DE2631127A1

DE2631127A1 - Absperr- und ablassventil fuer druckluftbremsanlagen

Info

Publication number: DE2631127A1
Application number: DE19762631127
Authority: DE
Inventors: William B Wheless
Original assignee: Midland Ross Corp
Current assignee: Midland Ross Corp
Priority date: 1975-07-14
Filing date: 1976-07-10
Publication date: 1977-02-03
Also published as: SE7607859L; JPS5213226A; FR2318364A1; US3972341A; CA1057343A; ES222084Y; IT1067372B; GB1517627A; BR7604393A; ES222084U

Description

Dr, O. Lce^nbeck

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MIDLAND-ROSS CORPORATION, 55, Public Square, Cleveland,

Ohio 44113, USA

Absperr- und Ablaßventil für Druckluftbremsanlagen

Die Erfindung betrifft ein Absperr- und Ablaßventil, und zwar insbesondere ein Ventil zum Einsatz bei Druckluftfahrzeugbremsen. Das erfindungsgemäße Ventil ist besonders zum Einsatz bei Druckluftbremsanlagen eines Systems aus Schlepper und Anhänger geeignet und wird im Zusammenhang damit auch beschrieben. Weitere Anwendungsbereiche sind jedoch möglich.

Druckluftbremsanlagen eines Schlepper-Anhänger-Systems beinhalten üblicherweise ein Absperrventil zwischen den Schlepper- und Anhängerleitungen, um die Strömung der Betriebsdruckluft von der Schlepperbetriebsleitung zur Anhängerbetriebsleitung abzusperren, wenn der Anhänger nicht angekoppelt ist oder wenn die Hilfsleitung des Schleppers ausfällt. Das Absperrventil wird in Normalstellung in die Offenstellung zur Freigabe der Strömung zwischen den Betriebsleitungen des Schleppers und des Anhängers durch einen Druck bewegt, der von der Schlepperhilfsleitung dem Ventil zugeführt wird. Nachfolgend zu einer Bremsbetätigung strömt die Luft sowohl von den Betriebsleitungen des Schleppers wie des Anhängers durch das Fußsteuerventil aus. Das Ausströmen der Luft aus der Betriebsleitung des Anhängers zurück zum Fußsteuerventil verzögert dabei das vollständige Lüften der Anhängerbremsen.

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Es sind bereits Ventile für das System Schlepper-Anhänger mit Druckluftbremsanlagen bekannt, wozu auf die US-PS 3 183 919 sowie die US-PSen 2 816 563 und 3 428 071 verwiesen wird, wobei letztere kombinierte Absperr- und Ablaßventile zeigen. Diese Ventile haben jedoch keine zwangsweise Schließung, die in Übereinstimmung mit dem Druck in der Hilfsleitung arbeiten könnte. Darüber hinaus haben diese Ventile einen sehr komplizierten konstruktiven Aufbau.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Absperr- und Ablaßventil dieser Art zu schaffen, v/obei ein schnelles Lüften der Anhängerbetriebsleitung in die Atmosphäre gewährleistet sein soll, wenn ein sehr niedäriges Druckdifferential über ein Membranventil hinweg vorhanden ist. In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes soll auch dafür Sorge getragen sein, daß ein derartiges Ventil eine minimale Vibrationsneigung hat.

Ausgehend von einem Absperr- und Ablaßventil mit einem Anschluß, der hinter einem Sitz mit einem anderen Anschluß in Verbindung zu bringen ist, besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß ein längsliches Hohlstück vorgesehen ist, dessen eines offenes Ende mit der Atmosphäre in Verbindung steht und dessen anderes offenes Ende im wesentlichen zwischen dem Sitz und dem weiteren Anschluß liegt, wobei ein Ventilstück aus flexiblem Material zwischen diesem Sitz und dem anderen offenen Ende vorgesehen ist und das Ventilstück derart betätigbar ist, daß es die Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen herstellt, während es die Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen und dem anderen offenen Ende bei Anbringung eines von einem höheren zu einem niedrigeren Druck reichenden Druckdifferentials über das Ventilstück hinweg von dem einen Anschluß zum anderen Anschluß blockiert und wobei das Ventilstück alternativ betätigbar ist, um die Verbindung zwischen den Anschlüssen zu blockieren, während es eine Verbindung zwischen dem anderen Anschluß und dem offenen Ende des Hohlteils bei Aufbringung eines Druckdifferentials in umgekehrter Richtung bildet.

