JP4324383B2 - 制御ピストンのための案内装置を備えた電空式の調整弁 - Google Patents

Description

本発明は、車両の圧縮空気ブレーキシステムに用いられる電空式のもしくはエレクトロニューマチック式の調整弁であって、リレー弁ハウジングが設けられており、該リレー弁ハウジング内に、外部に位置する少なくとも１つのブレーキ管路接続部と、供給圧接続部と、空気抜き接続部との間で圧縮空気流を切り換える弁座装置を操作するための軸方向に調節可能な制御ピストンが配置されており、該制御ピストンが、案内装置を介して軸方向に案内されていて、軸方向調節のための電磁式の少なくとも１つのパイロット制御弁を介して負荷可能であり、該パイロット制御弁が、リレー弁ハウジングに結合されたパイロット制御弁ハウジング内に収納されている形式のものに関する。特に本発明は、制御ピストンの案内装置の特別な構造上の構成に関する。

冒頭で述べた形式の調整弁は、ブレーキ圧を所望のブレーキ作用に相応して調整するために、車両の圧縮空気ブレーキシステムの内部に使用される。通常、この目的のためには、調整弁から延びるブレーキ管路が、車両ホイールに設けられたブレーキシリンダに接続されている。このブレーキシリンダは、これに接続されたディスクブレーキまたはドラムブレーキに対する、車両ホイールの制動のために必要となるブレーキ力を発生させる。電空式の調整弁のための圧力目標値の設定は電気的に行われてもよいし、ニューマチック的に行われてもよい。しかし、たいてい、ニューマチック的な制御は、電気的な制御の故障の事例における安全性のためにしか使用されない。

冒頭で述べた形式の電空式の調整弁は、ドイツ連邦共和国特許第３９３１７６１号明細書に基づき公知である。この公知の調整弁は大面状の制御ピストンを有している。この制御ピストンは軸方向で移動可能にリレー弁ハウジングの円筒状の中空室の内部に収納されている。この場合、制御ピストンは中空室を制御チャンバと作業チャンバとに分離している。作業チャンバの側では、制御ピストンに、同軸的な中空ピンが形成されている。この中空ピンは、隣り合って位置する弁座装置を操作するために働く。この弁座装置は、ばね支持された弁管の軸方向の調節によって圧縮空気流を、外部に位置するブレーキ管路接続部と、供給圧接続部と、空気抜き接続部との間で切り換える。

パイロット制御弁装置を介して制御ピストンは制御圧によって制御チャンバの側で負荷可能である。ここでは、パイロット制御弁装置は電空式の２つのパイロット制御弁から成っている。両パイロット制御弁は、制御ピストンの反対の側に配置された戻しばねと協働して制御ピストンの所望の運動を実現するために、組み込まれた電気的なコイルの、調整された通電によって制御圧の上昇、保持または低下を制御チャンバの内部に生ぜしめる。

制御ピストンの大面積に基づき必要となる軸方向の案内は、ここでは、パイロット制御弁ハウジングに設けられた同軸的な案内孔を介して得られる。この案内孔は、制御ピストンに同軸的に一体成形された案内ピンに対応している。

しかし、このような形式の案内は、パイロット制御弁ハウジングの側に設けたい案内孔が、運転時の円筒状の中空室の内部での制御ピストンの締付けまたは引っ掛かりを回避するために、高精度にかつ高い表面品質を備えて製造されなければならないという欠点を有している。さらに、この公知の案内装置は制御ピストンの比較的複雑な形状付与を生ぜしめる。これによって、制御ピストンが手間をかけて製造されなければならない。このことは、特に制御ピストンを同軸的に貫く貫通孔の製作にも認められる。この貫通孔は、制御チャンバから空気抜き接続部への排出空気の導出のために働く。ここでは、貫通孔は、制御チャンバの迅速な空気抜きを可能にするために、比較的大きな直径を有している。

実際には、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６０５５６２号明細書に基づき公知である構造的により簡単な別の原理による制御ピストンのための案内装置を形成することがすでに試行された。この場合、案内のためにはスリーブが使用される。このスリーブは、パイロット制御弁の側に設けられた適切な同軸的な切欠き内に接合されている。この限りにおいてパイロット制御弁ハウジングを越えて突出したスリーブの外径を介して制御ピストンの案内が実現される。この目的のためには、制御ピストンが、対応する同軸的な貫通孔を備えている。

