DE2726494A1

DE2726494A1 - Druckregler fuer druckluftbeschaffungsanlagen

Info

Publication number: DE2726494A1
Application number: DE19772726494
Authority: DE
Inventors: Hans Gruener
Original assignee: Graubremse GmbH
Current assignee: Graubremse GmbH
Priority date: 1977-06-11
Filing date: 1977-06-11
Publication date: 1978-12-14
Also published as: IT7824363A0; FR2394124A1; DE2726494C3; IT1096504B; DE2726494B2; FR2394124B3

Description

Druckregler für Druckluftbeschaffungsanlagen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckregler für Druckluftbeschaffungsanlagen von insbesondere Kraftfahrzeugen, mit einem von einer Schließfeder beaufschlagten Auslaßventil, dessen Ventilkörper über einen Schaltkolben in die Offenstellung überführbar ist, wobei Druckluft über ein einstellbares Vorsteuerventil in einen über dem Schaltkolben vorgesehenen Schaltraum gelangt.

Ein derartiger Druckregler ist aus der DT-PS 1 248 987 oder auch der DT-PS 1 628 162 bekannt.

Die Druckluftbeschaffungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges besitzt üblicherweise einen Druckregler, der die Aufgabe hat, den notwendigen Druckluftvorrat auf dem Kraftfahrzeug aufrechtzuerhalten bzw. bei Verbrauch zu ergänzen, überschüssige Druckluft wird in der Leerlaufphase in die Atmosphäre abgegeben. Das Umschalten zwischen der Lastlaufphase und der Leerlaufphase

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ist mit einer nicht unbeträchtlichen Geräuschentwicklung verbunden. Aus der DT-OS 23 42 1o8 oder der DT-OS 25 12 119 sind Druckregler mit Geräuschdämpfung bekannt, bei denen zum Zwecke der Geräuschdämpfung Filter oder Schalldämpfer eingebaut werden, die aber den Nachteil haben, daß sie den Staudruck während der Leerlaufphase unnötig erhöhen, wodurch die Abkühlung des Kompressors während der Leerlaufphase behindert wird. Die eingesetzten Filter haben den besonderen Nachteil, daß sie auch die in die Atmosphäre abgeführte Luft filtern und Verschmutzungen aus der Druckluftbeschaffungseinrichtung in der Anlage festhalten, anstatt sie in die Atmosphäre abzuführen. Hierdurch neigen diese Filter dazu, bei längerer Betriebszeit immer mehr zu verstopfen, wodurch wiederum der Staudruck noch erhöht wird.

Der aus der DT-PS 12 48 987 bekannte Druckregler besitzt zwei Schließfedern, die auf den Ventilkörper des Auslaßventiles einwirken. Die eine Schließfeder ist unterhalb des Ventilkörpers im Gehäuse gelagert. Die andere Schließfeder ist zwischen den Schaltkolben und den Ventilkörper eingeschaltet. Die Kraft beider Federn bestimmt den Sicherheitsdruck des Sicherheitsventils, welches gleichzeitig durch das Auslaßventil gebildet wird. Der Schaltkolben wird auf seiner Vorderseite vom Druck der Druckluft aus dem Druckluftvorratsbehälter beaufschlagt, wenn das Vorsteuerventil den entsprechenden Weg in den Schaltraum über dem Schaltkolben freigegeben hat. Auf der Rückseite wird der Schaltkolben von der eingesteuerten Druckluft beaufschlagt. Die beiden Wirkflächen auf Vor- und Rückseite des Schaltkolbens sind gleichgroß ausgebildet. Hierdurch entsteht Kraftausgleich am Schaltkolben, so daß sich beim öffnen des Auslaßventils dessen Wirkfläche auswirkt. Die Wirkfläche des Ventilkörpers des Auslaßventiles bestimmt den Öffnungszeitpunkt des Auslaßventiles. Die öffnung verläuft vergleichsweise schlagartig, wobei ein erhebliches Abschaltgeräusch (Abschaltknall) entsteht.