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Das Hohlteil ist ein hohler Kolben, der zwischen ersten und zweiten Stellungen bewegbar ist und einen mittleren abgesetzten Abschnitt aufweist, wobei der Kolben normalerweise federnd in die erste Stellung gedrückt gehalten ist. Ein erster und ein zweiter Anschluß stehen miteinander hinter dem abgesetzten Abschnitt des Kolbens in Verbindung und dritte und vierte Anschlüsse stehen miteinander hinter einem Ende des Kolbens in Verbindung, wobei das andere offene Ende des Kolbens mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

Ein derartiges Ventil wird insbesondere bei der Druckluftbremsanlage eines Systems aus Schlepper und Anhänger eingesetzt, wobei der Schlepper Betriebsleitungen und Hilfsleitungen hat und auch der Anhänger Betriebsleitungen und Hilfsleitungen hat und das Ventil dann die Hilfsleitungen des Schleppers und des Anhängers sowie auch die Betriebsleitungen des Schleppers und des Anhängers miteinander verbindet. In der ersten Kolbenstellung wird die leitende Verbindung zwischen den Betriebsleitungen des Schleppers und des Anhängers blockiert, während sie in der zweiten Stellung offen ist. Der Kolben wird normalerweise in der ersten Stellung gehalten und wird in die zweite Stellung unter Einfluß eines vorbestimmten Druckes bewegt, der über die Schlepperhilfsleitung aufgebracht wird.

Die Entlüftung der Anhängerbetriebsleitung in die Atmosphäre geschieht durch den hohlen Kolben hindurch, Ein Membranventil zwischen den Betriebsleitungen des Anhängers und des Schleppers und dem Auslaß in die Atmosphäre stelLt in der zweiten Kolbenstellung die Verbindung zwischen den Betriebsleitungen her, während sie die Verbindung der Betriebsleitungen mit dem Lüftungsauslaß verbindet, wenn ein von oben nach unten weisendes Druckdifferential über das Membranventil hinweg aus Richtung der Betriebsleitung des Schleppers auf die Betriebsleitung des Anhängers zu erfolgt. Das Membranventil bewirkt in der zweiten Kolbenstellung eine Blockierung der Verbindung zwischen den beiden Betriebsleitungen und stellt eine Verbin-

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dung zwischen der Betriebsleitung des Anhängers und dem Lüftungsauslaß her, wenn ein von oben nach unten weisendes Druckdifferential über das Membranventil hinweg aus Richtung der Betriebsleitung des Anhängers auf die Betriebsleitung des Schleppers zu erfolgt.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventils erstreckt sich von dem Ventilglied eine umfängliche Lippe. Diese Lippe steigert das Ansprechvermögen des Ventils und verhindert dessen Flattern. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes weist das Membranventil eine zweite nach außen weisende umfängliche Lippe auf, die eine Ventilkörperfläche zwischen den Betriebsleitungen des Schleppers und des Anhängers und zwischen der Schlepperbetriebsleitung und dem Auslaß für die Lüftung beaufschlagt, wodurch ebenfalls das Ansprechvermögen des Ventils gesteiegert wird und die Schwingungsgefahr des Ventils minimal klein gehalten wird.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Druckluftbremsanlage eines Systems aus Schlepper und Anhänger, mit einem eingesetzten Ventil gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Absperr- und Ablaßventil gemäß der Erfindung in Schnittdarstellung und in Schließstellung,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung ähnlich Fig. 2 in einer anderen Ventiistellung,

Fig. 4 eine Teilschnittdarstellung, die das Ventil in einer Stellung zeigt, in der die Druckluft von der Betriebsleitung des Schleppers zur Betriebsleitung des Anhängers strömen kann.

