DE3008239A1

DE3008239A1 - Luftfederventil

Info

Publication number: DE3008239A1
Application number: DE19803008239
Authority: DE
Inventors: Alfred Ing.(Grad.) 3101 Wathlingen Klatt; Gunther Ing.(Grad.) 3000 Hannover Singbartl
Original assignee: Wabco Fahrzeugbremsen GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 1980-03-04
Filing date: 1980-03-04
Publication date: 1981-09-17
Also published as: DE3008239C2

Description

Luftfederventil
Die Erfindung betrifft ein Luftfederventil zur Steuerung der lastabhängigen Niveauregelung von Luftfedern, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Luftfederventil zur lastabhängigen Druckregelung von Luftfederungsanlagen in Fahrzeugen ist durch die DE-PS 19 06 062 bekannt.
Für die Verwendung von l.uftgefederten Fahrzeugsitzen, deren Sitzhöhe bei einer Belastung durch den Fahrer im Fahrbetrieb konstant bleiben soll, ist dieses bekannte Luftfederventil ungeeiEret. Es besteht der Wunsch, ohne Änderung der Grundkonstriktion dieses Ventils ein Luftfederventil zu schaffen, weiches die Erfordernisse eines lastabhängig regelnden luftgefederten Fahrersitzes erfüllt.
Ein Luftfederventil, welches diesen Erfordernissen entspricht, muß, nachdem der Fahrer seinen Platz eingenommen hat, den Sitz schnell auf das Sollniveau regeln und die im normalen Fahrbetrieb auftretenden, auf die Luftfederung übertragenen Sitzschwingungen, dürfen nur geringe, vom Fahrer kaum wahrnehmbare Nachregelungen auslösen, um einerseits den Luftverbrauch möglichst gering zu halten und andererseits ein durch ständige Regelvorgänge entstehendes Aufschaukeln der Schwingungen in große Schwingbewegungen des Sitzes zu verhindern.
Durch die DE-OS 27 53 105 ist ein luftgefederter Fahrersitz bekannt, bei welehem die beschriebenen Funktionen teilweise erzielt werden. Diese Konstruktion stellt jedoch eine Lösung dar, welche speziell für Fahrzeugsitze ausgelegt ist. Auf das Vorhergesagte bezogen heißt das, daß eine Verwendung der Grundkonstruktion nicht bei Fahrzeugfederungen möglich ist. Die hier angewandten Mittel zur Stabilisierung des Fahrersitz es während des Fahrbetriebes sind mechanischer Art, so daß bei kleinen Schwingungen, welche innerhalb der durch die mechanischen Mittel vorgegebenen Toleranzen liegen, weder das Druckluftablaßventil, noch das Druckluftzuführventil ansprechen, was eine Verschlechterung der Regelgüte zur Folge hat. Bei Leckverlusten erfolgt hier keine Nachregelung, so lange das mechanische Ansprechspiel nicht Uberschritten wird.
Da diese Anlage bei größere Schwingungen, welche kurzzeitig die mechanische Einstel.lphase überschreiten, eine Druckeinsteuerung zuläßt unl in der mechanischen Einstellphase nicht nachregelt, kann sich das Sitzniveau langsam hochschaukeln, ohne daß der Fahrer während der Fahrt in Sitzposition etwas dagegen tun kann.
Eine automatische Niveauregelung ist also nicht gegeben.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Luftfederventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dessen Funktion die Nachteile des vorbekannten luftgefederten Fahrersitzes weitgehend ausschaltet und welches in seiner Grundkonzeption einen größeren Verwendungsspielraum hat.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
Durch die Beibehaltung der Grundkonzeption des durch die DE-PS 19 06 062 bekannten Luftfederventils ist ein größerer Verwendungsbereich gegeben. Durch die Abgrenzung des Stabilisierungsbereiches während des normalen Fahrbetriebes mit Hilfe einer Freigangdrossel, deren Funktion nicht abschaltet, sondern drosselt, findet auch in diesem Bereich eine Feinregelung, allerdings vom Fahrer unbemerkt, durch das Ventil statt.
