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Betätigungseinrichtung für Ventile
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung für Ventile,
insbesondere in Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einer in einem Ventilgehäuse axial
gegen den Druck einer Rückführfeder verschiebbaren und mit einem Betätigungsknopf,
einem Stellmagneten od. dgl. versehenen Stellspindel, die abwechselnd in mindestens
zwei verschiedene Stellungen verschiebbar ist, von denenEindestens eine Stellung
verrastet ausgebildet ist, wobei die Stellspindel oder das Ventilgehäuse mindestens
eine Rastvertiefung und das Ventilgehäuse oder die Stellspindel einen korrespondierenden
Rastkörper aufweisen. Betätigungseinrichtungen von Ventilen müssen oft mit einer
Verrastung ausgestattet sein, damit die jeweilige Stellung durch die Verrastung
beibehalten bleiben kann, wenn die Betätigung beendet ist, sei es daß die Bedienungshand
von dem Handgriff weggenommen wird oder daß ein Impuls an einem Elektromagneten
abfällt oder ein pneumatischer oder hydraulischer Impuls in Wegfall kommt. Derartige
Betätigungseinrichtungen können insbesondere bei Belüftungsventilen, Wegeventilen,
aber auch bei Steuerventilen, insbesondere im Kraftfahrzeugbau Verwendung finden.
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Aus der DE-OS 26 11 628 ist eine Betätigungseinrichtung der eingangs
beschriebenen Art bekannt, bei der die Stellspindel von einem Querbolzen durchsetzt
wird, der in zwei axial verschieden tief geführte Schlitze an einem Gehäuseteil
wahlweise eintreten kann und in jeder der beiden Stellungen durch eine Rückführfeder
gehalten ist. Die Betätigung erfolgt manuell über einen Handgriff durch axiales
Verschieben der Stellspindel und einen anschließenden Drehvorgang um 900, so daß
aus jeder vorangehenden Stellung die jeweils folgende Stellung und umgekehrt erreichbar
ist. Beide
Stellungen sind hier verrastet. Um die Verrastung aufzuheben
und die jeweils andere Stellung zu erreichen, ist jedoch zusätzlich zu dem axialen
Verschieben der Stellspindel das Drehen derselben um ihre Längsachse um 900 erforderlich,
so daß beispielsweise eine solche Betätigungseinrichtung zwar mit der Hand gezielt
durchgeführt werden kann, nicht aber durch den Fuß einer Bedienungsperson.
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Weiterhin sind Kugelverrastungen an Belüftungsventilen bekannt, bei
denen also beispielsweise eine federbelastete Kugel gehäuseseitig radial anstehend
vorgesehen ist. In der Stellspindel sind zwei umlaufende Vertiefungsnuten vorgesehen,
die wahlweise mit der Kugel in Wirkverbindung treten können. Damit ist es erforderlich,
den Betätigungsknopf aus der einen Stellung in die andere Stellung zu drücken und
umgekehrt zu ziehen, also die Betätigungsrichtung zu wechseln, um von einer Stellung
in die andere zu gelangen.
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Außerdem müssen Anschläge vorgesehen sein, daß die Kugelverrastung
selbst keine Begrenzung des Betätigungshubes der axialen Verschiebung der Stellspindel
abgibt. Auch hier ist eine Fußbettigung kaum möglich, da mit dem Fuß zwar gedrückt,
aber kaum gezogen werden kann.
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Aus dem DE-GM 74 36 792 ist eine Betätigungseinrichtung für ein Prüfventil
bekannt, welches zum Einstellen einer Prüfstellung geeignet ist, in welcher die
Bremsen des Zugfahrzeuges allein betätigt, die Bremsen des Anhängerfahrzeuges dagegen
gelöst shd. Es findet ein Drehknopf Verwendung, der lediglich gedreht, nicht aber
axial verschoben werden kann. Dieser ist mit Hilfe eines ortsfesten Stiftes in bestimmtem
Winkel drehbar. Die Steuerspindel besitzt kopfseitig zwei Kurvenbahnen und ist außerdem
axial gegenüber dem Drehknopf geführt, also von diesem verdrehsicher mitgenommen.