Fig. 5 eine Teilschnittdarstellung ähnlich Fig. 4, mit dem Ventil in einer Stellung, in der die Luft aus der

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Betriebsleitung des Anhängers in die Atmosphäre abgelassen wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind Luftzuführleitungen 12 und 14 mit entsprechenden Druckluftspeichern verbunden, die von einer motoriell betriebenen Pumpe in üblicher Weise beschickt werden. Ein Fußsteuerventil 16 verbindet die Zufuhrleitung mit der Schlepperbetriebsleitung 18, die ihrerseits mit dem Absperr- und Ablaßventil A verbunden ist und von der Bremsleitungen 20 abzweigen, die zu den Kraftgebern für die Betätigung der Schlepperbremsen führen. Die Zufuhrleitung 14 ist über ein Pufferventil 22 mit der Schlepperhilfsleitung 24 verbunden, die ihrerseits ebenfalls mit dem Absperr- und Ablaßventil A verbunden ist.

Die Betriebsleitung 28 und die Hifsleitung 30 des Anhängers sind über Kupplungen 32 durch das Absperr- und Ablaßventil A mit den Betriebs- und Hilfsleitungen 18 und 24 des Schleppers verbunden. Die Anhängerhilfsleitung 30 ist ferner mit einem Hilfsrelaisventil 34 und dem Anhängerluftspeicher 36 verbunden. Die Betriebsleitung 28 des Anhängers ist ebenfalls mit dem Relaisventil 34 verbunden, sowie mit den Bremsleitungen 38 des Anhängers, die zu Kraftgebern zur Betätigung der Anhängerbremsen führen.

Wenn die Schlepper- und Anhängerleitungen miteinander verbunden sind, wird das Pufferventil 22 geöffnet, um Luft durch die Ventile A und 34 zum Luftspeicher 36 des Anhängers zu fördern. Wenn der Druck in der Leitung 24 sich bis zu einer bestimmten Größe aufgebaut hat, öffnet das Ventil A zur Herstellung einer leitenden Verbindung zwischen den Betriebsleitungen 18 und 28 des Schleppers und des Anhängers. Eine Betätigung des Fußsteuerventils 16 bewirkt dann die Förderung von Druckluft zu den Leitungen 18 und 28 zur Betätigung der Schlep-

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per- und Anhängerbremsen. Wird das Fußventil 16 geschlossen, wird die Luft in der Leitung 18 zwischen dem Ventil A und dem Fußsteuerventil 16 durch das Fußsteuerventil 16 hindurch in die Atmosphäre abgelassen. Zur gleichen Zeit wird die Luft in der Betriebsleitung 28 des Anhägers durch das Absperr— und Ablaßventil A hindurch in die Atmosphäre abgelassen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist das Absperr- und Ablaßventil A ein Ventilgehäuse 40 auf, in dem sich ein Hohlraum befindet, in dem ein hohler Kolben B hin- und herbeweglich angeordnet ist. Der ^Kolben B weist auf entgegengesetzten Seiten erster und zweiter Ventilanschlüsse 46 und 48 Dichtungen 42 und 44 auf, sowie einen abgesetzten Abschnitt 50 zwischen diesen Dichtungen.

Eine Platte 52 mit Öffnungen 54 wird im Kolbenraum des Ventils A durch einen Sprengring 56 gehalten. Eine hochflexible Membran 58 aus Gummi od.dgl. ist mittels eines Nietes 60 an der Platte 52 befestigt und verhindert das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Ventil. Eine Schraubenfeder 62 wirkt zwischen dem Kolben B und der Platte 52 und drückt normalerweise den Kolben B nach links, gesehen auf Fig. 2, in eine erste Stellung.