パイロット制御弁ハウジングへのスリーブの固定は、ここでは、制御ピストンとパイロット制御弁ハウジングとの間の製造による遊びを補償するための半径方向遊びおよび／または旋回遊びを備えて行われる。しかし、制御ピストンのこのような形式の案内は案内特性の悪化を生ぜしめる。なぜならば、旋回遊びおよび／または半径方向遊びによって制御ピストンの傾倒が可能となるからである。

さらに、ここに使用された案内原理により、排出空気を制御チャンバから導出するための貫通孔に対するスペースが、生ぜしめられた構造的な周辺条件によって少なくなる。この限りにおいて、比較的少ない有効横断面しか可能とならない。

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の電空式の調整弁を改良して、制御ピストンの精確な案内が、組み込まれた有効な排出空気案内を伴って少ない製造手間で可能となるようにすることである。

この課題は、請求項１の上位概念部に記載した形式の電空式の調整弁から出発して、請求項１の特徴部に記載した特徴に相俟って解決される。後続の従属請求項には、本発明の有利な構成が記載してある。

本発明の技術的な思想によれば、制御ピストンの案内装置が、パイロット制御弁ハウジングに固定された別個の案内スリーブを有しており、該案内スリーブが、上側の案内区分を備えており、該案内区分が、軸方向の案内のために、制御ピストンに設けられた貫通孔に対応しており、さらに、案内装置が、上側の案内区分に続く、より小さな外径の下側の管区分を有しており、これによって、組み込まれた軸方向の空気抜き通路を通流する排出空気が、弁座装置の領域を越えて直接空気抜き接続部にガイドされるようになっている。

本発明の利点は、特に使用される案内スリーブの特別な構造にある。この案内スリーブは、制御ピストンのための精確な案内機能だけでなく、有効な排出空気案内も提供している。直接空気抜き接続部にまで弁座装置の領域を越えて延びる特に長い空気抜き通路のため、この空気抜き通路の開口は比較的小さな動圧の範囲に達する。これによって、空気抜き接続部の近くに形成された少ない背圧のため、空気抜き通路の比較的少ない直径にもかかわらず一層迅速な制御チャンバの空気抜きが得られる。驚くべきことには、作業チャンバの排出空気流れ内に位置する管区分によって、ブレーキ管路の空気抜き時に過度の騒音低減が得られる。

電空式の調整弁において流出する排出空気によって生ぜしめられる騒音をさらに最小限に抑えるためには、空気抜き接続部に付加的に消音器が設けられてよい。この消音器と相俟って、案内スリーブの管区分の末端は、空気抜き通路から流出する排出空気の自由な流出を保証するために開裂されて形成されている。この配置形式によって、全体的に極めて低い騒音レベルが得られる。この騒音レベル自体は、冒頭で述べた形式の調整弁に課せられる厳しい要求に即応される。

有利には、本発明による案内スリーブは、少なくとも案内区分の領域で僅かな滑り摩擦係数を備えてプラスチックから成っている。これによって、軸方向案内のために有利な少ない滑り摩擦が得られる。なぜならば、摩擦パートナとして形成された制御ピストンが、有利には同じくプラスチックから製作されているからである。適切な別の材料対偶を使用することも可能である。この限りにおいて、制御ピストンに設けられた対応する貫通孔はテフロンブシュ（ポリテトラフルオロエチレン製のブシュ）またはこれに類するものを備えていてよい。

本発明を改善する別の手段によれば、案内スリーブを固定するために、パイロット制御弁ハウジングに一体成形された案内ピンが設けられている。この場合、摩擦接続的なプレス嵌めを介して案内スリーブとの結合部が形成される。案内ピンに対応して、案内スリーブは案内区分の領域に、有利には、空気抜き通路に対してほぼ同軸的に延びる、より大きな直径の円筒状の切欠きを有している。この切欠きを介して、案内ピンへのプレス嵌めによる固定が行われる。この場合、切欠きの内部に、案内ピンに当て付けられる、軸方向で間隔を置いて配置された環状の２つの嵌合区分さえ設けられていれば十分であるので、プレス嵌めは、この限りにおいて最小限に抑えられたプレス嵌め力のため手で行うこともできる。さらに、間隔を置いて配置された環状の両嵌合区分は、案内ピンに対して相対的に案内スリーブの正確な位置決めを保証している。

