DE4127578A1 - EM valve esp. for vehicular air brake system - has portion of armature turned away from seating and exempt from air pressure in closed position - Google Patents
EM valve esp. for vehicular air brake system - has portion of armature turned away from seating and exempt from air pressure in closed positionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem Drucksteuerventil, Relaisventil, Proportionalventil oder dergleichen Ventil für Druckluft-Bremsanla gen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach der Gattung des Haupt anspruchs.The invention is based on a pressure control valve, relay valve, Proportional valve or similar valve for compressed air brake system gene, especially for motor vehicles, according to the genus of the main demanding
Es ist schon ein derartiges Relaisventil bekannt (EP-A-03 53 003), bei dem der zylindrische Anker des als 2/2-Wegeventil ausgebildeten Vorsteuerventils in der Ventilschließstellung auch auf seiner vom Ventilsitz abgewandten Stirnfläche dem vorzusteuernden Druck ausge setzt ist. Dies hat eine relativ hohe Schließkraft des Ankers zur Folge. Bei einem elektromagnetbetätigt in seine Durchlaßstellung schaltbaren Vorsteuerventil ist daher eine entsprechend größere Magnetkraft erforderlich. Ein mittels einer Rückstellfeder von der Schließstellung in die Durchlaßstellung überführbares Vorsteuerven til benötigt eine entsprechend stärker dimensionierte Feder, die wiederum zu ihrer Überwindung beim Schalten des Ventils in die Schließstellung eine entsprechend größere Magnetkraft erfordert.Such a relay valve is already known (EP-A-03 53 003), in which the cylindrical armature of the 2/2-way valve Pilot valve in the valve closing position also on its from End face facing away from the valve seat the pressure to be controlled sets is. This has a relatively high closing force for the armature Episode. With an electromagnet operated in its open position switchable pilot valve is therefore a correspondingly larger one Magnetic force required. One by means of a return spring from the Pilot position which can be converted into the open position til requires a correspondingly larger spring, the again to overcome them when switching the valve into the Closing position requires a correspondingly larger magnetic force.
Das erfindungsgemäße Drucksteuerventil, Relaisventil, Proportional ventil oder dergleichen Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs ist insofern vorteilhaft, als in der Ventilschließ stellung reduzierte Luftkräfte auf den Anker wirken, so daß zu dessen Betätigung durch den Elektromagneten bzw. die Rückstellfeder relativ geringe Kräfte ausreichend sind. Von besonderen Vorteil aber ist die Möglichkeit, den wirksamen Querschnitt des Ventilsitzes des Vorsteuerventils ohne Minderung der Druckentlastung des Ankers zu vergrößern. Hierdurch sind relativ große Steuerluftströme ohne Ver größerung der Magnetkraft bzw. der Rückstellkraft schaltbar, was die Dynamik des Relaisventils, Proportionalventils oder dergleichen Ventils verbessert.The pressure control valve according to the invention, relay valve, proportional valve or the like valve with the characteristic features of Main claim is advantageous in that valve closing position reduced air forces act on the anchor, so that its actuation by the electromagnet or the return spring relatively low forces are sufficient. But of particular advantage is the possibility of the effective cross section of the valve seat of the Pilot valve without reducing the pressure relief of the armature enlarge. As a result, relatively large control air flows without Ver Magnification of the magnetic force or the restoring force switchable, which the Dynamics of the relay valve, proportional valve or the like Valve improved.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Ventilbauarten möglich.The measures listed in the subclaims provide for partial training and improvements in the main claim specified valve types possible.
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung ver einfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert. Es zeigenThree embodiments of the invention are shown in the drawing simply represented and in the description below he purifies. Show it
Fig. 1 ein mit zwei Vorsteuerventilen ausge stattetes Relaisventil im Schnitt, Fig. 2 ein erstes Ausführungs beispiel eines Vorsteuerventils mit einem Anker, an dem mit einer Membrane und einem an dieser angreifenden, ortsfesten Zapfen eine Entlastungsfläche geschaffen ist, Fig. 3 als zweites Ausführungs beispiel einen Abschnitt eines Ankers mit einem dicht in diesen ein greifenden ortsfesten Zapfen und Fig. 4 ein drittes Ausführungsbei spiel eines Vorsteuerventils mit einer zwischen einem Anker und einem ortsfesten Bund angeordneten rohrförmigen Membrane. Fig. 1 a relay valve equipped with two pilot valves in section, Fig. 2 shows a first embodiment example of a pilot valve with an armature, on which a relief surface is created with a membrane and a stationary pin engaging thereon, Fig. 3 as a second embodiment example a section of an armature with a tightly engaging stationary pin and Fig. 4 shows a third game of a pilot valve with a tubular membrane arranged between an armature and a stationary collar.