Ein offenes Ende des hohlen Kolbens B ist zur Atmosphäre offen, und zwar über die Löcher 54 in der Platte 52 und anßer Membran 58 vorbei, während das andere offene Ende 66 des Kolbens sich gegen ein Ventilstück C in Form einer Ventilmembran aus einem flexiblen elastomeren Material wie Gummi od.dgl. abstützt. Ein dritter Ventilanschluß 58 ist über einen Ventilsitz 70, das Ventilstück C und durch eine zylindrische Bohrung 72 hindurch mit einem vierten Ventilanschluß 54 verbindbar.

Das Ventilstück C beinhaltet einen Körperabschnitt 80 mit einander gegenüberliegenden Seitenflächen 82 und 84. Eine erste Umfangslippe 86 erstreckt sich im wesentlichen radial nach außen von dem Körperabschnitt 80 benachbart der Seiten-

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fläche 82. Eine zweite Lippe 88 mit kleinerem Außendurchmesser als die Lippe 86 hat im wesentlichen eine kegelstumpfförmige Form. Die Lippe 88 erstreckt sich längs und radial nach außen vom Körperabschnitt 80, und zwar benachbart der Seitenfläche 84. Die zweite Lippe 88 erstreckt sich von der Längsachse des Ventilstückes C vorzugsweise in einem eingeschlossenen spitzen Winkel von deutlich weniger als 90 nach außen.

Befindet sich der Kolben B in seiner ersten Stellung gemäß Fig. 2, sitzt das offene Ende 66 des Kolbens auf der Seitenfläche 84 des Ventilstückes C, während die Seitenfläche 82 des Ventilstückes C auf dem Sitz 70 aufsitzt. Die erste umfängliche Lippe 86 beaufschlagt eine Umfangsflache 89 des Ventilgehäuses 40 außerhalb des Sitzes 70 und auch in Längsrichtung abständig vom Sitz 70 und steht durch in Achsrichtung weisende Biegung unter Spannung, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung abständigen Rippen 91 liegen abständig zu der Fläche 89 in einem Abstand geringfügig größer als die Dicke der Lippe 86, und die Abstände zwischen den Rippen 91 ermöglichen einen Luftstrom an der Lippe 86 vorbei, wenn diese sich von der Umfangsflache 89 fortbewegt. Die zweite Umfangslippe 88 liegt an der Wandung der Bohrung 72 an und sie liegt zwischen den Anschlüssen und 74 sowie zwischen dem Anschluß 68 und dem Kolbenende

Die Anschlüsse 46 und 48 sind jeweils mit der Schlepperhilfsleitung 24 und der Anhängerhilfsleitung 30 verbunden. Die Anschlüsse 68 und 74 sind jeweils mit der Schlepperbetriebsleitung 18 und der Anhängerbetriebsleitung 28 verbunden. Wenn der durch den Anschluß 46 über die Schlepperhilfsleitung wirkende Druck einen vorbestimmten Wert erreicht hat, bewirkt der auf die Differentialfläche des Kolbens B zwischen den Dichtungen 42 und 44 wirkende Druck, daß der Kolben B sich nach rechts in seine in Fig. 3 dargestellte zweite Stellung bewegt.

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Wenn sich der Kolben B nach rechts bewegt, kann sich das Ventilstück C dank der Spannung in der Lippe 86 vom Sitz 70 fortbewegen. Auf der anderen Seite kann das Ventilstück C auch in der in Fig. 2 dargestellten Stellung verbleiben, wenn sich der Kolben nach rechts bewegt. Was nun tatsächlich mit dem Ventilstück C geschieht, wenn der Kolben B sich nach rechts bewegt, ist dabei bedeutungslos. In Fig. 3 wird dabei davon ausgegangen, daß das Ventilstück C sich vom Ksi&EK Sitz 70 fortbewegt hat.

