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Füllungsregler zum Versorgen von Luftfederungselementen über einen
von einem Verdichter beschickten Behälter in Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht
sich auf einen Füllungsregler zum Versorgen von Luftfederungselementen über einen
von einem Verdichter beschickten Behälter in Kraftfahrzeugen, mit einem Steuerventil
und einem von der Bewegung zwischen der Fahrzeugachse und dem Wagenkasten beeinflußten
Betätigungsglied, das über eine mechanische Dämpfungseinrichtung auf das Steuerventil
wirkt.
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Es sind schon Füllungsregler dieser Art bekannt, die außer der mechanischen
Dämpfungseinrichtung noch mit einem hydraulischen Dämpfer ausgerüstet sind. Hydraulische
Dämpfer sind jedoch temperaturabhängig, und die Dämpfung eines mit einem hydraulischen
Dämpfer ausgerüsteten Füllungsreglers ist dementsprechend bei niedrigen Temperaturen
hoch und bei hohen Temperaturen niedrig.
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Außerdem werden bei den bekannten Füllungs-- reglem die Arbeitsventile
unter Zwischenschaltung der Dämpfer unmittelbar betätigt, und bei größeren Ventilquerschnitten
wird dadurch der Arbeitsventilantrieb über Gebühr belastet. Diese Belastung erfordert
ein verhältnismäßig starkes und schweres Antriebsgestänge für die Arbeitsventile.
Außerdem sind diese Ventile meist an eine bestimmte Einbaustelle im Fahrzeug gebunden.
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Ebenfalls ist es bei Fahrzeug-Luftfederungen bereits bekannt, durch
eine Steuerung, beeinflußt durch von der Fahrbahn herrührende mechanische Stöße,
eine beschleunigungsabhängige Vorsteuerung der Luftfederung zu bewirken. Bei dieser
Luftfederung ist aber die Vorsteuerung und die Hauptsteuerung an zwei verschiedenen
Stellen im Fahrzeug eingebaut, und es ist eine elektrische Leitungsverbindung der
beiden Steuereinrichtungen notwendig.
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All diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden,
daß die über das Betätigungsglied in die Arbeitsglieder der mechanischen Dämpfung
eingeleiteten Stellkräfte auf zwei Vorsteuerventile wirken, welche die vom Behälter
kommende Druckluft wechselweise auf zwei Seiten eines Arbeitskolbens wirken lassen,
der mit dem Hauptsteuerventil für die Luftfeder-Füllung verbunden ist.
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Ein derartiges Relaisventil bedarf nur geringer Antriebskräfte, und
sein Antriebsgestänge kann entsprechend leicht ausgeführt sein. Durch die Zusammendrückbarkeit
der Luft wird die durch die Vorsteuerventile auf den Arbeitskolben eingesteuerte
Steuerkraft erst allmählich wirksam. Dadurch ist mit einfachen Mitteln eine Luftdämpfung
des Hauptsteuer-Ventils erreicht, für die es eine Temperaturabhängigkeit praktisch
nicht gibt.
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Da der erfindungsgemäße Füllungsregler wegen seiner einfachen Luftdämpfung
mit verhältnismäßig großen und ungenauen Durchgangsquerschnitten hergestellt sein
kann, ist sein Gehäuse mit einfachen Mitteln aus Aluminium oder einem ähnlichen
Leichtmetall herzustellen. Bei einem ölgedämpften Ventil, dessen Dämpfer bei größerem
Spiel unwirksam ist, muß als Material für das Gehäuse Gußeisen oder Stahl verwendet
werden, weil diese Stoffe gegenüber Leichtmetallen eine geringere Wärmeausdehnung
haben.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. 1 das Schema eines Luftfederungssystems mit dem erfindungsgemäßen
Füllungsregler, Fig.2 den Füllungsregler im Schnitt nach der Linie II-II in Fig.
3, Fig. 3 einen Schnitt durch den Füllungsregler stach Linie 111-III in Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt durch den Füllungsregler nach der Linie IV-IV in der Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt durch den Füllungsregler nach der Linie V-V in der Fig. 3.