案内スリーブの別の有利な構成によれば、リレー弁ハウジングに対して不動に案内スリーブの形状接続的な端部側の位置決めを可能にするために、管区分の末端領域に段部が形成されている。この結果、案内スリーブは、両端部、つまり、切欠きの上側の領域ならびに空気抜き通路の開口の下側の領域への大きな長さにもかかわらず、リレー弁ハウジングの内部に確実に位置決めされている。

空気抜き通路からの排出空気の特に迅速な流出を助成するためには、空気抜き通路の流れ横断面が最大に寸法設定されていると有利である。しかし、これに抗して、管区分の所要の最小の肉厚が、管区分の十分な安全性を確保するために維持され続けなければならない。さらに、管区分の外径は、ブレーキ管路からの排出空気のための所要の最小の環状ギャップによって空気抜き時に仕切られている。これらの要求を全て満たすためには、管区分の壁が付加的にリブ装置を介して補強されるようになっており、これによって、管区分の所要の肉厚ならびに総直径が可能な限り小さく保たれ、にもかかわらず、十分な安定性が付与されている。リブ装置は、有利には、管区分の外壁に沿って軸方向に延びる複数のリブ一体成形部から成っている。この場合、これらのリブ一体成形部は管区分に対してほぼ軸線平行に方向付けられていて、横断面で見て互いに等距離で配置されている。したがって、横断面で見て、一種の星形が得られる。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１に示した電空式（エレクトロニューマチック式）の調整弁は、主として２つの部分から形成されたハウジング装置を有している。このハウジング装置は下側のリレー弁ハウジング１を有している。このリレー弁ハウジング１は上側のパイロット制御弁ハウジング２に、介在するシールエレメント３を介して結合されている。この場合、この結合はねじ締結部（図示せず）を介して行われる。リレー弁ハウジング１とパイロット制御弁ハウジング２とは、内部に位置する制御チャンバ４を閉鎖している。この制御チャンバ４内には、制御ピストン５が軸方向で運動可能に配置されている。この制御ピストン５の軸方向調節のためには、パイロット制御弁ハウジング２内に収納されたパイロット制御弁装置が働く。このパイロット制御弁装置のうち、ここには、出口磁石として働くパイロット制御弁６しか図示されていない。パイロット制御弁装置は電子装置ユニット７を介して電気的に制御される。図示のパイロット制御弁６は出口弁として働き、この限りにおいて、操作時に制御チャンバ４を空気抜きする。この場合、排出空気は大気に導出される。さらに、入口弁として形成された第２のパイロット制御弁（図示せず）が設けられている。この第２のパイロット制御弁は、制御チャンバ４を制御圧で負荷するために働き、これによって、制御ピストン５が運動させられる。

制御チャンバ４の負荷時には、制御ピストン５が下側のスリーブ状の一体成形部を介して弁座装置８を操作する。この弁座装置８は、主として閉鎖エレメント９を有している。この閉鎖エレメント９は戻しばね１０の力によって、同心的に配置された隣り合って位置する２つの弁座に向かって押圧されている。両弁座を介して圧縮空気流が、リレー弁ハウジング１に配置されたブレーキ管路接続部１１と、一方では内部の供給圧チャンバ１２に接続された供給圧接続部（図示せず）との間でかつ他方では空気抜き接続部１３との間で切換可能となる。空気抜き接続部１３は付加的に騒音低減のために消音器１４を備えている。

ここでは、電空式の調整弁は、閉鎖された切換位置で図示してある。制御チャンバ４を制御圧で負荷し、次いで、制御ピストン５を下側の位置の方向に運動させると、弁座装置８の、外側に位置する弁座の開放によって圧縮空気流が、供給圧チャンバ１２から出発して、ブレーキ管路接続部１１に開口した作業チャンバ１５に到達し、したがって、ブレーキ圧が増加させられる。