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Eine ähnliche Geräuschentwicklung beim Abschalten ist auch bei dem Druckregler nach der DT-PS 16 28 162 vorhanden. Hier ist jedoch die Rückseite des Schaltkolbens nicht vom eingesteuerten Druck beaufschlagt, sondern von der Atmosphäre, die über den hohl ausgebildeten Ventilkörper des Auslaßventiles herangeführt wird. Unter dem Schaltkolben ist ein weiterer Kolben vorgesehen, der jedoch nur als Federauflager für die Schließ- und Sicherheitsfeder dient. Erst beim Einwirken des eingesteuerten Druckes wird die gewünschte Schließ- und Sicherheitskraft der Schließfeder entfaltet, so daß die Flächenpressung im Bereich der Dichtflächen des Auslaßventiles nur in der Betriebsstellung der Anlage in dem erwünschten Maße angepreßt wird. Trotz der Anwendung von zwei Kolben entsteht hier ein beträchtliches Knallgeräusch beim Abschalten, weil der Schaltkolben nur eine relativ kleine Druckbeaufschlagung benötigt, um seine Schaltfunktion durchzuführen. Der vom eingesteuerten Druck beaufschlagte zusätzliche Kolben für das Federauflager der Sicherheits- und Schließfeder legt sich bei der Einwirkung des eingesteuerten Druckes gegen einen Absatz am Gehäuse, so daß er in dieser Stellung nur einen Teil der an ihm zur Auswirkung kommenden Kraft auf die Feder überträgt. Ein Ausgleich mit der auf die Wirkfläche des Ventilkörpers des Auslaßventiles einwirkenden Druckkraft wird damit nicht bezweckt und erreicht. Es wird lediglich die Feder auf eine bestimmte Vorspannung gebracht, die dem Sicherheitsdruck entspricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckregler der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß die Geräuschbelästigung beim Abschalten gemindert wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Schaltkolben in einen Ausgleichskolben für das Auslaßventil und einen auf der Vor- und Rückseite unterschiedlich große Wi rk-

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flächen aufweisenden Abschaltkolben unterteilt und daß der Ausgleichskolben kraftschlüssig mit dem Ventil körper des Auslaßventiles verbunden ist. Damit ergibt sich die Möglichkeit, den Ventil körper des Auslaßventiles zumindest weitgehend zu entlasten. Andererseits ist das Flächenverhältnis des Abschaltkolbens damit konstruktiv wählbar, wodurch der Eintritt des Abschaltpunktes und dessen zeitlicher Verlauf festgelegt werden können. Insbesondere ist es möglich, die Ausbildung so zu treffen, daß die Abschaltbewegung des Abschal tkolbens erst dann eintritt, wenn sich im Schaltraum ein Druck aufgebaut hat, der zumindest annähernd dem eingesteuerten Druck entspricht. Damit ergibt sich ein zeitlicher übergang zwischen der Öffnungsphase des Auslaßventiles und der nachfolgenden Abströmphase für die Druckluft. Diese zeitliche Verzögerung wirkt sich geräuschmindernd aus. Bei dieser Ausbildung ergeben sich auch Vorteile insofern, als preiswerter herzustellende und besser zu montierende Einzelteile eingesetzt werden können.

Die von der Druckluft beaufschlagte Wirkfläche des Ausgleichskolbens ist auf die von der Druckluft beaufschlagte Wirkflächedes Ventilkörpers des Auslaßventiles abgestimmt. Die Abstimmung kann so erfolgen, daß das Wirkflächenverhältnis größer als 1, gleich 1 oder kleiner als 1 ist. Wenn die Wirkfläche des Ausgleichskolbens kleiner als die Wirkfläche des Ventilkörpers des Auslaßventiles ausgebildet ist, ist gleichzeitig mit dem Auslaßventil ein Sicherheitsventil im Druckregler realisiert, dessen Sicherheitsdruck auch durch die Schließfeder bestimmt ist. Ist die Wirkfläche des Ausgleichskolbens gleichgroß wir die Wirkfläche des Ventilkörpers des Auslaßventiles ausgebildet, dann läßt sich die Flächenpressung am Auslaßventil unabhängig vom eingesteuerten Druck beherrschen. Dies bedeutet, daß die Flächenpressung am Auslaßventil nur noch von der Kraft der Schließfeder abhängig ist und daß bei Verwendung des Druckreglers im Niederdruckbereich wie auch im Hochdruckbereich eine identische Flächen-

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pressung am Auslaßventil auftritt. Schließlich kann die Wirkfläche des Ausgleichskolbens größer als die Wirkfläche des Ventilkörpers des Auslaßventiles ausgebildet sein. Dies erbringt die Möglichkeit, die Schließfeder geringer dimensionieren zu können, weil zusätzlich zu dem Federdruck der Schließfeder ein Teildruck von der Wirkfläche des Ausgleichskolbens in Richtung der Schließkraft wirkt, so daß durch diese Summe der Kräfte die Sicherheitskraft bzw. der Sicherheitsdruck festgelegt ist. Ganz fehlen darf aber die Schließfeder nicht, weil auch in drucklosen! Zustand das Auslaßventil schließen bzw. geschlossen gehalten werden muß, damit sich die Lastlaufphase einspielen kann.

