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Ventilvorrichtung zur Steuerung einer durch einen Strömungsmitteldruck
beaufschlagten Hilfsbetätigungsvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilvorrichtung
zur Steuerung einer durch einen Strömungsmitteldruok beaufschlagten Hilfsbetätigungsv
orrichtung.
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Es ist zu diesem Zweck bereits bekannt, ein Betätigungsglied vorzusehen,
:das mit einem druckempfindlichen Glied verbunden ist, (dessen Bewegung zur Steuerung
zweier Ventile dient, von denen das eine Ventil, das im nachfolgenden auch als Einlaßventil
bezeichnet wird, eine D.urchtrittsöffnu.ng steuert, die zwischen einer mit der Druckduelle
verbundenen Einlaßkammer und einer mit der Hilfsbetäti.gungsvorrichtung in Verbindung
stehendenAusllaßkammer angeordnet ist und in der einen Bewegungsrichtung des Betätigungsgliedes
geöffnet wird. Das andere dieser beiden Ventile, 'das im nachfolgenden auch als
Auslaßventil be-
zeichnet wird, steuert die Verbindung der Auslaßkammer mit
der Außenluft und. wird in der anderen Bewegungsrichtung des Betätigungsgliedes
geöffnet. Es ist hierbei bekannt, ,das druckempfindliche Glied einerseits durch
die Außenluft und andererseits durch den Druck in einer Rückwirkungskammer zu beeinflussen,
die mit der Auslaßkammer durch eine den Strömungsmittelfluß drosselnde Verbindung
verbunden siwd. Das druckempfindliche
Glied, da-s bei den (bekannten
Vorrichtungen als ein verschiebbarer Kolben ausgebildet ist, vermittelt der Bedienungsperson
ein Gefühl über die Größe der Kraft, die jeweils in der Hilfsbetätigtungsvorrichtung
ausgeübt wird. Außerdem aber ergibt sich dadurch., daß zwischen dem Betätigungsglied
und diesem druckempfindlichen Glied eine Feder angeordnet ist, eine selbstschließende
oder überlappende Wirkung für die beiden Ventile. Der sich in der Hilfsbetätigungsvorrichtung
nach dem Öffnen des Einlaßventils aufbauende Druck verschiebt nach einiger Zeit
d'as druckempfindliche Glied derart, daß sich das Einfaßventil wieder zu schließen
vermag und so lange geschlossen bleibt, bis durch eine weitere Bewegung des Betätigungsgliedes
das Einlaßventil wieder geöffnet wird. Dadurch, daß die Drosselverbindung ,zwischen
der Auslaßkammer und.der Rückwirkungskammer vorgesehen ist, wird erreicht, daß dieses
Selbstschließen des Ein.laßventils nicht sogleich mit dem Öffnen des Einlaßventils,
sondern mit -einer gewissen Verzögerung erfolgt, so ,daß zuerst die Hilfsbetätigungsvorrichtung
angezogen wird, bevor sich das Einlaßventil wieder von selbst unter Einwirkung des
sich zurückbewegenden druckempfindlichen Gliedes schließt. Eine ähnliche Verzögerung
ergibt sich beim Öffnen des Auslaßventils, wenn das Betätigungsglied zurückgezogen,
wird.
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Die bekannten Vorrichtungen dieser Art weisen den Mangel auf, daß
die Geschwindigkeit des Ansprechens der Hilfsibetätigungsvorrichtung nach einer
Einrückbeweg.ung des Betätigungsgliedes' zu wünschen übrig läßt. Das gleich-,- gilt
auch mit Bezug -auf die Proportionalität zwischen der Bewegung des Betätigungsgliedes
und dem Anziehen der Hilfsbetätigungs@vorrichtung. Damit hängt -zusammen, daß auch
die S-Abstschließwirkung .der Ventile zu ungenau -war, indem sich je nach dien besonderen
Verhältnissen eine verschieden große Verzögerung zwischen dem Öffnen des Einlaßventils
und dem Zurückbewegen des druckempfindlichen Gliedes ergab.