Beim
Verdrehen kommen - je nach Verdrehrichtung - die beiden Kurvenbahnen mit dem ortsfesten
Stift in Wirkverbindung und ergeben so eine Umsetzung der Drehbewegung in eine Axialbewegung
der Stellspindel, so daß diese die eine oder andere Stellung einnehmen kann. Es
ist eine Rückführfeder vorgesehen, die die Ausgangslage belastet, so daß nach dem
Loslassen des Drehknopfes dieser immer wieder in die Ausgangsstellung zurückkehrt.
Es ist also hier lediglich die Ausgangsstellung gesichert bzw. verrastet, nicht
aber die zweite Stellung. Beim Einstellen der jeweils anderen Stellung muß ein Drehvorgang
durchgeführt oder ein solcher über die Feder zur Auswirkung kommen. Eine Fußbetätigung
ist auch damit nicht möglich.
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Die DE-PS 26 23 235 zeigt ein Steuerventil für die Luftfederanlage
von Fahrzeugen, insbesondere Containerfahrzeugen, bei der aufgabengemäß fünf Stellungen
verrastbar sind. Der Handhebel wird aus einer Stellung in die andere jeweils um
einen bestimmten Winkelbetrag verschwenkt. Bei Rückkehr in die zuvor verlassene
Stellung muß die Drehrichtung geändert werden. Eine der fünf Stellungen ist zusätzlich
besonders verrastet, indem eine zweite federbelastete Stifraste vorgesehen ist.
Zum Verlassen dieser Stellung muß der Hebel nicht nur gedreht, sondern zusätzlich
noch gezogen werden. Derartig kombinierte Bewegungen sind zwar von Hand durchführbar,
nicht aber durch den Fuß der Bedienungsperson.
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Die DE-AS 27 12 945 zeigt schließlich eine Betätigungseinrichtung
für Handbremsventile mit einer Kulissenführung für einen drehbaren Handhebel, der
außerdem von einer Rückführfeder beaufschlagt ist. Das Drehen des Handhebels um
seine eigene Achse ermöglicht in Verbindung mit zwei verschieden angeordneten Kulissensteinen
und einer Kulissenführung auf unterschiedlichen Radien eine wahlweise Verrastung
der Stellung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinrichtung
der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß zum Verrasten und Entrasten
die Betätigungsart und die Richtung, in der die Betätigungskraft einwirkt, nicht
geändert werden müssen. Aus einer ersten Stellung heraus soll verläßlich bei Betätigung
beispielsweise eine zweite Stellung und nach erneuter gleichförmiger Betätigung
wiederum die erste Stellung erreichbar sein, wobei mindestens eine der Stellungen
verrastet sein soll.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Rastvertiefung
als ein Bestandteil einer Kulissenbahn vorgesehen ist, daß die Kulissenbahn eine
geschlossene endlose Kurvenbahn mit einer die Rastvertiefung aufnehmenden Einbuchtung
ist und dX durch die Gestaltung von Schrägflächen und der relativen Lage der Abschnitte
der Kulissenbahn zueinander die Bewegungsrichtung des Rastkörpers relativ in der
Kulissenbahn eindeutig festgelegt ist. Damit wird zwischen Kulissenbahn und Rastkörper
gleichsam eine Einbahnstraße kreisförmiger Anordnung geschaffen, wobei die Betätigung
in der einen axialen Richtung durch die Betätigungskraft und in der entgegengesetzten
axialen Richtung durch die Rückführfeder übernommen wird. Dies bedeutet, daß in
sehr einfacher Weise die Betätigungskraft auch durch den Fuß aufgebracht werden
kann, und zwar ohne Richtungsumkehr. Infolge dieser Ausbildung läßt sich der Steuer
impuls auch einfach pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch mechanisch aufbringen.
Es sind hier nur jeweils die einfachsten ausebildeten Impulsübertragungseinrichtungen
erforderlich, da auf die Stellspindel zu deren Betätigung immer nur eine Kraft in
einer Richtung einwirken muß.
