt und mit Kammer 52 verbunden wird.

Die Arbeitsweise des Ventils, eingeordnet in die erwähnte Blockierschutz-Steuerung, ist wie folgt: In normaler Betriebsstellung, d.h. bei nicht betätigter Bremse, ist das nicht gezeigte Bremsventil geschlossen und Kammer 12 entlüftet. Über die nicht gezeigte Vorsteuerkammer und deren Verbindung mit der Steuerkammer 15 ist diese ebenfalls entlüftet. Über Auslaßventil 22 hat sich mit der Ventilkammer 4 ebenfalls Druckgleichheit hergestellt, d.h. der Druckmittelverbraucher, z.B. ein Bremszylinder ist ebenfalls drucklos. Bei Betätigung des Bremsventils wird Kammer 12 entsprechend belüftet und ebenso Steuerkammer 15. Durch die Druckdifferenz zwischen Steuerkammer 15 und Ventilkammer 4 wölbt sich die Membran 14 nach oben und schiebt über Ventilsitz 18 den Doppelventilteller 28, 34 nach oben, so daß Ventilteller 34- von seinem Sitz 8 abgehoben wird und Druckmittel von Kammer 12 in die Ventilkammer 4 und von dort zum Verbraucher strömen kann. Das Einlaßventil 10 bleibt so lange geöffnet, bis infolge

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Druokgleichheit zwischen Steuerkammer 15 und Ventilkammer 4 die Membran 14 durch ihre Elastizität wieder in die Kuhestellung zurückgezogen wird, was ein Schließen von Einlaßventil 10 zur Folge hat. Wird der Bremsdruck über das Bremsventil vermindert, wird Kammer 12 entsprechend entlüftet und über die nicht gezeigte Leitung auch Steuerkammer 15- Die Druckdifferenz zwischen Ventilkammer 4 und Steuerkammer 5 bewirkt ein Niederdrücken der Membran 14 und damit ein öffnen des Auslaßventils 22, über dessen großen Öffnungsquerschnitt Ventilkammer 4 bzw. die Leitung zum Druckmittelverbraucher, z.B. dem Bremszylinder entlüftet" wird. Das Auslaßventil 22 bleibt so lange geöffnet, bis sich infolge Druckgleichheit zwischen Ventilkammer 4 und Steuerkammer 15 die Membran infolge ihrer Hückstellkraft wieder in die Ruhelage zurückbewegt und damit das Auslaßventil 22 schließt. Die gleiche Arbeitsweise liegt beim Lösen der Bremse vor. Die Ventile 10 und 22 sind hierbei pneumatisch entlastet.

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Kommt es jedoch infolge des Blockierens eines ßades zu einer Erregung des nicht gezeigten Magnetventil Sjwird die nicht gezeigte Vorsteueirkammer von Kammer 12 abgetrennt und die Steuerkammer 15 über die nicht gezeigte Leitung, die Vorsteuerkammer, Raum 52, Düse 48 und Auslaßzylinder 20 entlüftet. Durch den Staudruck des ausströmenden Druckmittels und die Kückstellkraft der Feder 42 wird unter Störung der Druckentlastung des Ventils 10 der im allgemeinen zu Beginn dieses Vorganges vom Ventilsitz 8 abgehobene Ventilteller 34 schlagartig auf seinen Sitz 8 gedruckt und das Einlaßventil zur Veiitilkammer 4 geschlossen. Gleichzeitig bewegt sich die Membran 14 infolge der Druckdifferenz zwischen Steuerkammer 15 und Ventilkammer 4 nach unten und öffnet den großen Querschnitt des Auslaßventils 22, über das die Leitung zum Verbraucher entlüftet wird. Die Öffnung des Auslaßventils 22 wird durch die Beschleunigung, die der Ventilteller 22 der Membran über den Ventilsitz 18 erteilt, noch unterstützt.

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Wird nun das Jj'ahrzeugrad aufgrund der Druckabseiikung im Bremszylinder wieder beschleunigt, bo schaltet das nicht gezeigte Magnetventil wieder um, so daß aus Raum 12, der während der vorher beschriebenen, übergroßen Radverzögerung dauernd unter Druck stand, über das nun geöffnete Magnetventil, die Vorsteuerkammer und die Verbindungsleitung; Druckmittel in die Steuerkammer 15 eingeepeist wird. Hierdurch wird unter der Wirkung des ansteigenden Druckes die Membran 14 in Richtung Ventilkamnier 4 nach aufwärts bewegt, bis die Membran 14 bzw. der Ventilsitz 18 am Ventilteller 28 zur Anlage kommt und die Ventilkammer 4 gegen die Atmosphäre absperrt. Durch den in der Steuerkammer 15 anstehenden Druck wird die Membran 14 weiter nach aufwärts bewegt, wobei der Doppelventilt eil ei* 28, 3^· diese Aufwärtsbewegung zwangsläufig mitmacht und Ventilteller 34 des Einlaßventils 10 von seinem Ventilsitz 8 abgehoben wird. Dabei strömt Druckmittel aus Raum 12 in die Ventilkammer 4 und damit in die Leitungen zum Verbraucher, so lange, bis zwischen Steuerkammer 15, Ventilkammer4und Raum 12 Druckausgleich hergestellt ist, wobei sich gleichzeitig