Erst bei Überschreitung einer mittleren vorgegebenen Schwingungsamplitude, die erzeugt wird, wenn der Fahrer seinen Sitz verläßt oder wenn der Luftfederdruck sich dem Fahrergewicht anpaßt, soll schnell nachgeregelt werden. Auch bei einem evtl. Leckverlust der Luftfederung soll die Nachregelung langsam, d.h. ohne für den Fahrer spürbare Schwingungen erfolgen.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Luftfederventil für die allgemeine Verwendung für Fahrzeugluftfederungen und Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung gemäß Fig. 1 mit einer zusätzlichen Freigangdro s s elung.
Die nachfolgende Beschreibung umfaßt zunächst das Luftfederventil in der Basisausführung ohne den erfinderischen Anteil gemäß Fig. 2.
Das Luftfederventil gemäß Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Luftvorratsanschluß 2 und einem Luftfederanschluß 3 sowie einem in der Bohrung 4 des Gehäuses 1 angeordneten zylindrischen Einsatz 5, welcher mit einer radialen Bohrung 6 versehen ist. Das obere Ende des Einsatzes 5 bildet mit einem in der Zylinderbohrung 4 beweglich angeordneten ersten Ventilteller 7 ein Einlaßventil 5, 7. Ein oberhalb des ersten Ventiltellers 7 in der Zylinderbohrung 4 beweglich angeordneter zweiter Ventilteller 8 bildet mit einem gehäusefesten Ventilsitz 9 ein Rückschlagventil 8, 9, wobei eine zwischen den beiden Ventiltellern 7 und 8 angeordnete Ventilfeder 10 die Ventilteller 7 und 8 gegen ihre Ventilsitze 5 bzw. 9 drückt. Eine zwischen den beiden Ventiltellern 7 und 8 entstandene Kammer 11 ist bei offenem Einlaßventil 5, 7 über die Bohrung 6 mit dem Luftfederanschluß 3 verbunden, während das offene Rückschlagventil 8, 9 eine Verbindung zwischen dieser Kammer 11 und dem Vorratsanschluß 2 herstellt.
Ein von einem Hebel 12 über eine Exzentereinrichtung 13 betätigbarer, mit einer zylindrischen Bohrung 14 versehener Ventilstoßel 15 ist ist einer zylindrischen Bohrung 16 des Einsatzes 5 axial verschiebbar angeordnet.
Das obere Ende 17 des Ventilstößels 15 bildet mit dem ersten Ventilteller 7 ei bei die Bohrung 14 des Ventilstößels 1 i die Atmosphäre entlüftendes Auslaßventil 7, 17.
Die Funktion des Luftfederventi.ls gemäß Fig. 1 ist wie folgt: Bei zunehmender Belastung bewegt sich das Luftfederventil infolge des zu niedrigen Druckes in den Luftfedern nach unten, wodurch durch Verschwenken des Hebels 12 über die Exzentereinrichtung 13 eine Aufwärtsbewegung des Ventilstößeis 15 ausgelöst wird und eine Verbindung zwischen dem Luftfederanschluß 3 über die Bohrung 6 sowie über das sich durch die Hubbewegung des Stößels 15 öffnende Einlaventil 5, 7 mit der Kammer 11 entsteht.
Der in der Kammer 11 herrschende Druck wird so lange abgebaut, bis das Rückschlagventil 8, 9 öffnet und der Vorratsdruck über den Anschluß 2 und das Binlaßventil 5, 7 über den Anschluß 3 in die Luftfedern strömt.
Die Luftfedern werden dann so lange belüftet, bis der Hebel 12, d.h. der StöMel 15, wieder ihre Normalstellung einnehmen.
Nimmt dagegen die Belastung ab, so wird das Luftfederventil infolge des zu t.ohell Druckes in den Luftfedern angehoben, wodurch durch entsprechendes Verschwenken des Hebels 12 über die Exzentereinrichtung 13 eine Abwärtsbewegung des Ventilstößels 15 ausgelöst wird und eine Verbindung vom Luftfeeranschluß 3 über die Bohrung 6 sowie über das sich durch die Abwärtsbewegung des Ventilstößels 15 öffnende Auslaßventil 7, 17 durch die Bohrung 14 in die Atmosphäre hergestellt ist.
Die Luftfedern werden über diese Verbindung so lange entlüftet, bis der Hebel 129 d.h. der Ventilstößel 15, wieder ihre Normalstellung einnehmen.
Für das soweit beschriebene Luftfederventil werden anhand der Fig. 2 zusätzliche Details beschrieben.
Gleiche Bezugseichen in Fig. 1 r.md Fig. 2 bedeuten gleiche Bauteile mit gleicher Funktion.