Wenn das Fußsteuerventil 16 geöffnet wird, wird ein Druckdifferential von höherem zu tieferem Druck über das Ventilstück C hinweg vom Anschluß 68 zum Anschluß 74 hin geschaffen, so daß die Druckluft über die hochflexiblen Lippen 86 und 88 vom Anschluß 68 zum Anschluß 74 strömen kann. Zum gleichen Zeitpunkt läßt der Luftdruck, der gegen die Seite 82 des Ventilstückes C wirkt, dieses in die Stellung gemäß 4 überschnappen und drückt die Seitenfläche 84 fest gegen das offene Kolbenende 66. Die Lippe 86 legt sich dabei auf die Rippen und stabilisiert damit das Ventil und verhindert dessen Vibrationen.

Wenn das Fußsteuerventil 16 geschlossen wird, wird die Druckluft in der Leitung 18 und im Anschluß 68 durch das Fußsteuerventil 16 hindurch in die Atmosphäre abgelassen. Dieses bewirkt ein Druckdifferential von höherem zu tieferem Druck über" das Ventilstück C hinweg, und zwar jetzt vom Anschluß 74 auf den Anschluß 68 zu, so daß der auf das Ventilstück C wirkende Luftdruck innerhalb des Bereiches der Lippe 88 das Ventilstück C auf den Sitz 70 in eine Stellung gemäß Fig. 5 bewegt, so daß das offene Ende 66 des Kolbens in leitende Verbindung mit dem Anschluß 74 gesetzt wird und ein Ablassen der Druckluft in der Leitung 28 und dem Anschluß 74 in die Atmosphäre durch den hohlen Kolben B geschieht. Ist die Druckluft abgelassen, kann sich das Ventilstück C generell zurück in die Stellung gemäß Fig. 3 bewegen, und zwar dank der Spannung in der Lippe 86. Jeder kleine Leckverlust von Luft über die Lippe 88 vom

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Anschluß 74 aus wirkt auf die hochflexible Lippe 86 und drückt diese auf die Fläche 89 und läßt dabei das Ventilstück C in die in Fig. 5 dargestellte Stellung schnappen.

Wenn die Leitungen des Schleppers und des Anhängers nicht verbunden sind, oder für den Fall eines Bruches in den Hilfsleitungen, wird der Kolben B in die Schließstellung gemäß Fig. 2 gedrückt, so daß die Betätigung der Schlepperbremsen nicht dazu führt, daß Betriebsluft über das Ventilstück C hinweg in die Atmosphäre abgelassen wird. Die Anordnung der Lippen 86 und 88 am Ventilstück C stabilisiert dieses Ventilstück C und setzt die Vibrationsmöglichkeiten auf ein Minimum herab. Die Lippen 86 und 88 steigern auch das Ansprechvermögen des Ventils, da das Fehlen solcher Lippen bewirken könnte, daß etwas Luft vom Anschluß 74 über die Lippe 86 hinweg abgelassen werden könnte, wenn das Fußsteuerventil 16 geschlossen ist, und es könnte eine momentane Verzögerung im Ablassen der Luft durch das offene Kolbenende 66 hindurch auftreten.

Eine derartige Anordnung und Ausgestaltung des Ventilstückes C ist auch sehr nützlich bei einem Ventil, das lediglich die Anschlüsse 68 und 74 hätte. In einer solchen Ausgestaltung definiert der Anschluß 68 einen Anschluß, der über den Sitz 70 und die Bohrung 72 mit dem anderen Anschluß 74 in leitender Verbindung steht. Der Kolben B kann als ein längliches Hohlteil oder als ein bewegliches Teil angesehen werden, das einen Auslaß aufweist, wobei das offene Ende 66 dann den Auslaßanschluß definiert. Das offene Ende 66 liegt generell zwischen dem Sitz 70 und dem anderen Anschluß 74. Das flexible Ventilglied C liegt zwischen dem Sitz 70 und dem offenen Ende 66. Das Ventilglied C stellt die leitende Verbindung zwischen den Anschlüssen 68 und 74 her, während es die Verbindung zwischen den Anschlüssen und dem offenen Ende 66 blockiert, wenn ein Druckdifferential von höherem zu tieferem Druck, über das Ventilstück C hinweg aufgebracht wird, und