Das Verhältnis der über das Vorsteuerventil mit Druckluft beaufschlagten Wirkfläche des Abschaltkolbens ist zur Geräuschminderung zu der auf der Rückseite angeordneten Wirkfläche des Abschaltkolbens größer als 1 und geringfügig größer als 1 ausgebildet. Damit ergibt sich ein zeitlich verzögerter Bewegungsablauf der Abschaltbewegung. Ist zusätzlich die Wirkfläche des Ausgleichskolbens größer als die Wirkfläche des Ventilkörpers am Auslaßventil, dann muß auch das Verhältnis der Wirkflächen am Abschaltkolben entsprechend größer als 1 ausgebildet sein.

Der Ausgleichskolben ist dichtend in dem Abschaltkolben geführt. Der Raum zwischen Ausgleichskolben und Abschaltkolben ist an die Atmosphäre angeschlossen, und zwar vorzugsweise über den hohl ausgebildeten Ventilkörper des Auslaßventiles. Der Abschaltkolben ist dichtend im Gehäuse des Druckreglers geführt. Um das Wirkflächenverhältnis an dem Abschaltkolben unabhängig von dem Durchmesser des Ausgleichskolbens wählen zu können, kann der Abschaltkolben als Stufenkolben ausgebildet und zweifach dichtend im Gehäuse des Druckreglers geführt sein, wobei der Raum zwischen den beiden Dichtungen ebenfalls an die Atmosphäre angeschlossen ist.

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Die Schließfeder des Druckreglers kann durch ein veränderbares Federauflager am Gehäuse einstellbar sein, um auch hierdurch noch eine Anpassung an gewünschte Wirkungsweisen und Verhältnisse zu erzielen.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung des Druckreglers in einer ersten Ausführungsmöglichkeit und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Druckreglers in einer zweiten Ausführungsmöglichkeit.

Der in Fig. 1 dargestellte Druckregler besitzt an seinem Gehäuse 1 einen Anschluß 2, mit dem die vom Kompressor kommende Leitung 3 der Druckluftbeschaffungseinrichtung verbunden ist. Der Anschluß 2 führt zu einem Raum 4, der über ein Rückschlagventil 5 zu dem Anschluß 6 führt, an den die Leitung 7 angeschlossen ist, die über die bekannten Einrichtungen zum Luftbehälter führt. Mit dem Raum 4 steht ein Anschluß 8 für die Versorgung von Sondergeräten zur Verfugung.

Hinter dem Rückschlagventil 5 zweigt eine Leitung 9 ab, die über eine Drossel 1o in die Kammer 11 führt. In der Kammer 11 ist ein Kolben 12 des Vorsteuerventils vorgesehen, der sich über die Feder 13, die mit Hilfe der Stellschraube 14 in ihrer Kraft einstellbar ist, am Gehäuse abstützt. Der Kolben 12 besitzt einen Fortsatz 15, auf dem ein Ventil körper 16 gleitend gelagert ist und über die Feder 17 an den Sitz 18 angepreßt wird. In dem Fortsatz 15 sind Kanäle 19 und 2o in der dargestellten Weise vorgesehen, über die sowie den Ringspalt 21 der Schaltraum 22 mit der Atmosphäre verbunden ist, wozu die Bohrung 23 im Gehäuse 1 dient.

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In dem Schaltraum 22 ist der Abschaltkolben 24 gleitend und dichtend geführt. Der Abschaltkolben 24 besitzt auf seiner Vorderseite die Wirkfläche 25, die als Kreisfläche ausgebildet ist und auf seiner Rückseite die Wirkfläche 26, die als Kreisringfläche ausgebildet ist. Das Verhältnis dieser Wirkflächen 25 zu 26 ist auf jeden Fall größer als 1, damit die Schaltbewegung stattfinden kann. Es ist jedoch nur geringfügig größer als 1, damit die Schaltbewegung zeitlich ver zögert durchgeführt wird, wodurch die Geräuschminderung erzielt wird.