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Die Kulissenbahn ist um einen Mittelteil herumgeführt, so daß damit
ein Führungskanal für den Rastkörper vorgesehen ist. Der
Rastkörper
kann sich somit nur innerhalb des Führungskanals bewegen, wobei er entweder an die
eine Begrenzungswand oder an die andere Begrenzungswand in Anlage kommt, wenn eine
entsprechende Schräglage zwischen der Begrenzungswand und der axialen Verschieberichtung
eintritt. Wesentlich ist, daß die Kulissenbahn am einen und der Rastkörper am anderen
Teil vorgesehen ist, also beispielsweise an der Steuerspindel oder am Gehäu-se.
Selbstverständlich können die jeweiligen Teile auch an gesonderten Körpern vorgesehen
sein, die mit dem einen oder anderen Teil verbunden sind.
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So kann insbesondere die Kulissenbahn auf der Außenseite einer zwischen
Ventilgehäuse und Stellspindel gelagerten Hülse angeordnet sein, die drehbar aber
nicht axial verschiebbar auf der Stellspindel gelagert ist; dabei besteht der Rastkörper
aus einem das Ventilgehäuse radial durchsetzenden Bolzen, Gewindestift od. dgl.
Dies stellt eine besonders einfache Ausführungsform dar und läßt zum anderen eine
Drehung zwischen Hülse und Stellspindel zu. Die Stellspindel selbst ist damit nicht
gezwungen, eine Drehung mitzumachen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Bolzen,
Gewindestift od. dgl. ortsfest gelagert. Es ist aber auch möglich, daß ein solcher
Teil beweglich vorgesehen ist, und zwar in tangentialer Richtung.
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Im Bereich der Kulissenbahn sind die Schrägflächen so angeordnet,
daß bei ihrem Kontakt mit dem Rastkörper eine Drehbewegung des drehbeweglichen Teils,
also beispielsweise der Hülse, ausgelöst wird. Durch diese Schrägflächen wird die
Richtung eindeutig vorgeschrieben, in der sich der Rastkörper relativ zur Kulissenbahn
im Kreis bewegt.
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Es ist aber auch möglich, daß die Kulissenbahn auf der Innenseite
des Ventilgehäuses vorgesehen ist und daß der Rastkörper
auf der
Stellspindel oder einem Zwischenteil gelagert ist.
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Die geschlossene Kulissenbahn kann einen randoffenen Einführschlitz
besitzen, der der Rückführfeder zugekehrt angeordnet ist. Dies erleichtert die Montage
und Demontage der Betätigungseinrichtung. Beispielsweise muß der Bolzen, Gewindestift
od. dgl. nicht entfernt werden, wenn die Stellspindel montiert oder ausgewechselt
oder sonstwie aus dem Ventilgehäuse herausgenommen und wieder eingebaut werden soll.
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Der Führungskanal kann über seine Länge durchaus unterschiedliche
Breite aufweisen. Dies empfiehlt sich sogar, um eindeutige Relativbewegung zwischen
dem Rastkörper und der Kulissenbahn zu gewährleisten.
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Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele weiter beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform der Betätigungseinrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Abwicklung der
Kulissenbahn in die Ebene mit einer verrasteten Stellung und Fig. 4 eine in die
Ebene abgewinkelte Kulissebahn mit drei verrasteten Stellungen.
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Fig. 1 zeigt die wesentlichen Teile der Betätigungseinrichtung, die
an sich zu einem Ventil beliebiger Art gehören kann, beispielsweise zu einem Bremsventil,
einem Belüftungsventil, einem Wegeventil oder einem sonstigen Ventil. In einem Ventilgehäuse
1
ist eine Stellspindel 2, die je nach ihrer axialen Stellung Ventilfunktionen
einleitet bzw. auslöst oder steuert, axial verschieblich gelagert. Die Stellspindel
2 ist an einer Drehung um ihre eigene Achse nicht gehindert. Die Stellspindel 2
besitzt einen Bund 3, an dem sich eine im übrigen gehäuseseitig gelagerte Rückführfeder
4 anlegt. Die Rückfür feder 4 beaufschlagt die Stellspindel 2 in Richtung des Pfeiles
5.