Ein in Fig. 1 dargestelltes vorgesteuertes Relaisventil 10 besitzt ein Ventilgehäuse 11 mit einem mit einer Druckluftquelle verbind baren Einlaßstutzen 12 sowie mit einem Auslaßstutzen 13, an den ein Verbraucher, z. B. ein Bremszylinder, anschließbar ist. Im Ventilge häuse 11 ist ein längsbewegbar geführter Steuerkolben 14 aufge nommen, welcher eine zentrale Auslaßbohrung 15 zur Atmosphäre auf weist. Der Steuerkolben 14 trennt eine Steuerkammer 16 von einer Ar beitskammer 17 des Ventilgehäuses 11. In Abhängigkeit von einem in die Steuerkammer 16 eingesteuerten Steuerluftdruck betätigt der Steuerkolben 14 ein im Ventilgehäuse 11 aufgenommenes Einlaßventil 18 und ein Auslaßventil 19. Mit dem Einlaßventil 18 ist der Einlaß stutzen 12 über die Arbeitskammer 17 mit dem Auslaßstutzen 13 ver bindbar; mit dem Auslaßventil 19 ist eine Verbindung vom Auslaß stutzen 13 über die Arbeitskammer 17 und die Auslaßbohrung 15 des Steuerkolbens 14 zur Atmosphäre herstellbar.A pilot-operated relay valve 10 shown in Fig. 1 has a valve housing 11 with a connectable with a compressed air source ble inlet port 12 and with an outlet port 13 to which a consumer, for. B. a brake cylinder, can be connected. In Ventilge housing 11 , a longitudinally movable control piston 14 is taken up, which has a central outlet bore 15 to the atmosphere. The control piston 14 separates a control chamber 16 from a working chamber 17 of the valve housing 11 . Depending on a control air pressure introduced into the control chamber 16 , the control piston 14 actuates an inlet valve 18 accommodated in the valve housing 11 and an outlet valve 19 . With the inlet valve 18 , the inlet pipe 12 is ver bindable via the working chamber 17 with the outlet pipe 13 ; with the outlet valve 19 , a connection from the outlet port 13 via the working chamber 17 and the outlet bore 15 of the control piston 14 to the atmosphere can be produced.
Für die Bemessung des Steuerluftdruckes in der Steuerkammer 16 ist das Relaisventil 10 mit einem Vorsteuerventil 22 als Einlaßventil und mit einem Vorsteuerventil 23 als Auslaßventil für Steuerluft ausgestattet. Das Vorsteuerventil 22 ist zwischen einem mit einer Druckluftquelle verbindbaren Einlaßkanal 24 und einem zur Steuer kammer 16 führenden Verbindungskanal 25 des Ventilgehäuses 11 an geordnet. Das Vorsteuerventil 23 befindet sich zwischen einem von der Steuerkammer 16 herkommenden Verbindungskanal 26 des Ventilge häuses 11 und einem zur Atmosphäre führenden Auslaßkanal 27. Das als Einlaßventil für Steuerluft dienende Vorsteuerventil 22 ist als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung nachfolgend und das als Auslaßventil dienende Vorsteuerventil 23 als drittes Ausführungs beispiel später beschrieben. For the dimensioning of the control air pressure in the control chamber 16 , the relay valve 10 is equipped with a pilot valve 22 as an inlet valve and with a pilot valve 23 as an outlet valve for control air. The pilot valve 22 is arranged between an inlet duct 24 which can be connected to a compressed air source and a connecting duct 25 leading to the control chamber 16 of the valve housing 11 . The pilot valve 23 is located between a from the control chamber 16 connecting channel 26 of the Ventilge housing 11 and an outlet channel leading to the atmosphere 27th Serving as an inlet valve for control air pilot valve 22 is described below as the first embodiment of the invention and serving as an outlet valve pilot valve 23 as a third embodiment example described later.