In dem Abschaltkolben 24 ist der Ausgleichskolben 27 gleitend und dichtend gelagert bzw. geführt, der mit dem Ventilkörper 28 des Auslaßventiles 29, 3o zumindest kraftschlüssig verbunden ist. Vorzugsweise ist der Auslaßkolben 27 mit dem Ventilkörper 28 des Auslaßventils einstückig ausgebildet. Das Auslaßventil wird durch die Ventil platte 29 in Verbindung mit einem gehäuseseitigen Sitz 3o gebildet. Das Auslaßventil 29, 3o ist von der Schließfeder 31 in Schließrichtung beaufschlagt. Der Raum 32 zwischen dem Abschaltkolben 24 und dem Ausgleichskolben 27 ist über eine Bohrung 33 in dem Ventil kjrper 28 an die Atmosphäre angeschlossen.

Der Ausgleichskolben 27 besitzt die Wirkfläche 34, die als Kreisringfläche ausgebildet ist. Diese Wirkfläche 34 ist auf die Wirkfläche 35 des Ventilkörpers 28 des Auslaßventiles 29, 3o abgestimmt. Das Verhältnis der Wirkflächen 34 zu 35 kann je nach den gewünschten Eigenschaften größer, gleich oder kleiner 1 ausgebildet sein. Im allgemeinen empfiehlt es sich, dieses Verhältnis jedoch nicht zu sehr verschieden von 1 zu wählen.

Die Funktion des Druckreglers ist weitgehend bekannt. Die vom Kompressor über die Leitung 3 zum Anschluß 2 und den Raum 4 gelieferte Druckluft strömt über das sich bei jedem Druckhub öffnende Rückschlagventil 5, den Anschluß 6 und

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die Leitung 7 zu den Druckluftbehältern. Gleichzeitig erhöht sich der Druck in der Kammer 11, bis die Druckluftbehälter aufgefüllt sind und eine Kraft erreicht wird, die die Kraft der Feder 13 überschreitet. Hierdurch öffnet das Vorsteuerventil und die Umschaltung von der Lastlaufphase in die Leerlaufphase wird eingeleitet. Der Kolben 12 wird in der Kammer 11 weiter angehoben, bis der Fortsatz 15 den Ventilkörper 16 von dem Sitz 18 abhebt. Dabei sind die Kanäle 2o von dem Ringspalt 21 abgeschlossen worden. Die Druckluft gelangt nun in den Schaltraum 22 und damit auf die Wirkfläche 25 des Abschaltkolbens 24. Auf die auf der Rückseite des Abschaltkolbens 24 vorgesehene Wirkfläche 26 wirkt der eingesteuerte Druck ein. Der Druck in dem Schaltraum 22 ist also nicht sofort in der Lage, die Abschaltbewegung einzuleiten. Dieser Druck muß sich erst erhöhen und zumindest in die Nähe des eingesteuerten Druckes gelangen, damit sich der Abschaltkolben 24 langsam in Bewegung setzen kann. Die Bewegung des Abschaltkolbens 24 wird auch auf den Ausgleichskolben 27 und damit den Ventilkörper 28 des Auslaßventiles 29, 3o übertragen, so daß das Auslaßventil öffnet. Damit ist die Leerlaufphase eingeschaltet.

Das Einschalten der Lastlaufphase erfolgt in bekannter Weise.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind nur zwei Dichtungen im Bereich des unterteilten Schaltkolbens vorgesehen, und zwar eine erste Dichtung am Abschaltkolben 24 und eine zweite Dichtung am Ausgleichskolben 27. Durch die Wahl des Durchmessers des Ausgleichskolbens 27 in Abhängigkeit von der Wirkfläche des Auslaßventiles wird damit bei konstantem Durchmesser des Abschaltkolbens 24 auch gleichzeitig das Flächenverhältnis der Wirkfläche 25 zu der Wirkfläche 26 bestimmt. Um hinsichtlich der Wahl dieses zuletzt genannten Flächenverhältnisses frei zu sein, kann eine Ausbildung des Druckreglers so erfolgen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der Abschaltkolben 24 ist dabei als Stufenkolben ausgebildet und besitzt die zusätzliche

