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Niveauregelventil
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Niveauregelventil der im Oberbegriff
des Anspruches 1 angegebenen Art, wie es insbes. für Kraftfahrzeuge mit Luftfederung
Verwendung findet.
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Ein derartiges Niveauregelventil ist aus der DE-PS 12 29 399 bekannt.
Ein Ventilstößel, der an seinem freien Ende zusammen mit einem Doppelventilkörper
das Auslaßventil bildet, ist über einen außerhalb des Ventilgehäuses angeordneten
schwenkbaren Betätigungshebel in seiner relativen Lage zu einem am Gehäuse gebildeten
Einlaßsitz veränderbar. In Strömungsrichtung bei Belüftung teilt sich der Strömungspfad
nach dem Einlaßsitz in zwei radiale Bohrungen auf, die zu je einem Anschlußstutzen
führen.
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An jedem Anschlußstutzen ist ein Luft-.-ederbalg angeschlossen.
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Die beiden Luftfederbälge sind unterschiedlichen Fahrzeugseiten zugeordnet.
In jedem Anschlußstutzen ist ein einstellbares Drosselventil eingeschaltet, dessen
engster Querschnitt einstellbar ist. Diese Drosselventile werden sowohl beim Belüften
als auch beim Entlüften der Luftfederbälge wirksam, d. h. die Be- und Entlüftung
der Luftfederbälge kann nur gedrosselt erfolgen. Dies ist in manchen Fällen mit
Nachteilen verbunden, wenn es beispielsweise darauf ankommt, die Luftfederbälge
schnell zu be- und entlüf<-ten. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein,
wenn eine relativ große Last plötzlich auf das Fahrzeug aufgeladen oder plötzlich
von diesem abgehoben wird. Andererseits stehen die beiden unterschiedlichen Fahrzeugseiten
zugeordneten Luftfederbälge miteinander auch nur über die beiden Drosselventile
in Verbindung, während das Einlaßventil und das Auslaßventil geschlossen ist, sich
also in einer Abschlußstellung befindet, wenn beispielsweise keine Lastveränderungen
eintreten. Fährt ein solches Fahrzeug in einer Kurve, dann wird aufgrund der dynamischen
Lastverlagerung das Kurvenäußere Rad bzw. die kurvenäußere Fahrzeugseite mehr belastet
und es entsteht in dem zugehörigen Luftfederbald ein größerer Druck, so daß die
eingeschlossene Luft das Bestreben hat, in den Luftfederbalg der kurveninneren Seite,
der entsprechend
entlastet wird, abzufließen. Dieser Luftaustausch
ist äusserst schädlich, weil er dazu führt, daß sich der Fahrzeugaufbau gerade in
der Kurvenfahrt schrägstellt bzw. eine nach der Kurvenaußenseite gerichtete Wankstellung
begünstigt. Insofern ist das bekannte Niveauregelventil mit seinen beiden Drosselventilen
vorteilhaft, weil dieser Luftaustausch nur gedrosselt stattfinden kann. Anstelle
der einstellbaren Drosselventile ist es auch möglich, kalibrierte Bohrungen im Anschluß
an die Anschlußstutzen im Ventilgehäuse vorzusehen, die dann den entsprechenden
drosselnden Querschnitt zur Verfügung stellen.
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Die DE-AS 19 66 106 zeigt ein Niveauregelventil, bei welchem der Einlaßventilsitz
nicht am Ventilgehäuse, sondern an einem im Ventilgehäuse verschieblichen und abgedichteten
Einsatzkörper angeordnet ist. Das Ventilgehäuse besitzt nur einen Anschlußstutzen,
an den ein oder mehrere Luftfederbälge angeschlossen werden können.
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Zwischen dem Ventilstößel und dem Einsatzkörper ist ein Ringspalt
gebildet, an den sich nach beiden Bewegungsrichtungen des Ventilstößels Nuten anschließen.
Damit wird gleichsam die Möglichkeit geschaffen, bei kleinen Relativbewegungen des
Ventilstößels zum Einlaßsitz den Luftfederbalg gedrosselt zu be- bzw. entlüften,
während bei größeren Relativbewegungen die Be- und Entlüftung über die Nuten vergleichsweise
ungedrosselt erfolgen kann. Der auf diese Art und Weise gebildete Ringspalt wirkt
sich jedoch nur hinsichtlich einer über das Niveauregelventil ausgesteuerten Be-
und Entlüftung des Luftfederbalges aus. Werden an dem einen Anschluß stutzen zwei
Luftfederbälge angeschlossen, die verschiedenen Fahrzeugseiten zugeordnet sind,
dann stehen diese beiden Luftfederbälge über den einen Anschlußstutzen direkt miteinander
in Verbindung, so daß bei Kurvenfahrt der Nachteil auftritt, daß durch ungedrosselte
Verschiebung des Luftvolumens aus einem Luftfederbalg in den anderen Luftfederbalg
eine relativ große Wankneigung des Fahrzeugaufbaus auftritt.