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Erfindungsgemäß werden @diese Mängel dadurch beseitigt, daß die beiden
Ventile als zwei fest miteinander mittels einer Stange verbundene Kugelventile ausgebildet
sind, die. in der Ruhelage durch eine die Stange umschließende Feder in diejenige
Stellung gedrückt werden, -bei der das Einlaßventil ,geschlossen ist. Auf diese
Weise ergibt sich eine durch die Ventile urgedrosselte Verbindung . zwischen einerseits
der Druckmittelquelle der Hilfsbetätigungsvorrichtung und andererseits der Hilfsbetätigungsvorrichtung
und der Außenluft. Außerdem empfiehlt es sich, zwischen :dem Betätigungsglied und
dem druckempfindlichen Glied eine im Ruhezustand vorgespannte Feder einzuschalten.
Diese Feder wird in Abweichung von den bekannten Vorrichtungen anfangs @bei der
Betätigung überhaupt .nicht, sondern erst dann zusammengedrückt, wenn sich das druckempfindliche
Glied unter demEinfiuß .des in @d-erRückwirkungskammer herrschenden Druckes zurückbewegt.
. Hierbei ist vo-rzugsweise die Vorspannung der Feder einstellbar, um sie den jeweiligen
Verhältnissen anzupassen. Die Ventile können auf die erfindungsgemäße Art derart
ausgebildet werden, daß ,durch sie der Strömungsmittelfluß in deiner Weise, z. B.
durch irgendwelche Führungen, beeinträchtigt wird. Der Wegfall derartiger Führungen
wirkt sich insofern günstig aus, als auf -diese Weise weder die Ventile- noch ihre
Betätigungsglieder zu irgendwelchen Verklemmungen neigen.
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Durch die Erfindung ergeben sich besonders günstige Durchflußquerschnitte
für das Strömungsmittel, so daß es leicht möglich ist, mit verhältnismäßig geringen
Hüben für die Ventile auszukommen, was wiederum :den Einbau von Membranen als druckempfindliche
Glieder erleichtert. Derartige Membranen aber sind .bekanntermaßen für irgendwelche
Steuerungen besonders günstig, da es keinerlei Wartung bedarf, um sie ständig dicht
zu halten.
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Zu dem gleichen Zweck empfiehlt es sich, auch dieDrosselverbindung
zwischen derAuslaßkammer und der R:ückwirkungskammer als auswechselbare Düse auszubilden.
Auf ,diese Weise ist es besonders .einfach möglich, die Drosselwirkung und damit
die Verzögerung zwischen einem Öffnen. ides Einlaßventils, auf das ein Anziehen
der Hilfsbetätigun.gsvorrichtung folgt, und dem selbständigen Schließen. dieses
Einlaßventils ganz nach Wunsch einzustellen.
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Weitere Verbesserungen und. zweckmäßige Ausgestaltungen .des Erfindungsgegenstandes
sind an Hand der Zeichnung .erläutert, in der zwei A.usführungsformeen der Erfindung
dargestellt sind. Es zeigt Albtb. i einen axialen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß
ausgebildetes Ventil und Abb. z einen axialen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform
des Ventils, die in Verbindung mit einem gleichfalls .dargestellten Druckmittelsystem
zur Betätigung eines Fah.rzeugüberwachungselements verwendet werden kann.
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Die Erfindung wird zunächst an Hand der Abb. i beschrieben, worin
mit 103 das Gehäuse eines selbstschließenden Ventils bezeichnet ist, das obere und
untere A;bschnitteio4 und 1o-5 besitzt. Das Gehäuse kann an einem Träger io6 in
irgendeiner geeigneten Weise, z. B. mittels einer Schraube 107,
befestigt
werden, um so für den Fahrer bequem .zugänglich zu sein. Wie dargestellt, ist das
Gehäuse in eine Anzahl von Kammern unterteilt, wobei eine Zwischenwand io8 vorgesehen
ist, die zusammen mit dem Gehäuse eine Auslaßkammer iog und -eine Auspuffkammer
iio bildet. Der untere Gehäuseabschnitt io.5 ist derart ausgebildet, daß ein Einlaßkupplungsteil
i i i angeschlossen werden kann, der mit dem Gehäuseteil io5 eine Einlaßkamm-er
112 bildet, wobei ein Sitz 113 für das Einlaßventil durch den Kupplungsteil i i
i sicher in der äezeigten'Lage gehalten wird.