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Dichtung 36, deren Durchmesser frei wählbar ist. Die Wirkfläche 25 kann damit relativ zu der Wirkfläche 26 gewählt und festgelegt werden. Bei der Ausbildung des Stufenkolbens entsteht der zusätzliche Raum 37, der zweckmäßig über die Bohrung 38 auch an den Raum 32 und damit über die Bohrung an die Atmosphäre angeschlossen ist. Für die Ausbildung des Ausgleichskolbens 27 sind zwei Ausführungsformen - jeweils im Halbschnitt - dargestellt.

Funktion und Wirkungsweise des Druckreglers gemäß Fig. 2 sind analog zu der Wirkungsweise des Druckreglers nach Fig. 1.

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L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche :

\j Druckregler für Druckluftbeschaffungsanlagen von insbesondere Kraftfahrzeugen, mit einem von einer Schließfeder beaufschlagten Auslaßventil, dessen Ventilkörper über einen Schaltkolben in die Offenstellung überführbar ist, wobei Druckluft über ein einstellbares Vorsteuerventil in einen über dem Schaltkolben vorgesehenen Schaltraum gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkolben in einen Ausgleichskolben (27) für das Auslaßventil (29, 3o) und einen auf der Vor- und Rückseite unterschiedlich große Wirkflächen (25 und 26) aufweisenden Abschaltkolben (24) unterteilt ist und daß der Ausgleichskolben (27) zumindest kraftschlüssig mit dem Ventilkörper (28) des Auslaßventiles (29, 3o) verbunden ist.
2. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Druckluft beaufschlagte Wirkfläche (34) des Ausgleichskolbens (27) auf die von der Druckluft beaufschlagte Wirkfläche (35) des Ventilkörpers (28) des Auslaßventiles (29, 3o) abgestimmt ist.
3. Druckregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkfläche (34) des Ausgleichskolbens (27) zur gleichzeitigen Realisierung eines Sicherheitsventils im Druckregler kleiner als die Wirkfläche (35) des Ventilkörpers (28) des Auslaßventiles (29, 3o) ausgebildet ist.
4. Druckregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkfläche (34) des Ausgleichsventiles (27) zur Beherrschung der Flächenpressung am Auslaßventil unabhängig vom eingesteuerten Druck gleichgroß wie die Wirkfläche (35) des Ventil körpers des Auslaßventiles ausgebildet ist.

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5. Druckregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, da3 die Wirkfläche (34) des Ausgleichskolbens (27) zur Verrinerung der Dimensionierung der Schließfeder (31) größer als die Wirkfläche (35) des Ventilkörpers des Auslaßventiles ausgebildet ist.
6. Druckregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der über das Vorsteuerventil mit Druckluft beaufschlagten Wirkfläche (25) des Abschaltkolbens (24) zu der auf der Rückseite angeordneten Wirkfläche (26) des Abschaltkolbens größer als 1 und geringfügig größer als 1 ausgebildet ist.
7. Druckregler nach Anspruch 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Wirkflächen (25, 26) am Abschaltkolben (24) auch zur Oberwindung einer der Abschaltbewegung entgegenwirkenden Kraftkomponente des Ausgleichskolbens (27) größer als 1 ausgebildet ist.
8. Druckregler nach Anspruch 1, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskolben (27) dichtend in dem Abschaltkolben (24) geführt ist und der Raum (32) zwischen Ausgleichskolben (27) und Abschaltkolben (24) an die Atmosphäre angeschlossen ist.
9. Druckregler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (28) des Auslaßventiles (29, 3o) hohl ausgebildet ist und in den Raum (32) zwischen Ausgleichskolben (27) und Abschaltkolben (24) mündet.
10. Druckregler nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltkolben (24) dichtend im Gehäuse des Druckreglers geführt ist.

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11. Druckregler nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltkolben (24) als Stufenkolben ausgebildet ist und zweifach dichtend im Gehäuse (1) des Druckreglers geführt ist, wobei der Raum (37) zwischen den beiden Dichtungen an die Atmosphäre angeschlossen ist.
12. Druckregler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfeder (31) in ihrer Kraft durch ein veränderbares Federauflager am Gehäuse (1) einstellbar ist.

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