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Fig. 6 einen Teilschnitt des Füllungsreglers nach der Linie VI-VI
in der Fig. 3.
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In einer Druckluftanlage versorgt ein Verdichter 1 über eine Leitung
2 einen Hochdruckbehälter 3. Dieser Behälter ist über eine Leitung 4 mit einem Füllungsregler
5 verbunden, der eine Betätigungsstange 6
hat, die von der Relativbewegung
zwischen der Fahrzeugachse 7 und dem Wagenkasten 8 verstellt wird. über eine Leitung
9 wird dabei von dem Füllungsregler ein Luftfederelernent 10 überwacht. Eine Leitung
11 führt von der Auslaßseite des Füllungsreglers zu einem Niederdruckbehälter 12,
der über eine Leitung 13 an die Saugseite des Kompressors 1 zu diesem zurückgeführt
ist. Dieses geschlossene System hat bekanntlich den Vorteil geringer Luftverluste
und der Einsparung von Verdichterleistung. Selbstverständlich kann aber auch die
Ausiaßseite des Füllungsreglers zur Außenluft führen.
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Der Füllungsregler 5 ist mit seinen Einzelteilen in den Fig. 2 bis
6 in verschiedenen Schnitten dargestellt. Wie in der Fig. 2 zu erkennen, liegt hinter
dem mit der Leitung 4 verbundenen Einlaßstutzen 14 des Reglergehäuses ein unter
dem Druck einer Feder 15 stehendes Rückschlagventil 16. Über dieses Ventil gelangt
die durch die Leitung 4 vom Hochdruckbehälter 3 kommende Luft in einen Raum 17,
der außer der Feder 15 des Rückschlagventils noch einen Teil der Glieder eines Hauptsteuerventils
18 aufnimmt. Die Hauptsteuerventilglieder sind: ein Ventilteller 19, eine ihm zugeordnete
Feder 20, ein gehäusefester Ventilsitz 21 und ein Ventilrohr 22. Die Feder 20 sucht
den Ventilteller 19 gegen den Ventilsitz 21 zu drücken. Dabei wirkt der Kraft der
Feder 20 das Ventilrohr 22 entgegen, das in einer Bohrung 23 längsverschiebbar gelagert
ist. An seinem Mantel ist das Ventilrohr bis zu einem Kanal 24 geschwächt; an den
das Luftfederelement 10 angeschlossen ist. Die Bohrung des Ventilrohrs 22 trägt
das Bezugszeichen 25 und reicht durch das ganze Rohr hindurch. Auf der anderen Seite
des Ventilrohrs ist ein Arbeitskolben 26 befestigt, der mit seiner Dichtung 27 in
einem in zwei Arbeitsräume 28 und 29 geteilten Arbeitszylinder beweglich ist. Dieser
Arbeitszylinder ist durch einen Auslaßstutzen 30 mittels einer Dichtung 31 abgeschlossen.
Der Auslaßstutzen 30 ist durchbohrt und nimmt auf dem gehäuseseitigen Teil , 32
seiner Bohrung eine Feder 33 auf, die auf das über den Arbeitskolben 26 herausragende,
in der Bohrung 32 geführte und mit einer Dichtung 34 versehene Ende 35 des Ventilrohres
einwirkt. Außer der Dichtung 31 ist am Auslaßstutzen noch eine zweite , Dichtung
36 vorgesehen, mit der ein in die Bohrung 32 mündender Kanal 37/38 gegen
die Außenluft abgedichtet ist. Dieser Kanal hat seinen Anfang in dem die Arbeitsglieder
für die mechanische Dämpfung aufnehmenden Gehäuseteil 39 des Füllungsreglers 5.
; Diese Arbeitsglieder sind an der von der Betätigungsstange 6 des Füllungsreglers
in gewissen Winkeln zu verdrehenden Welle 40 an einer zwischen zwei vorzugsweise
aus Kunststoff hergestellten Lagerungen 41, 42 (Fig. 4) angebrachten Fläche 43 befestigt.