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Die Stellspindel 2 besitzt oberhalb des Bundes 3 eine auf sie aufgeschobene
und drehbar gelagerte Hülse 6, deren axiale Lage von einem Betätigungsknopf 7 mit
Hilfe eines Nietes 8 od. dgl. gesichert ist. Statt des Betätigungsknopfes 7 könnte
auch ein Elektromagnet, ein hydraulisch oder pneumatisch zu beaufschlagter Kolben
od. dgl. vorgesehen sein. Wesentlich ist nur, daß die ausgeübte Betätigungskraft
in Richtung des Pfeiles 9, also entgegengesetzt zu der Richtung des Pfeiles 5 entsprechend
der Rückführfeder 4 erfolgt. Es ist leicht vorstellbar, daß der Betätigungsknopf
7 durch Niederdrücken mit dem Fuß in Richtung des Pfeiles 9 axial verschoben werden
kann.
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Auf dem äußeren Umfang der Hülse 6 ist eine Kulissenbahn 10 eingearbeitet,
deren Form anhand der Fig. 3 und 4 besser ersichtlich ist. In die Kulissenbahn 10
greift ein Rastkörper 11 mit einer Rastnase 12 ein. Der Rastkörper 11 kann beispielsweise
ein Bolzen, Gewindestift od. dgl. sein.
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Er durchsetzt von außen das Ventilgehäuse 1 in radialer Richtung und
tritt mit der Kulissenbahn 10 in Wirkverbindung.
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Es versteht sich, daß die Hülse 6 auch einstückig mit der Stellspindel
2 vorgesehen sein könnte. Dann muß jedoch eine Drehung der Stellspindel 2 um ihre
eigene Achse möglich sein.
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Ebenso muß der Rastkörper 11 nicht unbedingt im Ventilgehäuse 1 gelagert
sein. Er kann auch auf einem mit dem Ventilgehäuse 1 verbundenen Teil vorgesehen
sein. Schließlich läßt sich die gesamte Anordnung auch umkehren, d.h.
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die Kulissenbahn 10 kann auf der Seite des Ventilgehäuses 1 und der
Rastkörper 11 auf der Seite der Steuerspindel vorgesehen sein.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen Abwicklungen eines Teiles der Oberfläche der
Hülse 6 in die Ebene, so daß die Kulissenbahn 10 und die relative Lage des Rastkörpers
11, der in verschiedenen Zwischenpositionen dargestellt ist, besser erkennbar ist.
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Es ist zunächst ersichtlich, daß die Kulissenbahn 10 eine geschlossene
endlose Kurvenbahn ist, in der sich relativ der Rastkörper 11 entsprechend den Pfeilen
13 im Sinne einer Einbahnstraße bewegen kann. Hierzu schließt die Kulissenbahn 10
einen Mittelteil 14 ein, der zusammen mit der äußeren Begrenzungslinie gleichsam
einen Führungskanal für den Rastkörper 11 bildet.Wie ersichtlich, besitzt dieser
FUhrungskanal bzw. die Kulissenbahn 10 verschiedene Schrägflächen 15 bis 19, die
jeweils aufeinanderfolgend verschiedene Drehrichtungen der Hülse 6 relativ zur Stellspindel
2 repräsentieren. Die voll geschwärzte Stellung des Rastkörpers 11 möge die Ausgangsstellung
darstellen, die nicht durch eine Verrastung gesichert ist, während der schraffiert
dargestellte Rastkörper die andere Stellung mit Verrastung darstellen möge.
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Die übrigen Darstellungen des Rastkörpers 11 sind Zwischenstellungen.
Wie man anhand von Fig. 1 sieht, besitzt die Kulissenbahn 10 nur eine Tiefe, die
die Wandstärke der Hülse 6 unterschreitet, so daß das Mittelteil 14 über die verbleibende
Wandung gehalten ist. Die geschlossene Kurvenbahn der Kulissenbahn 10 wird durch
einen Einführschlitz 20 ergänzt, der randoffen ausgebildet und der Rückführfeder
4 zugekehrt angeordnet ist, was der erleichterten Montage bzw.