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Auch die DE-PS 12 17 803 befaßt sich mit den bei Kurvenfahrt auftretenden
Problemen. Hierbei ist - ebenso wie bei der DE-AS 19 66 106 - jedoch noch nicht
daran gedacht, ein Niveauregelventil etwa in Fahrzeugmitte anzuordnen und zwei Luftfederbälge
an dieses eine Niveauregelventil anzuschließen, die unterschiedlichen Fahrzeugseiten
zugeordnet sind. einer ist vielmehr jeder Fahrzeugseite ihr eigenes Niveauregelventil
zugeordnet, wobei an dieses Niveauregelventil mit seinem einen Anschluß auch mehrere
Luftfederbälge auf der gleichen Fahrzeugseite angeschlossen werden kjnnen. Im Bereich
des Ventilstößels sind Steuernocken angeordnet, die in Verbindung mit anschließenden
Bohrungen veränderlichen drosselnden Querschnitt bilden, so daß auf die Strömungsgeschwindigkeit
bei Be- und Entlüftung in begrenztem Umfange Einfluß genommen werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Niveauregelventil der
eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß es geeignet ist, nicht nur
einen, sondern mehrere, auf verschiedenen Fahrzeugseiten angeordnete Luftfederbälge
zu steuern, und zwar bei geringem Bedarf an Luftzu- bzw. -abfuhr in gedrosselter
Weise und bei großem Bedarf an Luftzu- bzw.
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-abfuhr in ungedrosselter Weise. Weiterhin muß eine Sicherheit gegen
allzu große Wandausschläge des Fahrzeugaufbaus bei Kurvenfahrt gegeben sein.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischem den Ventilstößel
und dem Ventilgehäuse bzw. dem Einsatzkörper eine Drossel mit veränderlichem Querschnitt
gebildet und in den Strömungsweg bei Belüftung zwischen dem Einlaßsitz und den Anschluß
stutzen für die Luftfederbälge angeordnet ist, und daß die Anschlußstutzen für die
Luftfederbälge über dieselbe Drossel miteinander in Verbindung stehen. Damit wird
durch die Verwendung nur einer Drossel mit veränderlichem Querschnitt eine Doppelfunktion
erreicht. Die Drossel gestattet es, bei kleinem Luftbedarf diesen gedrosselt zu-
bzw. abzuführen, während bei größerem Luftbedarf die Drosselwirkung verschwindet
bzw. stark vermindert wird.
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Andererseits sind die unterschiedlichen Fahrzeugseiten zugeordneten
Luftfederbälge aber auch nur über dieselbe Drossel miteinander verbunden, so daß
bei Kurvenfahrt und etwa in Fahrzeugmitte, also an neutraler Stelle angeordnetem
Niveauregelventil nur eine gedrosselte Verschiebung der eingeschlossenen Luft aus
dem kurvenäußeren Luftfederbalg in den kurveninneren Luftfederbalg hinein stattfinden
kann. Die Wankneigung ist damit begrenzt. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen
Niveauregelventils macht sich bei der Montage eines Lastkraftwagens bzw. bei der
Ausrüstung desselben mit einer Luftfederung mit dem beschriebenen Niveauregelventil
vorteilhaft bemerkbar. Es dauert nur vergleichsweise kurze Zeit, bis die erstmalige
Belüftung der Luftfederbälge stattgefunden hat und eine Abschluß stellung erreicht
wird. Weiterhin vereinfacht sich auch der Aufwand im Vergleich zum Stand der Technik.
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Es ist nicht mehr erforderlich, in beiden Anschlußstutzen je ein getrenntes
Drosselventil anzuordnen.
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Die Drossel mit veränderlichem Querschnitt sollte im wesentlichen
einen drosselnden und einen weitgehend ungedrosselten Querschnitt aufweisen. Der
drosselnde Querschnitt wird bei Kurvenfahrt und bei kleinen Relativbewegungen des
Ventilstößels zum Einlaßsitz wirksam, während der ungedrosselte Querschnitt erst
bei groBeren Relativbewegungen zwischen Ventilstößel relativ zum Einlaßsitz wirksam
wird.
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Selbstverständlich sinn auch mehr als zwei Querschnitte an der Drossel
denkbar, so daß eine größere Abstufung bzw. eine Abstufung in mehrere Stufen je
nach Relativbewegung stattfinden kann.