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Es sind Ventilanordnungen vorgesehen, um ,das Druckmittel von der
Einlaßkammer 112 zur Auslaßkammer iog und von der letzteren zur Auspuffkammer
iio
zu steuern. Diese Ventilanordnungen sind :derart ausgebildet, daß sie sich selbsttätig
in die fichtige Lage bringen und einen im wesentlichen unbehindertenZufluß vonDruckmittel
hinter den Einlaßabschnitt des Ventils ermöglichen. Wie dargestellt, werden diese
Anordnungen von Auspuff- und Einlaßventilen 114 und 115 gebildet, die Kugelform
besitzen und mittels einer Stange 116 starr miteinander verbunden sind. Eine Feder
117, die auf dein Einlaßventilsitz 113 ruht, .dient als einzigeUnterstützung für
dieVentilkörper 114, 115 und ist für gewöhnlich ,bestrebt, .dies--, Ventilkörper
nach oben zu drücken, um das Ei.nlaßventil zu schließen. Durch ein Ventil der oben
beschriebenen Art wird eine außerordentlich einfache Ausbildung geschaffen, und
zwar eine solche, bei .der der dichte Abschluß des Einlaßventils ohne Rücksicht
auf zeitliche Verschiebungen od.,dgl. des Ventilkörpers gesichert wird. Die Ausbildung
vermeidet auch den Gehrauch komplizierter Führungskonstruktionen für das Einlaßventil,
die andernfalls den Fluß des Druckmittels zurAuslaßkammer behindern würden.
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Um die Ventile i 14 und i 15 so zu betätigen, daß der Fluß des Druckmittels
zur Auslaßkammer gesteuert und ferner auch die Verbindung ,zwischen der Auslaßkammer
und der Auspuffkammer überwacht wird, ist ein ventil:b,etäti.genider Tauchkolben
i 18 vorgesehen, der eine axiale Bohrung i 19 besitzt, welche einen Auspufflzanal
bildet. Dieser Tauchkolben 118 ist in das untere Ende eines rohrförmigen Teils i2o
eingeschraubt, und auf der Innenseite des Teils 120 ist ein mit Durchtrittsöffnunagen
versehener Anschlußte:il121 vorgesehen, um :den Tauchkolben 118 in .seiner Stellung
-zum Rohr 120 festzulegen. Das obere Ende des Rohres i2o ist nach !außen geflanscht
und trägt :einen Sitz 122, während. ein zweiter Sitz 123 am unteren Ende des Rohres
i2o angeordnet ist. Eine vorgespannte Feder 124 ist zwischen diesen beiden Sitzen
angeordnet und ist !bei ihrer Anbringung an .dieser Stelle unter eine leichte Anfangsspannung
zu einem im nachfolgenden näher beschriebenen Zweck gesetzt.
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An dem Ventiltauchkolben i 18 ist ein auf Druck ansprechender, von
einer Membran 125 gebildeter Teil befestigt, der zwischen die beiden Gehäuseabschnitte
io4 und io5 eingeklemmt ist und die Auspuffkammer iio gegen die Zwischenwand io8
abschließt. Diese Membran ist in geeigneter Weise auf .dem Tauchkolben 118 gesichert,
z. B. .dadurch, daß sie zwischen (den Sitz 123 und eine ringförmige, am Tauchkolben
ausgebildete Schulter i26,eingefügt ist. Bei .der Vereinigung des Tauchkolbens i18,
:des Rohres i 2o und der Membran 125 in Verbindung mit der Feder 124 können eine
oder mehrere Unterlagscheiben 127 zwischen dem unteren Ende der Feder 124 und dem
Sitz 123 angeordnet werden, um der Feder 124,die gewünschte Vors,pannung zu beben.
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Zur Betätigung .des Tauchkolbens 118 sind mit der Hand oder dem Fuß
zu bedienende Einrichtungen vorgesehen. Bei der gezeigten Ausführungsform werden
diese durch ein geeignetes Pedal 12$ gebildet, das einen kappenförmigen Betätigungsteil
z29 niederzudrücken vermag. Dieser ist in dem Gehäuseabschnitt 104 verschiebbar
angeordnet und mit einer Schulter 130 versehen, die mit dem Sitz 122 in dauernder
Berührung steht.