Zwischen einer in axialer Richtirng verlaufenden Ausnehmung 23 des Ventilstößels 15 an dessen oberem Ende und der zentrischen Bshrt g lb des Einsatzes 5 ist eine hülsenförmige, relativ zum Ventilstößel 15 verschiebbare Freigangdrossel 18 angeordnet. Diese Drossel 18 wird als Freigangdrossel bezeichmCt, weil sie in einem festgelegten Freigang axial beweglich ist und zwischen ihrer Außenwandung und der Wandung der die Drossel aufnehmenden Bohrung ei.nen Drosselspalt bildet. Eine zwischen der Freigangdrossel 18 und der zentrischen Bohrung 16 des Einsatzes 5 angeordnete Reibt ender 19 hält mit ihrer auf die Wandung der zentrischen Bohrung 16 des Einsatzes 5 übertragenen Reibkraft die Freigangdrossel 18 in einem bestimmten Hubbewegungsbereich des Ventilstößels 15 in ihrer Lage fest. Ein oberer Anschlag 20 und ein unterer Anschlag 21 übertragen die Hubbewegung des Ventilstößels 15 nach Durchfahren des jeweiligen Hubbewegungsbereiches auf die Freigangdrossel 18.
Die Freigangdrossel 18 verfügt über eine Drosselfläche22, welche in einem bestimmten Hubbewegungsbereich der Freigangdrossel 18 den Durchgang von Druckluft durch die Bohrung 6 des Einsatzes r mittels des oben erwähnten Drosselspaltes drosselt.
In der dargestellten Lage der Freigangdrossel 18 befindet sich der Fahrer auf dem Sitz, und die Fläche 22 hat die zu den Luftfedern führende Leitung nahezu verschlossen. Bewegt sich nun der Fahrer mit Sitz infolge von Straßenunebenheiten nach oben, so wird die Frei.gangdrossel 18 mittels des Anschlags 20 vom Ventilstößel 15 nach unten geschoben. Der Ventilstößel 15 hebt dabei zwar vom Sitz ab und gibt die Entlüftung frei, jedoch verhindert die Freigangdrossel 18, 22 ein schnelles Abfließen von Druckluft aus den Luftfedern. Bewegt sich der Fahrer mit Sitz nach unten, so schielt der Ventilstößel 15 die Ventilplatte 7 nach oben und die Belüftung wird durch Öffnen des Einlaßventils 5, 7 frei. Die Freigangdrossel 18, 22 verbleibt dabei jedoch in Drosselstellung, so daß nahezu keine Druckluft in die luftfedern eingesteuert wird.
Erst nach Uberschreiten einer festgelegten Sitzauslenkung, - wenn beispielsweise der Fahrer den Sitz verläßt -welche einer bestimmten Hubbewegung des Ventilstößels 15 entspricht, wird die Freigangdrossel 18 geöffnet. Infolge des in den Luftfedern vorhandenen Druckes bewegt sich der Sitz in seine obere Lage und schiebt dabei die Freigangdrossel 18 über den Anschlag 20 so weit nach unten, daß deren Fläche 22 die Bohrung 6 freigibt, so daß ein schnelles Entlüften der Buftfederung erfolgt und anschließend der Ventilstößel 15 sowie die Freigangdrossel 18 mittels Anschlag 21 wieder nach oben geschoben werden. Dabei wird die Bohrung 6 wieder verdeckt und der Weiterverlauf der Entlüftung erfolgt dann langsam bis der Sitz seine Sollstellung erreicht hat.
Setzt sich nun der Fahrer wieder auf den Sitz, so senkt sich der Sitz infolge des niedrigen Luftfederdruckes bis zu seiner unteren Lage. Der Ventilstößel 15 bewegt sich unter Mitnahme der Freigangdrossel 18 mittels des Anschlages 21 so weit nach oben, daß die Fläche 22 die Bohrung 6 freigibt und über das offene Einlaßventil 5, 7 die Luftfedern schnell belüftet werden. Nachdem der Sitz seine Sollstellung erreicht hat, überdeckt die Fläche 22 der Freigangdrossel 18 wieder die Bohrung 6.
Der Fahrer hat nun im normalen Fahrbetrieb einen Sitz, welcher durch die Drosseleinrichtung nicht stark schwingen kann, jedoch infolge der noch möglichen gedrosselten Ent- und Belüftung über eine normale Federung verfügt.
Das Federelement 19, welches die Funktion einer Reibfeder erfüllt, dient gleichzeitig als Anpreßfeder, welche den Drosselspalt zwischen den Flächen 16 und 22 möglichst gering hält, insbesondere wenn die Freigangdrossel nur einen Teil des Umfanges der Freigangdrossel besteht.
Für die letztere Aufgabe ist auch eine separate Anpreßfeder vorstellbar, welche zwischen den Flächen 23 und 24 angeordnet ist.
Leerseite