制御チャンバ４の空気抜き時には、制御ピストン５が上側の位置に移行される。この場合、弁座装置８の、内側に位置する弁座が開放されるので、ブレーキ管路接続部１１から出発して圧縮空気が作業チャンバ１５を介して空気抜き接続部１３に到達し、これによって、ブレーキ圧が相応に低下させられる。したがって、制御ピストン５の交互の運動によってブレーキ圧に影響が与えられる。閉鎖された中間の切換位置では、圧縮空気流は生ぜしめられない。

大面状の制御ピストン５は同軸的な案内装置を介して軸方向に案内されている。制御ピストン５のこの案内装置は、パイロット制御弁ハウジング２の案内ピン１６に取り付けられた案内スリーブ１７から成っている。この案内スリーブ１７は、制御ピストン５に設けられた中心の貫通孔１８と滑り協働して軸方向案内手段を形成している。

図２に示した詳細図から明らかであるように、案内スリーブ１７は上側の案内区分１９を有している。この上側の案内区分１９には下側の管区分２０が同軸的に続いている。この下側の管区分２０は上側の案内区分１９に比べて小さな外径で形成されている。案内スリーブ１７は一体に形成されていて、射出成形によってプラスチックから製作される。同軸的に案内スリーブ１７を貫いて空気抜き通路２１が延びている。この空気抜き通路２１は、ここには図示していない制御チャンバ４の空気抜き時に生ぜしめられる排出空気を直接空気抜き接続部１３にまでガイドする。案内区分１９の領域には、空気抜き通路２１に比べて大きな直径の切欠き２２が形成されている。この切欠き２２を介して、ここには図示していない中空の案内ピン１６への案内スリーブ１７の固定が行われる。切欠き２２の内部には、軸方向で間隔を置いて配置された環状の２つの嵌合区分２３ａ，２３ｂが設けられている。両嵌合区分２３ａ，２３ｂは、案内装置の、互いに結合したい両構成部材の精確な位置決めを保証するために、案内ピン１６の、正確に嵌合するように製造された区分に直接当て付けられる。

管区分２０の末端領域には段部２４が形成されている。この段部２４は、管区分２０の末端領域を正確に位置決めするために、ここには図示していないリレー弁ハウジング１と形状接続的（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に協働する。管区分２０の末端は、空気抜き通路２１から流出する排出空気の妨害されない流出を可能にするために、十字スリットのような溝装置２５によって開裂されて形成されている。

図３によれば、管区分２０の壁はリブ装置によって補強されている。このリブ装置は、ここでは、管区分２０の外壁に沿って軸方向に延びる４つのリブ一体成形部２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄから成っている。これらのリブ一体成形部２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄは互いに等距離で配置されている、すなわち、十字形に配置されている。リブ装置によって、管区分２０の十分な安定性と同時に流れ横断面最大化が得られる。

本発明は、前述した有利な実施例に限定されるものではない。むしろ、後続の特許請求の範囲の保護範囲に所属し得る変化形も可能である。特に本発明は電空式の調整弁のための、２つの部分から成るハウジング装置に限定されるものではない。一体のハウジング装置も可能である。この場合、リレー弁ハウジングとパイロット制御弁ハウジングとは一体のハウジング装置の区分を形成している。また、２つよりも多くの部分から成るハウジング装置も可能である。

内部に位置する制御ピストンのための本発明による案内装置を備えた電空式の調整弁の縦断面図である。

案内装置に使用される案内スリーブの縦断面図である。

管区分の領域における案内スリーブの横断面図である。

符号の説明

１ リレー弁ハウジング、 ２ パイロット制御弁ハウジング、 ３ シールエレメント、 ４ 制御チャンバ、 ５ 制御ピストン、 ６ パイロット制御弁、 ７ 電子装置ユニット、 ８ 弁座装置、 ９ 閉鎖エレメント、 １０ 戻しばね、 １１ ブレーキ管路接続部、 １２ 供給圧チャンバ、 １３ 空気抜き接続部、 １４ 消音器、 １５ 作業チャンバ、 １６ 案内ピン、 １７ 案内スリーブ、 １８ 貫通孔、 １９ 案内区分、 ２０ 管区分、 ２１ 空気抜き通路、 ２２ 切欠き、 ２３ａ，２３ｂ 嵌合区分、 ２４ 段部、 ２５ 溝装置、 ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ リブ一体成形部