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zwar von dem einen Anschluß 68 zum anderen Anschluß 74. Das Ventilstück C bewirkt die Blockierung der Verbindung zwischen den Anschlüssen 68 und 74 und schafft die Verbindung zwischen dem anderen Anschluß 74 und dem offenen Ende 66, wenn ein Druckdifferential von höherem zu tieferem Druck über das Ventilstück C aufgebracht wird, und zwar jetzt umgekehrt vom anderen Anschluß 74 zu dem einen Anschluß 68. Die Umfangslippe 88 liegt an der Bohrung 72 zwischen den Anschlüssen 68 und 74 und zwischen dem Anschluß 68 und dem Auslaßanschluß 66 an.

Die Oberfläche 89 des Ventilgehäuses 40, die von der Lippe 86 beaufschlagt wird, kann sich in Achsrichtung gegen das offene Ende 66 vom Sitz 70 aus erstrecken, und zwar über eine ausreichende Strecke, um die Lippe 86 ausreichend vorzuspannen, um das Ventilstück C im Nachlauf zu dem Kolben B bewegen zu können, wenn sich der Kolben B von der Stellung gemäß Fig. 2 in die Stellung gemäß Fig. 3 bewegt. Die Form der Lippen 86 und 88 des Ventilstückes C, zusammen mit ihrem in Längsrichtung vorhandenen Abstand voneinander, fängt Luft zwischen den beiden Lippen ein, die mit dazu beiträgt, die Vibrationsneigung auf ein Minimum herabzusetzen, die auch Geräusche hervorrufen könnte.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind weitere äquivalente Abwandlungen ohne weiteres möglich.

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Claims

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Patentansprüche

l._: Absperr- und Ablaßventil mit einem Anschluß, der über einen J Sitz und eine ^ohrung mit einem weiteren Anschluß in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß ein längliches Hohlteil (B) vorgesehen ist, das ein mit der Atmosphäre in Verbindung stehendes offenes Ende aufweist und ein weiteres offenes Ende (66) hat, das zwischen dem Sitz (70) und dem anderen Anschluß (74) liegt, wobei ein Ventilstück (C) aus flexiblem Material zwischen dem Sitz (70) und dem anderen offenen Ende (66) angeordnet ist, mit welchem Ventilstück (C) die Verbindung zwischen den Anschlüssen (68 und 74) herstellbar ist, während die Verbindung zwischen den Anschlüssen (68 und 74) und dem offenen Ende (66) bei Vorhandensein eines Druckdifferentials von höherem Druck zu niedrigerem Druck über das Ventilstück (C) von dem einen Anschluß (68) zum anderen Anschluß (74) blockiert ist, während alternativ das Ventilstück (C) die Verbindung zwischen den Anschlüssen (68 und 74) blockiert und die Verbindung zwischen dem anderen Anschluß (74) und dem offenen Ende (66) herstellt, wenn ein Druckdifferential von höherem zu tieferem Druck über das Ventilstück (C) von dem anderen Anschluß (74) zu dem einen Anschluß (68) herrscht.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich nach außen von dem Ventilglied (C) erstreckende Umfangslippe (86) vorgesehen ist, die eine Fläche des Ventilgehäuses außerhalb des Sitzes (70) beaufschlagt und die normalerweise in einer Richtung vorgespannt ist, die das Ventilglied (C) in Richtung auf das andere offene Ende (66) drückt.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Umfangslippe (88) an dem Ventilglied (C), die an der Wandung der Bohrung (72) zwischen den beiden Anschlüssen (68 und 74) und zwischen dem einen Anschluß (68) und dem anderen offenen Ende (66) anliegt.

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4. Ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlstück (B) einen Kolben beinhaltet, der zwischen einer ersten Stellung, in der das Ventilstück (C) gegen den Sitz (70) gedrückt ist, und einer zweiten Stellung hin- und herbewegbar ist, in der das Ventilstück (C) von der Anlage an den Sitz (70) freigegeben ist.

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