Sie bestehen aus einer zweiteiligen Klammer 44, 45, die unter der Wirkung zweier
Federn 46, 47 über zwei Bolzen 48, 49 gegeneinander und gegen die Fläche 43 und
den dieser Fläche 43 gegenüberliegenden Teil 40' der Welle 40 gepreßt werden. Zur
Vermin- t derung der Reibung ist dieser Teil 40' der Welle 40 und die Fläche 43
mit einem aufgespritzten Kunststoffüberzug versehen.
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Wie besonders in Fig. 5 zu erkennen ist, liegen an den Enden der Klammern
44 und 45 zwei Vorsteuer- t ventile 50, 51 an, die aus je einem in Bohrungen 52,
52' beweglichen Ventilrohr 53, 53', je einem mit ihnen und mit je einem gehäusefesten
Sitz 54, 54' zusammenwirkenden Ventilteller 55, 55' und je einer diese Ventilteller
gegen ihre Ventilrohre und die gehäusefesten Sitze drückenden Feder 56, 56' bestehen.
Jedes Ventilrohr 53, 53' trägt an seiner Mantelfläche eine Dichtung 57, 57' und
ist an dem mit dem Ventilteller 55, 55' zusammenwirkenden Ende 58, 58' im
Durchmesser geschwächt. Die den Ventilteller 55 und 55' und die Federn 56, 56' aufnehmenden
Räume 59, 59' werden durch Gewindestopfen 60, 60' und Dichtungen 61, 61' abgeschlossen.
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Wie besonders in den Fig. 3 und 6 zu erkennen ist, sind die Räume
59, 59' eines jeden Vorsteuerventils 50151 über einen Kanal 62 mit dem Einlaßraum
17 des Füllungsreglers verbunden. Je ein zweiter Kanal 63, 63' ist von den Bohrungen
52, 52' der Ventilrohre abgezweigt und führt über je eine Drosselschraube 64, 64'
und über Bohrungen 65166 zu den beiden Arbeitsräumen 28/29 links und rechts des
Kolbens 26.
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Die beschriebene Einrichtung wirkt wie folgt: In der besonders in
Fig. 5 zu erkennenden Ruhestellung der Vorsteuerventile 50151 schließen die Ventilteller
55, 55' ihre gehäusefesten Sitze 54; 54' und die Ventilrohre 53; 53' ab.
Ebenso schließt (in Fig. 2) der Ventilteller 19 des Hauptsteuerventils 18 seinen
Sitz 21 und das Ventilrohr 22 ab. Dadurch kann Druckluft weder vom Einlaß 14 des
Füllungsreglers 5 zu dem Luftfederelement 10 noch über den Kanal 62 zu den Arbeitsräumen
28/29 des Arbeitskolbens 26 gelangen.
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Verringert sich der Abstand zwischen der Fahrzeugachse 7 und dem Wagenkasten
8, so verdreht sich die Welle 40 um einen gewissen Winkel (in Fig:5 entgegen dem
Uhrzeigersinn). Verdreht sich die Welle 40 nur langsam, z. B. durch allmähliches
Be-oder Entladen des Fahrzeuges, so werden die Arbeitsglieder der mechanischen Dämpfung
44 bis 49 mitbewegt und betätigen die Vorsteuerventile 50151 derart, daß das Ventilrohr
53' des Vorsteuerventils 50 seinen Ventilteller 55' vom gehäusefesten Sitz 54' abhebt,
während das andere außer in der Fig. 5 auch in Fig. 6 noch einmal dargestellte Ventilrohr
53 des Vorsteuerventils 51 sich von seinem Ventilteller 55 löst. Der im Einlaß 14
des Füllungsreglers herrschende Druck wird über den Kanal 62 über den von seinem
gehäusefesten Sitz 54' abgehobenen Ventilteller 55', das Ende 58' des Ventilrohres
53', den nicht gezeichneten Kanal 63' (Fig. 6), die ebenfalls nicht gezeichnete
Drosselschraube 64' und den Kanal 66 zu dem Arbeitsraum 29 des Arbeitskolbens geleitet,
während der andere Arbeitsraum 28 über den Kanal 65, die Drosselschraube 64, den
Kanal 63, das Ende 58 des anderen Vorsteuerventils 51, die Bohrung in seinem Ventilrohr
53, den Raum in 39, den Kanal 38 und 37 mit dem Auslaß 30 des Füllungsreglers
verbunden ist.