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Demontage dient.
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Die Wirkungsweise der Betätigungseinrichtung sei anhand von Fig. 3
erläutert. Der Rastkörper 11 möge sich zunächst in der Ausgangsstellung befinden.
Bei Einwirkung eines ersten Betätigungsimpulses bzw. einer Betätigungskraft in Richtung
des Pfeiles 9 wird die Hülse 6 relativ nach unten verschoben, so daß der Rastkörper
11 an der Schrägfläche 15 zur Anlage kommt, wodurch eine relative Drehung der Hülse
6 einsetzt. Beendet wird diese Betätigungskraft, indem der Rastkörper seine höchste
Stellung innerhalb der Kurvenbahn erreicht. Nach dem Loslassen bzw. der Entfernung
des Impulses gemäß Pfeil 9 wirkt die Rückführfeder 4 auf die Hülse 6 ein, so daß
der Rastkörper 11 jetzt relativ in eine Einbuchtung 21 der Kulissenbahn 10 eintritt.
Er kommt an der Schrägfläche 17 zur Anlage und gelangt schließlich in die verrastete
Betätigungsstellung (Schraffur). Wie ersichtlich, hat damit die Stellspindel 2 ihren
Hub ausgeführt und ist in dieser Stellung verrastet. Tritt nun erneut eine Betätigungskraft
unter Beibehaltung der Richtung, also entsprechend dem Pfeil 9 auf, so kommt der
Rastkörper 11 an der Schrägfläche 18 zur Anlage und erlangt wiederum seine relativ
höchste Stellung zu der Hülse 6. Nach Entfernen dieser Betätigungskraft wird die
Rückführfeder 4 auf die Hülse einwirken, so daß der Rastkörper 11 an der Schrägfläche
19 zur Anlage kommt, wodurch wiederum eine Rückdrehung im Vergleich zur Schrägfläche
18 erfolgt und der Rastkörper 11 schließlich seine Ausgangsstellung wieder erreicht.
Man sieht also, daß bei einem ersten Betätigungshub t Richtung des Pfeiles 9 die
Ausgangsstellung verlassen und die Betätigungsstellung verrastet eingenommen wird,
während bei dem zweiten Betätigungshub bzw. -impuls wieder die erste Ausgangsstellung
eingestellt wird. Bei jedem neuen Impuls wird die jeweils andere Stellung eingestellt.
Die Ausgangsstellung ist hier nicht verrastet,
weil die Hülse 6
mit ihrem oberen Ende am Ventilgehäuse 1 über die Feder 4 in Anlage gehalten wird.
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Fig. 4 zeigt eine weitere Ausbildung der Kulissenbahn 10, bei der
drei verrastete Stellungen möglich sind, die alle eingezeichnet sind. Auch hier
ergibt sich eine eindeutige Aufeinanderfolge der verschiedenen Stellungen gemäß
dem Pfeil 13. Aus der Ausgangsstellung ist zunächst eine erste verrastete Stellung
und dann eine zweite verrastete Stellung und schließlich wieder die verrastete Ausgangsstellung
erreichbar. Eine solche Betätigungseinrichtung läßt sich beispielsweise auch zur
Realisierung einer Prüfstellung innerhalb einer Bremsanlage eines Lastzuges einsetzen.
Die Anzahl der Schrägflächen ist hier entsprechend vergrößert, so daß zusätzlich
die Schrägflächen 16' und 17' vorgesehen sind. Es fehlt hier an einem Einführschlitz
20, so daß die geschlossene Kreisbahn der Kulissenbahn 10 noch deutlicher hervortritt.
Damit kann auf einen Bund zwischen Hülse 6 und dem Ventilgehäuse 1 verzichtet werden.
Im Bereich der Einbuchtung 21 sind hier zwei Rastvertiefungen 22, 22' vorgesehen.
Auch eine Rastvertiefung 23 zur Verrastung der Ausgangslage ist gebildet.
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