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Eine besondere Ausführung ergibt sich, wenn die Drossel mit veränderlichem
Querschnitt als Ringspalt zwischen einer örtlichen Verdickung am Ventil stößel und
dem zugehörigen Innen-durchmesser des Ventilgehäuses bzw. des Einsatzkörpers gebildet
ist; die Anschluß stutzen sind über radiale Bohrungen im Ventilgehäuse und / oder
im Einsatzkörper an dem Ringspalt angeschlossen. Diese als Ringspalt ausgebildete
Drossel wird zwar bei Be- und Entlüftung im wesentlichen in axialer Richtung durchströmt,
während sie bei Kurvenfahrt mehr
in radialer oder tangentialer Richtung
durchströmt wird. Damit ist es auch durchaus möglich, der Drossel mit veränderlichem
Querschnitt unterschiedliche Eigenschaften für die beiden Strömungsrichtungen zuzuordnen.
Insbesondere kann der engste drosselnde Querschnitt für die Verbindung der Luftfederbälge
untereinander besonders klein sein oder sogar eine Schließstellung besitzen.
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Es ist auch möglich, mehrere Drosseln parallelgeschaltet vorzusehen,
von denen dann mindestens eine einen veränderlichen Querschnitt aufweist, damit
auch eine schnelle Be- und Entlüftung im Bedarfsfalle stattfinden kann. Schließlich
kann auch der veränderliche Querschnitt der Drossel noch einstellbar ausgebildet
sein. Hierdurch erhöht sich allerdings der konstruktive Aufwand; in den meisten
Fällen ist diese Einstellbarkeit nicht erforderlich.
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Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele weiter beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Niveauregelventil in einer ersten
Ausführungsform, Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine
ähnliche Schnittdarstellung wie Fig. 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform
und Fig. 4 einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform des Niveauregelventils.
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Das in Fig. 1 dargestellte Niveauregelventil besitzt ein Ventilgehäuse
1, in welchem ein Einsatzkörper 2 abgedichtet ortsfest gelagert ist. Mit Hilfe eines
Gewindes 3 ist die Abschlußstellung einstellbar bzw. ein Ausgleich der Herstellungstoleranzen
einstellbar. In dem Einsatzkörper 2 ist ein Ventilstößel 4 dichtend und verschiebbar
gelagert, der mit einem Führungsstück 5 in Verbindung steht, an welchem ein Exzenternocken
6 angreift, der an einer Drehwelle 7 sitzt, die letztendlich über einen Betätigungshebel
8 verdrehbar ist. Das Ventilgehäuse 1 besitzt einen ersten Anschluß 9 für eine Leitung
10, die von einem Druckluftvorratsbehälter 11 herangeführt ist. Im Ventilgehäuse
1 ist nach dem Anschluß 9 ein Rückschlagventil 12 vorgesehen, welches in eine Kammer
13 hinein öffnet. Über eine Feder 14 ist ein Doppelventilkörper 15 beaufschlagt.
Der Doppelventilkörper 15 bildet mit einem Rand 16 des Ventilstößels 4 ein Auslaßventil
und mit einem Rand 17 an dem Einsatzkörper 2 ein Einlaßventil für Druckluft aus
der Kammer 13. Der Ventilstößel 4 ist zu Zwecken der Entlüftung hohl ausgebildet
und besitzt eine örtliche Verdickung 18, die die dargestellte Formgebung aufweist.
Zugeordnet im Einsatzkörper 2 zwischen Dichtungen 19 und 20 sind sich radial erstreckende
Bohrungen 21 vorgesehen, die zu weiteren Bohrungen 22 und dann zu Anschlußstutzen
23 und 24 führen, von denen Leitungen 25 und 26 zu den Luftfederbälgen 27 bzw. 28
führen. Der Luftfederbalg 27 ist der einen Fahrzeugseite und der Luftfederbalg 28
der anderen Fahrzeugseite zugeordnet bzw. dort angeordnet, während das Niveauregelventil
gleichsam in neutraler Mittelstellung zwischen den Fahrzeugseiten angeordnet sein
kann. Es ist auch möglich, ein solches Niveauregelventil z. B. bei Doppelachsen
auf jeder Seite anzuordnen und jedem dieser Niveauregelventile zwei Luftfederbälge
an der gleichen Fahrzeugseite an den verschiedenen Achsen zuzuordnen, damit z. B.
beim Bremsen nur ein gedrosselter Luftaustausch zwischen den beiden Luftfederbälgen
auf jeweils der einen Fahrzeugseite stattfinden kann.