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Bei Benutzung der oben beschriebenen Ventilkonstruktion für die Fernibetätigung
von Fahrzeugw'berwach.un,gselementen ist der Kupplungsteil i i i durch eine Öffnung
131 mit einem geeigneten Druckmittelbehälter verbunden, während die Auslaßkammer
iog durch eine Öffnung 132 mit einem durch Druckmittel betätigten Organ verbunden
ist, ,das seinerseits mit dem Fahrzeu.güherwachunaselement verbunden ist, während
die Auspuffkammer iio :durch eine Öffnung 133 unmittelbar mit der Außenluft in Verbindung
steht. Die Auspuffkammer I 1o ist überdies mit der Bohrung i i9 des Tauchl#:o1,b,ens
ii8 in ständiger Verbindung, und zwar durch in der Seitenwand des Rohres i2o angeordnete
Durchlässe 13.a..
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Angenommen, daß die Teile so eingestellt sind, .daß das Einläßventi1115
geschlossen ist und der Tauchkolben 118 sich ein wenig über dem Auspuffventil 114
.befindet, so, werden bei .der Betätigung durch Niederdrücken des Pedals 128 unter
Vermittlung des Organs 129 die sämtlichen von der Feder 124, dem Rohr 120 und ,dem
Tauchkolben 118 gebildeten Teile gemeinsam nach unten gedrückt, wodurch das Auspuffventil
114 geschlossen und das Einlaßventil 115 geöffnet wird. Daraufhin wird Druckmittel
unmittelbar in die Auslaßlkalnmer log geführt und gelangt von dort zu dem nicht
gezeigten, durch Druckmittel betätigten Organ. Bei ,bisher !benutzten selbstschließenden
Ventilen sind die auf Druck ansprechenden Elemente derselben, die ein Schließen
der Ventile bewirken, gegen die Auslaß- oder Auslösekammer hin frei geöffnet gewesen,
und infolgedessen sucht @dabei:dergegen Idas auf Druck ansprechende Element ausgeübte
Druck, sobald der Druck sich in jener Auslaßkammer erhöht, das auf Druck ansprechende
Element entgegen der ursprünglichen Öffnungskraft so zu bewegen, da'ß Idas Einlaßventil
geschlossen wird. Bei einer derartigen Anordnung wird somit die Einlaßventilöffnung
,zu einer Zeit allmählich verkleinert, wo man den Druck in ..der Auslaß- oder Auslösekammer
aufbauen, d. h. verstärken will und die Betätigungsvorrichtung, die dieses Druckmittel
erhält, so schnell wie möglich ansprechen soll. Die Folge davon ist aber, daß der
in der Betätigungsvorrichtung aufgespeicherte Druck allmählich abnimmt, so daß die
wirkliche Betätigun!g der -letzteren, etwas verzögert wind.
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Demgegenüber ist besonders zu betonen, daß gemäß der Erfindung beim
Öffnen des Einlaßventils 115 und Zuführen des Druckmittels zur Kammer log die Einwirkung
dieses Druckes auf den darauf ansprechenden Teil 125 verzögert oder zurückgedrängt
wird, beispielsweise mit Hilfe eines verengten Durchlasses oder einer Düse 135.
Bei einer .derartigen Anordnung wird die Höhe des im Betätiger auf!gespeichherten
und, von !der Kammer log her zugeführten Druckes erhe bfich größer sein
als
der unterhalb der Membran 125 aufgespeicherte Druck, und es wird infolgedessen die
oben angegebene Druckabnahme erheblich vermindert werden. Auf .diese Weise wird
die durch Druckmittel betätigte Vorrichtung trotz seiner entfernten Anordnung schnell
betätigt werden, bevor der Druck unter der Membran 1a5 einen Wert erreicht, der
ausreicht, um irgendeine wesentliche S,chlneßbewegung des Ventilmechanismus zu verursachen.
Diese Betätigung wird umgekehrt, wenn,das Ventil in die Auspuffstellung bewegt wird,
mit anderen Worten, auch die Auspuffphase geht schnell vor sich. Auf diese Weise
kann das durch den Kraftbetäti,ger überwachte und gesteuerte Element in jeder Richtung
schnell betätigt werden.