Das in Fig. 2 als erstes Ausführungsbeispiel dargestellte Vorsteuer ventil 22 besitzt eine Magnetspule 30 mit einem in dieser längsge führt aufgenommenen Anker 31. Der zylindrisch ausgebildete Anker 31 ist an seiner unteren Stirnfläche 32 mit einem ringscheibenförmigen Schließglied 33 eines Sitzventils 34 versehen, dessen kreisringförmiger Ventilsitz 35 am Eingang des Verbindungskanals 25 zur Steuer kammer 16 angeordnet ist. Der Anker 31 ist aufgrund der Wirkung einer Rückstellfeder 36 mit seinem Schließglied 33 am Ventilsitz 35 abgestützt, d. h. er nimmt seine Schließstellung ein, in welcher die Magnetspule 30 nicht erregt ist.The pilot valve 22 shown in FIG. 2 as the first exemplary embodiment has a solenoid 30 with an armature 31 which is guided in this slot. The cylindrical armature 31 is provided on its lower end face 32 with an annular disk-shaped closing member 33 of a seat valve 34 , the annular valve seat 35 is arranged at the input of the connecting channel 25 to the control chamber 16 . The armature 31 is supported by the action of a return spring 36 with its closing member 33 on the valve seat 35 , ie it assumes its closed position in which the solenoid 30 is not energized.
Im Bereich seiner vom Ventilsitz 35 abgewandten Stirnfläche 39 ist der Anker 31 mit einer Ausnehmung 40 versehen. In dieser ist eine topfförmige Membrane 41 aufgenommen und mit einem Haltering 42 be festigt. Die von der Membrane 41 überdeckte Ausnehmung 40 steht durch eine gleichachsig verlaufende Längsbohrung 43 des Ankers 31 mit dem Verbindungskanal 25 zur Steuerkammer 16 in Verbindung.The armature 31 is provided with a recess 40 in the region of its end face 39 facing away from the valve seat 35 . In this a cup-shaped membrane 41 is received and fastened with a retaining ring 42 be. The recess 40 covered by the diaphragm 41 is connected to the connecting channel 25 to the control chamber 16 by a longitudinal bore 43 of the armature 31 which extends at the same axis.
In der Magnetspule 30 ist ein als Pol dienender Einpreßbolzen 46 aufgenommen. Dieser besitzt einen gleichachsig zur Längsachse des Ankers verlaufenden, zylindrischen Zapfen 47. Dieser greift mit seiner Stirnfläche 48 an der von der Ausnehmung 40 abgewandten Seite der Membrane 41 an. Da der Anker 31 in der dargestellten Schließ stellung dem im Einlaßkanal 24 herrschenden Luftdruck ausgesetzt ist, wird hierdurch die vom feststehenden Zapfen 47 berührte Fläche der Wirkung des Luftdruckes entzogen. Es ist somit auf der vom Ven tilsitz 35 abgewandten Seite eine Entlastungsfläche geschaffen, an welcher der Anker 31 nicht der Luftkraft ausgesetzt ist. Durch ent sprechende Durchmesserwahl des Zapfens 47 kann die Entlastungsfläche so groß gewählt werden, daß ihre Größe wenigstens annähernd dem wirksamen Querschnitt des Ventilsitzes 35 entspricht oder ihn auch überschreitet. Dadurch wird es möglich, die erforderliche Kraft der Rückstellfeder 36 um die Entlastungskraft zu reduzieren. Die von der Magnetspule 30 beim Schalten des Vorsteuerventils 22 von der Schließstellung in die Durchlaßstellung erforderliche Magnetkraft muß daher im wesentlichen nur die reduzierte Kraft der Rückstell feder 36 überwinden. A press-in bolt 46 serving as a pole is accommodated in the magnet coil 30 . This has a cylindrical pin 47 running coaxially with the longitudinal axis of the armature. This engages with its end face 48 on the side of the membrane 41 facing away from the recess 40 . Since the armature 31 in the illustrated closed position is exposed to the air pressure prevailing in the inlet channel 24 , the surface touched by the fixed pin 47 is hereby withdrawn from the effect of the air pressure. It is thus created on the side facing away from Ven tilsitz 35 a relief surface on which the armature 31 is not exposed to the air force. By ent speaking diameter of the pin 47 , the relief surface can be chosen so large that its size corresponds at least approximately to the effective cross section of the valve seat 35 or exceeds it. This makes it possible to reduce the required force of the return spring 36 by the relief force. The magnetic force required by the solenoid 30 when switching the pilot valve 22 from the closed position to the open position must therefore essentially only overcome the reduced force of the return spring 36 .