Claims (10)

1. 車両の圧縮空気ブレーキシステムに用いられる電空式の調整弁であって、リレー弁ハウジング（１）が設けられており、該リレー弁ハウジング（１）内に、外部に位置する少なくとも１つのブレーキ管路接続部（１１）と、供給圧接続部と、空気抜き接続部（１３）との間で圧縮空気流を切り換える弁座装置（８）を操作するための軸方向に調節可能な制御ピストン（５）が配置されており、該制御ピストン（５）が、同軸的な案内装置を介して軸方向に案内されていて、軸方向調節のための電磁式の少なくとも１つのパイロット制御弁（６）を介して負荷可能であり、該パイロット制御弁（６）が、リレー弁ハウジング（１）に結合されたパイロット制御弁ハウジング（２）内に収納されている形式のものにおいて、
   制御ピストン（５）の案内装置が、パイロット制御弁ハウジング（２）に不動に固定された別個の案内スリーブ（１７）を有しており、該案内スリーブ（１７）が、上側の案内区分（１９）を備えており、該案内区分（１９）が、軸方向の案内のために、制御ピストン（５）に設けられた貫通孔（１８）に対応しており、さらに、案内装置が、上側の案内区分（１９）に続く、より小さな外径の下側の管区分（２０）を有しており、これによって、該下側の管区分（２０）に組み込まれた軸方向の空気抜き通路（２１）を通流する排出空気が、リレー弁ハウジング（１）とパイロット制御弁ハウジング（２）とによって閉鎖された内部に位置する制御チャンバ（４）から弁座装置（８）の領域を越えて直接空気抜き接続部（１３）にガイドされるようになっていることを特徴とする、車両の圧縮空気ブレーキシステムに用いられる電空式の調整弁。
2. 空気抜き接続部（１３）が、流出する排出空気によって生ぜしめられる騒音を最小限に抑えるために、消音器（１４）を備えている、請求項１記載の調整弁。
3. 案内スリーブ（１７）が、少なくとも案内区分（１９）の領域で、僅かな滑り摩擦係数を備えたプラスチックから成っている、請求項１記載の調整弁。
4. 案内スリーブ（１７）をパイロット制御弁ハウジング（２）に固定するために、該パイロット制御弁ハウジング（２）に一体成形された中空の案内ピン（１６）が設けられており、該案内ピン（１６）が、摩擦接続的なプレス嵌めを介して案内スリーブ（１７）との結合部を形成している、請求項１記載の調整弁。
5. 案内スリーブ（１７）が、案内区分（１９）の領域に、空気抜き通路（２１）に対してほぼ同軸的に延びる、より大きな直径の切欠き（２２）を有しており、該切欠き（２２）を介して、案内ピン（１６）へのプレス嵌めによる固定が行われるようになっている、請求項４記載の調整弁。
6. 切欠き（２２）の内部に、軸方向で間隔を置いて配置された環状の２つの嵌合区分（２３ａ，２３ｂ）が設けられており、両嵌合区分（２３ａ，２３ｂ）が、プレス嵌め時に案内ピン（１６）に当て付けられるようになっている、請求項５記載の調整弁。
7. リレー弁ハウジング（１）に対して不動に案内スリーブ（１７）の形状接続的な端部側の位置決めを可能にするために、管区分（２０）の末端領域に段部（２４）が形成されている、請求項１記載の調整弁。
8. 空気抜き通路（２１）から流出する排出空気の妨害されない流出を保証するために、管区分（２０）の末端が開裂されて形成されている、請求項１記載の調整弁。
9. 空気抜き通路（２１）の流れ横断面最大化のために、管区分（２０）の壁が、リブ装置を介して補強されており、これによって、管区分（２０）の領域における所要の肉厚と総直径とが最小値に寸法設定されている、請求項１記載の調整弁。
10. リブ装置が、管区分（２０）の外壁に沿って軸方向に延びる、管区分（２０）に対してほぼ軸線平行に方向付けられた、横断面で見て互いに等距離で配置された少なくとも４つのリブ一体成形部（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）から成っている、請求項９記載の調整弁。

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