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Gegenüber der örtlichen Verdickung 18 besitzt der Einsatzkörper einen
im Durchmesser eingezogenen Bereich 29, der mit der Verdikkung 18 zusammenarbeitet.
Auf diese Weise wird die Drossel 18, 29 mit veränderlichem Querschnitt gebildet.
Wie Fig. 2 erkennen läßt, ist der Einsatzkörper 2 im Bereich der Drossel 18, 19
mit einem etwa rechteckig begrenzten Querschnitt ausgestattet, dessen Kanten durch
Zylinderabschnitte 30 ersetzt sind, die weitgehend abdichten. Auf diese Weise ist
sichergestellt, daß als engster Querschnitt und damit als wirksamer Drosselquerschnitt
der Ringspalt zwischen der Verdickung 18 und dem eingezogenen Bereich 29 wirksam
wird, wenn z. B. bei Be- und Entlüftung der Ventilstößel 4 nur kleine Relativbewegungen
zum Rand 17 ausführt, der den Einlaßsitz des Einiaßventils 15, 17 bildet. Diese
Verhältnisse bleiben weitgehend unverändert, und zwar auch dann, wenn die Abschlußstellung
mit Hilfe des Gewindes -3 durch eine geringfügige Verdrehung des Einsatzkörpers
2 relativ zum Ventilstößel 4 und zum Ventilgehäuse 1 stattfindet.
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Andererseits ist ersichtlich, daß bei größeren Relativbewegungen des
Ventilstößels 4 zum Rand 17 des Einlaßventils 15, 17 der engste Querschnitt zwischen
der Verdickung 18 und dem eingezogenen Bereich 29 verschwindet und ein größerer
Durchtrittsquerschnitt in Strömungsrichtung freigegeben wird, so daß die Luft zwischen
dem geöffneten Einlaßventil 15, 17 bei Belüftung zu der Bohrung 29 strömen kann.
Umgekehrt ist die Strömungsrichtung bei Entlüftung. Auch dann strömt die Luft aus
den Luftfederbälgen 27 und 28 letztlich über die Bohrungen 21 und den vergrößerten
Querschnitt der Drossel 18, 29 über das geöffnete Auslaßventil 15, 16 in die Atmosphäre.
Bei Kurvenfahrt spricht das Niveauregelventil in der Regel nicht an, so daß der
Stößel 4 die in Fig. 1 dargestellte Abschluß stellung einnimmt, so daß auch der
engste Querschnitt der Drossel 18, 29 in der Strömungsverbindung zwischen den beiden
Luftfederbälgen 27 und 28 wirksam wird.
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Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher der Einsatz
2 nur durch zwei seitliche Abfräsungen 31 abgeplattet ist.
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Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Bohrungen 21 und 22 auch
dann miteinander in Verbindung stehen, wenn zur Einstellung der Abschluß stellung
eine geringfügig Verdrehung des Einsatzkörpers 2 erforderlich ist. Auch in diesem
Falle wird die Drossel 18, 29 mit veränderlichem Querschnitt von einer örtlichen
Verdickung 18 und dem eingezogenen Bereich 29 an dem Einsatzkörper 2 gebildet.
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Bei der Ausführungsform des Niveauregelventils gemäß Fig. 4 fehlt
der Einsatzkörper 2 bzw. das Ventilgehäuse 1 bildet hier gleichsam diesen Einsatzkörper
2, so daß der Rand 17 des Einlaßventiles 15, 17 am Ventilgehäuse 1 verwirklicht
ist. Diese Ausführungsform ist besonders einfach, setzt aber andererseits voraus,
daß die Einzelteile des Niveauregelventils zur Beherrschung der Abschluß stellung
in besonders engen Toleranzen hergestellt werden müssen.
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Die Funktion entspricht derjenigen des Ausführungsbeispieles der Fig.
1.
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Bezugszeichenliste: 1 = Ventilgehäuse 2 = Einsatzkörper 3 = Gewinde
4 = Ventilstößel 5 = Führungsstück 6 = Exzenternocken 7 = Drehwelle 8 = Betätigungshebel
9 = Anschluß 10 = Leitung 11 = Druckluftvorratsbehälter 12 = Rückschlagventil 13
= Kammer 14 = Feder 15 = Doppelventilkörper 16 = Rand = = Rand 18 = örtliche Verdickung
19 = Dichtung 20 = Dichtung 21 = Bohrung 22 = Bohrung 23 = Anschlußstutzen 24 =
Anschlußstutzen 25 = Leitung 26 =, Leitung 27 = Luftfederbalg 28 = Luftfederbalg
29 = eingezogener Bereich 30 Zylinderabschnitt 31 = Abfräsung