Claims

Patentansprüche C1. Luftfederventil zur Steuerung der lastabhängigen Niveauregelung von Luftfedern, welches folgende Merkmale umfaßt: a) in einem mit mindestens einem Luftvorratsanschluß (2) und mindestens einem Luftfederanschluß (3) versehenen Gehäuse (1) ist ein Einlaßventil (5, 7) und ein Auslaßventil (7, 17) vorgesehen; b) das Einlaßventil (5, 7) verbindet den Luftvorratsanschluß (2) mit dem Luftfederanschluß (3); c) das Auslaßventil (7, 17) verbindet den Luftfederanschluß (3) mit der Atmosphäre; gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: d) es ist eine Freigangdrossel (18) vorgesehen, welche innerhalb eines festgelegten Regelbereiche, welcher von einer Ausgangsstellung ausgehend, die innerhalb eines festgelegten Öffnungsbereiehes der Ventile (5, 7 und 7, 17), sowohl die durch das Sinlaßventil (5, 7) in die luftfedern strömende Vorratsdruckluft, als auch die aus den Luftfedern durch das Auslaßventil (7, 17) in die Atmosphäre strömende Druckluft drosselt, jedoch bei Rückkehr aus einer ausgelenkten Stellung eine Drosselung erst wieder bei Erreichen der Ausgangsstellung bewirkt.
2. Luftfederentil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merlamale.

a) das Einlaßventil (5, 7) wird aus einem in der Bohrung (4) des Gehäuses (1) eingebauten, mit einer zentrischen Bohrung (16) versehenen Einsatz (5) und aus einem in der Bohrung (4) des Gehäuses (1) beweglich angeordneten, unter der Spannung einer Feder (10) stehenden Ventilteller (7) gebildet; b) das Auslaßventil (7, 17) wird vom oberen Ende (17) eines mit einer Bohrung (14) versehenen, in der Bohrung (16) des Einsatzes (5) axial verschiebbaren Ventilstößels (15) und dem Ventilteller (7) gebildet; c) der Einsatz (5) ist im Bereich des Luftfederanschlusses (3) mit einer radialen Bohrung (6) versehen; d) die vertikale Lage des Ventilstößels (15) in der zentrischen Bohrung (16) des Einsatzes (5) ist mittels einer Verstelleinrichtung (12, 13) verstellbar.
3. Luftfederventil nach Ansprüchen 1 und 2, geennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die Freigangdrossel (18) besteht aus einem hülsenförmigen Glied, welches zwischen einer axial verlaufenden Ausnehmung (23) des Ventilstößels (15) und der zentrischen Bohrung (16) des Einsatzes (5) axial verschiebbar angeordnet ist; b) eine zwischen die Außenfläche der Freigangdrossel (18) und die Bohrung (16) des Einsatzes (5) angeordnete Reibfeder (19) ist derart gespannt, daß deren Reibkraft die Ereigangdrossel (18) bei einer vorgegebenen Hubbewegung des Ventilstößels (15) in ihrer Lage festhält; c) die Freigangdrossel (18) ist nach der vorgegebenen Hubbewegung über einen oberen (20) und einen unteren (21) Anschlag des Ventilstößels (15) gegen die Reibkraft der Reibfeder (19) axial verschiebbar; d) die Freigangdrossel (18) ist im Bereich der horizontalen Bohrung (6) des Buftfederanschlusses (3) mit einer Fläche (22) versehen, welche in einem bestimmten, durch eine Hubbewegung des Ventilstößels (15) ausgelösten axialen Bewegungsbereichs der Freigangdrossel (18), den Druckluft durchsatz der Bohrung (6) drosselt.
4. Luftfederventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aekennzeichnetsdurch folgendes Merkmal: die Freigangdrossel (18) besteht aus einem nur einen Teil des Umfanges der Freigangdrossel einnehmenden Hülsenausschnitt.
5. Luftfederventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: der Ventilsitz (5) des Einlaßventils (5, 7) besteht aus einer Ausbildung des Gehäuses (1).
6. Luftfederventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: die Reibfeder (19) dient gleichzeitig als Anpreßfeder zwecks Verkleinerung des Drosselspaltes der Drosselfläche (22).
7. Luftfederventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: die Anpreßfeder besteht aus einer zwischen dem Außendurchmesser (23) des Stößels (15) und dem Innendurchmesser (24) der Freigangdrossel (18) angeordneten Feder.