Während beim ersten Ausführungsbeispiel eine topfförmige Membrane 41 dargestellt ist, kann statt dessen auch eine Flachmembrane Verwendung finden. Außerdem ist es möglich, die Entlastungsfläche in der in Fig. 3 dargestellten, das zweite Ausführungsbeispiel betreffenden Weise zu schaffen:While a pot-shaped membrane 41 is shown in the first exemplary embodiment, a flat membrane can also be used instead. In addition, it is possible to create the relief surface in the manner shown in FIG. 3 that relates to the second exemplary embodiment:
Im zweiten Ausführungsbeispiel eines als Einlaßventil für Steuerluft dienenden Vorsteuerventils 51 ist der Anker 52 auf der ventilsitz abgewandten Seite mit einer gleichachsig verlaufenden Bohrung 53 versehen. Die Bohrung 53 steht durch eine durchgehende Längs bohrung 54 mit dem nicht sichtbaren Verbindungskanal 25 zur Steuer kammer 16 des Relaisventils 10 in Verbindung. In die Bohrung 53 greift ein gleichachsig verlaufender Zapfen 55 eines Einpreßbolzens 56 ein, welcher in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbei spiel in der hier nicht dargestellten Magnetspule des Vorsteuer ventils 51 aufgenommen ist. Der auf dem Zapfen 55 längsgeführte Anker 52 ist mit einem Dichtring 57 druckdicht gegenüber dem Zapfen 55 abgedichtet. Die Querschnittsfläche des Zapfens 55 bildet somit in der Ventilschließstellung, die dem Luftdruck des Einlaßkanals 24 entzogene Entlastungsfläche.In the second exemplary embodiment of a pilot valve 51 serving as an inlet valve for control air, the armature 52 is provided on the side facing away from the valve seat with a bore 53 running coaxially. The bore 53 is through a continuous longitudinal bore 54 with the invisible connecting channel 25 to the control chamber 16 of the relay valve 10 in connection. In the bore 53 engages a coaxially extending pin 55 of a press-in bolt 56 , which in the same way as in the first embodiment in the solenoid, not shown here, of the pilot valve 51 is received. The longitudinally guided on the pivot 55 anchor 52 is provided with a sealing ring 57 pressure-tightly sealed against the pin 55th The cross-sectional area of the pin 55 thus forms, in the valve closed position, the relief area extracted from the air pressure of the inlet channel 24 .
Das in Fig. 4 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel hat das als Auslaßventil für Steuerluft aus der Steuerkammer 16 des Relaisven tils 10 dienende Vorsteuerventil 23 zum Gegenstand. Das Vorsteuer ventil 23 besitzt eine Magnetspule 60, in welcher ein Anker 61 längsbewegbar aufgenommen ist. Der Anker 61 trägt an seiner auf der Seite der Magnetspule 60 gelegenen Stirnfläche 62 ein ringscheiben förmiges Schließglied 63 eines Sitzventils 64, dessen kreisringför miger Ventilsitz 65 an einer in der Magnetspule 60 gleichachsig zum Anker 61 aufgenommenen Einpreßhülse 66 angeordnet ist. In der ge zeichneten Durchlaßstellung des Vorsteuerventils 23, in welcher die Magnetspule 60 nicht erregt ist, steht der Verbindungskanal 26 zur Steuerkammer 16 mit dem von der Einpreßhülse 66 gebildeten Auslaß kanal 27 zur Atmosphäre in Verbindung. The third embodiment shown in Fig. 4 has as the outlet valve for control air from the control chamber 16 of the Relaisven valve 10 serving pilot valve 23 to the subject. The pilot valve 23 has a magnetic coil 60 in which an armature 61 is accommodated in a longitudinally movable manner. The armature 61 carries on its end face 62 located on the side of the magnet coil 60 an annular disk-shaped closing member 63 of a seat valve 64 , the valve seat 65 of the annular ring is arranged on a press-in sleeve 66 accommodated in the magnet coil 60 coaxially with the armature 61 . In the ge-drawn passage position of the pilot valve 23 , in which the solenoid 60 is not energized, the connection channel 26 to the control chamber 16 is connected to the outlet channel 27 formed by the press-in sleeve 66 to the atmosphere.