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Durch die am Kolben 26 wirkende Kraft wird das Häuptsteuerventil 18
betätigt. Der Ventilteller 19 wird durch das Ventilrohr 22 abgehoben, und Druckluft
vom Hochdruckbehälter 3 strömt über das Rückschlagventil 16, über den im Durchmesser
geschwächten Teil des Ventilrohres 22 und den Kanal 24 zum Luftfederelement 10 und
füllt dieses auf. Vergrößert sich der Abstand zwischen der Fahrzeugachse 7 und dem
Wagenkasten 8, so dreht sich die Welle 40 im Uhrzeigersinn, und der Arbeitsraum
28 wird über das Vorsteuerventil51 mit Druckluft gefüllt, während der Raum 29 über
das Vorsteuerventil 50 entlüftet wird. über das Hauptsteuerventil18 wird dann das
Luftfederelement
10 mit dem Auslaß 30 des Füllungsreglers verbunden und der Druck im Luftfederelement
10 so weit abgesenkt, bis der Wagenkasten 8 wieder seine normale Höhe erreicht hat.
Je nachdem, ob das Fahrzeug be- oder entladen wird, wirkt also am Kolben 26 eine
Kraft nach links oder rechts, wobei das Ventilrohr 22 des Hauptsteuerventils 18
den Ventilteller 19 entweder von seinem gehäusefesten Sitz 21 abhebt oder sich von
dem Ventilteller 19 löst.
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Ändert sich der Abstand zwischen Wagenkasten 8 und Fahrzeugachse 7
schnell, z. B. beim überfahren von größeren Bodenwellen, so verdreht sich zunächst
die Welle 40, ohne daß ihr die Arbeitsglieder der mechanischen Dämpfung 44 bis 49
vollständig folgen. Verstellen sich aber diese Arbeitsglieder trotzdem so weit,
daß die Vorsteuerventile 50/51 betätigt werden, so steigt der Druck auf der einen
Seite des Arbeitskolbens 26 und sinkt auf seiner anderen Seite: Diese Druckänderung
tritt aber nicht so zügig ein wie bei dem vorher beschriebenen Fall. Da am Kolben
26 erst ein gewisser Druckunterschied wirksam sein muß, bevor der Kolben 26 das
Ventilrohr 22 verstellt, wird eine weitere Verzögerung erreicht. Auch die Kompressibilität
des Druckmittels wirkt in dieser Richtung, so daß das Hauptsteuerventi118 außer
der mechanischen Dämpfung auch noch einer pneumatischen Dämpfung unterliegt. Diese
letztere Dämpfung wirkt sich beim überfahren von kleineren Bodenwellen derart aus,
daß in den beiden Arbeitsräumen 28.i29 in schnellem Wechsel Druckunterschiede auftreten,
ohne daß der Arbeitskolben 26 und damit das Hauptsteuerventil 18 bewegt wird.
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Die Hintereinanderschaltung von Vorsteuerventil 50/51 und Hauptsteuerventi118
nach Art eines Relaisventils hat den Vorteil, daß an der Betätigungsstange 6 des
Füllungsreglers 5 nur kleine Kräfte wirksam sind. Das Hauptsteuerventi118 kann beliebig
große Querschnitte haben, ohne daß die Betätigungsstange 6 dadurch belastet würde.
Ein derartiger luftgedämpfter Füllungsregler hat gegenüber den bekannten ölgedämpften
den Vorteil der größeren Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturunterschieden. Die
Luftdämpfung erfordert keine allzugroße Sorgfalt bei der Herstellung und ist leichter
genau einzustellen. Eine derartige genaue Einstellung ist besonders für Füllungsregler
wichtig, mit denen das Fahrzeug in der Kurve stabilisiert werden soll.