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Angenommen, d'aß (das Pedal 12,8 nach der Ein, leitungsbewegung in
.seiner Stellung verbleibt, so muß genügend Druck unter der Membran 12"5 angesammelt
werden, um die Vorspannung der Feder 124 zu überwinden, bevor .die Membran i25 die
Aufwärtsbewegung des Tauchkolbens 118 zwecks Schließung des Einlaßventils 115 bewirken
kann. Auf diese Weise kann. durch leinen schwachen. An fangsdruck auf @das,Pedal
i2'8 alsbald ein sehr erheiblicher Druck in der mit der Kammer zog. verbundenen
Betätigungsvorrichtung angesammelt werden, ehe sich das Ventil schließt. Vorzugsweise
ist diese anfängliche Erhöhung .des .durch ,das Ventil zugeführten Druckes :derartig,
daß dadurch die Anfangsreibung und irgendwelche in dem Betäti--gungsorgan und den
damit verbundenen Fahrzeugivberwaehungs : oder Steuerungsteilen herrschendenentgegengerichteten
Kräfte überwunden werden. Um dieses erwünschte Ergebnis zu sichern, wird die Feder
124 von vornherein so weit vorgespannt, daß die Anfangsbetäti.gung (des Ventils
diesen Druck ergibt.
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Unter gewissen Umständen, z. B. wo es wünschenswert ist, den Auspuff
des Druckmittels aus dem Betätigungsorgan zu steuern, ist es wünschenswert, den
,Auspuff des Druckmittels aus der Kammer iog zu verzögern. Das wird in einer neuen
und einfachen. Art mittels der Erfindung da-.durch erreicht, daß man eine Feder
136 vorsieht, die mit dem Pedal 128 .in Verbindung steht und von Anfang an derart
gespannt ist, daß sie das Pedal, wenn es sich in seiner normalen, zurückgezogenen
Stellung befindet, zur Ausübung einer Kraft auf den Betätigungsteil 129 veranlaßt,
die genügt, um den Tauchkolben i 18 mit dem Auspuffventil 114 in Berührung @zu 'bringen.
In gewissen anderen Fällen, z. B. wenn,der Ventilmechanismus in Verbindung mit einer
Getrie(beverschieb.ungsvorrichtung benutzt wird, ist es wünschenswert, zu allen
Zeiten einen leichten Druck in der Betätigungsvorrichtung aufrechtzuerhalten, während
dieses sich in seiner unwirksamen Stellung befindet, so .daß der in der Kammer iog
und unter der Membran 125 zur Aufspeicherung kommende Druck die Schließung des Einlaßventils
unrverzüglich bewirkt. Das wird leicht dadurch erreicht, @daß man die Spannung kler
Feder 136 so regelt, daß das Einlaßventil 115 anfänglich "beim Zulassen jenes leichten
Druckes in die Auslaß- oder Auslösekammer und zu derBetäti.gungsvorrichtung geöffnet
wird, bevor es sich schließt.
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Bei der Ausführungsform gemäß Abb. 2 ist der Ventilmechanismus ähnlich
ausgebildet wie der in Abb. i .dargestellte, nur mit dem Unterschied, daß die auf
.den Druck ansprechende Membran 125 statt dem von der Kammer iog kommenden Druck
durch eine verengte Öffnung ausgesetzt zu werden, dem Druck .des Druckmittels in
der Betätigungsvorrichtung 137 durch die Leitung 138 hindurch uhterwurfen ist. Bei
einer derartigen Anordnung wird .die Schließwirkung des Ventilmechanismus erheblich
verzögert, und es wird so eine rasche Druckaufspeicherung in der Betätigungsvorrichtung
erzielt. Bei der Ausführungsform nach dieser Aübildung wird die Einlaßkammer 112
von einem Vorratsbehälter 142 her durch eine Leitung 139 mit Druckmittel versorgt,
und der Druck wird dann durch eine Leitung 141 bei Betätigung des Ventils 115 der
Betätigungsvorrichtung zugeführt. Mit der Betätigungsvorniahtung 1317 ist irgendein
dadurch zu ,betätigendes Fa:hr.zeugüberwachungselement, wie z. B. ein Kupplungsglied
140, verbunden.
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Die Erfindung ist nicht .auf .die besondere Konstruktion und Anordnung
der zuvor beschriebenen Teile beschränkt. Diese können vielmehr in geeigneter Weise
abgeändert werden, um besondere Anforderungen zu erfüllen, ohne daß vom Wesen der
Erfindung abgewichen wird.