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ein Kräftegleichgewicht an der Meinbx'an 14 einstellt und diese durch ihre Zugelastizität wieder abwärts in ihre Ruhelage gezogen wird, was eine Schließung des Einlaßventils 10 zur Folge hat. Bei einer neuerlichen,übergroßen Bremsverzögerung würde sich der vorher beschriebene Vorgang wiederholen.

Die von den Magnetventilen überwachte Vorsteuerkammer, die bei. Bedarf Steuei-kammer 15 von Kammer 12 abschließt und über Raum 52 und Düse 48 entlüftet, kann auch durch eine direkte Belüftung von Steuerkammer 15 über die.Magnetventile ei'setzt werden. Die Entlüftung über Kammer und Düse 48 hat jedoch den Vorteil, daß der dabei auftretende Staudruck eine Schließung des Einlaßventiles 10 und eine öffnung des Aualaßventiles 22 noch unterstützt.

Eine Verstellung des Abstandes der Ventilteller 34· und 28 kann so vorgenommen werden, daß mit einem geeigneten Werkzeug durch den Auslaßzylinder Hohr 30 gedreht wird. Da fiohr 32 über Vorsprünge 44 und Kippen 46 drehfest

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gehalten ist, kommt es zu einer Änderung des Abstandes der Ventilteller 28 und 34> die von der Gewindesteigung abhängig ist. Der im Kohr stutz en 4-0 dichtend geführte Kolben JpO erlaubt sowohl eine axiale Verschiebung der beiden Kohre 30 und 32 gegeneinander, als auch deren Verdrehung. Das fiohr 30 kann hierzu zweckmäßig einen. Profilrohr-Abschnitt 30' aufweisen, in welchen eine entsprechende Profilstange als Werkzeug eingeführt wird*

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Claims

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Pat entanaprüche

ι 1.) Druckmittelbetätigbax*es Heiaisventil für kurze Ansprechzeiten, mit einer steuerdruckbeaufschlagten Steuerkainiuer, die durch eine fest im Ventilgehäuse eingespannte Membran von einer mit einem Druckverbraucher verbundenen Ventilkammer getrennt ist, und mit einem Doppelventilteller, von dem der erste Ventilteller mit einem Ventilsitz auf der Membran zusammenwirkt, wodurch ein die Steuerkammer und die Membran durchsetzender zentraler Auslaßzylinder, der zur Atmosphäre führt, gegen die Ventilkammer abgedichtet wird und der zweite, starr mit dem ersten verbundene Ventilteller im Zusammenwirken mit einen gehäusefesten Ventilsitz die Ventilkammer gegen eine mit Druckmittel beaufschlagte Kammer abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14-) am Auslaßzylinder (20) zu einer Manschette (17) eingestülpt ist, deren Handwulst (19) die gehäusefeste Dichtung des Auslaßzylindern (20) gegen das Ventilgehäuse (2) und die Steuerkammer (15) bildet.

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2. Relaisventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

der
daß auf der/ Vent ilk aminer (4) zugekehrten Seite der Membran C Wi) ein das Ende des Zylinders (20) umgebender Ki-eissräng (Ib) mit einem vertikalen E'lansch (18) angeordnet ist, dessen oberer Hand den Ventilsitz des Auslaßventils (22) bildet.

3- Heiaisventil nach. Anspruch. 1, dadurch, gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Ventiltellern
(.28, 3*0 mittels einer Schraubverbindung einstellbar ist.

4. Heiaisventil nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß der obere Ventilteller (34) einen nach
unten ragenden hohlen Schaft (32) mit einem innengewinde aufweist, in welches ein mit einem Außengewinde versehener und mit dem unteren Ventilteller (28) verbundener Schaft (30) einschraubbar ist.

0. Helajsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit. einem Werkzeug eine Verdrehung des
Schaftes (30; durch den.Zylinder (20) hindurch bewirkbar ist. _Λ _ _ _A _ ,

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