In der gezeichneten Durchlaßstellung des Vorsteuerventils 23 ist der Anker 61 unter der Wirkung einer Rückstellfeder 69 mit seiner ven tilsitzabgewandten Stirnfläche 70 an einem feststehenden Stützzapfen 71 des Ventilgehäuses 11 abgestützt. Die Stirnfläche 70 des Ankers 61 ist innerhalb einer rohrförmigen Membrane 72 gelegen, welche mit ihrem einen Ende an einem den Stützzapfen 71 tragenden Bund 73 des Ventilgehäuses 11 mit Hilfe eines Federringes 74 ortsfest gehalten und mit ihrem anderen Ende ventilsitzabgewandt am Anker 61 festge knüpft ist. In der Ventilschließstellung entzieht die Membrane 72 die Stirnfläche 70 des Ankers 61 der Wirkung des im Verbindungskanal 26 zur Steuerkammer 16 herrschenden Luftdrucks. Diese ventilsitzab gewandte Stirnfläche 70, welche durch eine durchgehende Längsbohrung 75 des Ankers 61 mit der ventilsitzseitigen Stirnfläche 62 in Ver bindung steht, stellt daher eine Entlastungsfläche dar, die den Anker 61 in der Ventilschließstellung weitgehend der Luftkraft ent zieht, so daß eine relativ kleine Federkraft ausreicht, um den Anker 61 aus der Schließstellung in die Durchlaßstellung zu bewegen. Dabei dient der Stützzapfen 71 einerseits zur Abstützung für den Anker 61, andererseits stellt er den Erhalt der Entlastungsfläche sicher, in dem er die unter der Wirkung der Luftkraft stehende Membrane 72 ra dial stützt.In the drawn open position of the pilot valve 23 , the armature 61 is supported under the action of a return spring 69 with its end face 70 facing away from the valve seat on a fixed support pin 71 of the valve housing 11 . The end face 70 of the armature 61 is located within a tubular membrane 72 , which is fixed at one end to a support pin 71 carrying the collar 73 of the valve housing 11 with the aid of a spring ring 74 and with its other end facing away from the valve seat on the armature 61 . In the valve closing position, the membrane 72 removes the end face 70 of the armature 61 from the effect of the air pressure prevailing in the connecting channel 26 to the control chamber 16 . This valve seat facing end face 70 , which is connected to the valve seat-side end face 62 by a through longitudinal bore 75 of the armature 61 in connection, therefore represents a relief surface, the armature 61 in the valve closed position largely ent ent of the air force, so that a relatively small spring force is sufficient to move the armature 61 from the closed position into the open position. The support pin 71 is used on the one hand to support the armature 61 , on the other hand it ensures the preservation of the relief surface by supporting the membrane 72 under the action of the air force ra dial.
Ebenso ist es möglich, die Druckentlastung des Vorsteuerventils 23 in der dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechenden Weise auszu führen, indem der Anker 61 auf einem gleichachsig verlaufenden Zapfen druckdicht längsgeführt ist.It is also possible to carry out the pressure relief of the pilot valve 23 in the manner corresponding to the second exemplary embodiment, in that the armature 61 is longitudinally pressure-tightly guided on a pin which runs coaxially.
Druckentlastete Vorsteuerventile entsprechend den vorstehend be schriebenen Ausführungsbeispielen sind auch zur Verwendung in Proportionalventilen, z. B. gemäß EP-A-03 05 710, geeignet.Pressure-relieved pilot valves according to the above be written embodiments are also for use in Proportional valves, e.g. B. according to EP-A-03 05 710, suitable.
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |