DE60104970T2

DE60104970T2 - Druckgesteuerte Dreiwegeventilvorrichtung

Info

Publication number: DE60104970T2
Application number: DE2001604970
Authority: DE
Inventors: Rafael A. Guadalupe Norte Colussi; Nestor J. Guadalupe Norte Venica
Original assignee: Col Ven SA
Current assignee: Col Ven SA
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2021-10-13
Also published as: DE60104970D1; EP1219874A1; IL145936A; EP1219874B1; US6672328B2; IL145936A0; CA2361362A1; BR0106389A; MXPA01011359A; ATE274160T1; CA2361362C; US20020170597A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung zum Einbau in Druckgas- bzw. Druckluftleitungen, die durch den auf eine Öffnung der Ventilvorrichtung wirkenden relativen Gasdruck bzw. durch die Druckdifferenz zwischen zwei Öffnungen davon gesteuert werden kann. Das heißt, die Ventilvorrichtungsstellung kann über den in der an die jeweilige Öffnung angeschlossenen Leitung vorhandenen Gasdruck, ohne Hilfskontrollleitungen, durch die Variation des auf das andere Leitungsende wirkenden Luftdrucks, gesteuert. Sie betrifft insbesondere eine Dreiwegeventilvorrichtung, die ausgelegt ist, um betrieblich (i) eine geschlossene Position, (ii) eine offene Position zwischen zwei Öffnungen, oder (iii) eine offene Position zwischen zwei anderen Öffnungen in Abhängigkeit von den in einer der Öffnungen vorhandenen Druckverhältnissen, das heißt, die Ventilkontrollöffnung, einzunehmen.
Die Ventilvorrichtung der vorliegenden Erfindung findet Anwendung für das Einpumpen und der Entspannung von verdichteten Füllungen, insbesondere als ein Ventil für Reifen, wie, zum Beispiel, ein Bestandteil eines Reifendruckkontrollsystems für ein Kraftfahrzeug. Solche Systeme werden in Transportfahrzeugen, wie Lastwagen und Omnibussen, verwendet, da sie erlauben, entweder automatisch oder über vom Fahrer betätigte Einrichtungen, den Aufpumpenzustand jedes Reifens und/oder Radachses zu korrigieren, ohne die Fahrt anzuhalten. Damit wird ein bedeutendes Transportssicherheitsmerkmal bereitgestellt.
In der genannten Anmeldung wird die Ventilvorrichtung zwischen einem Anlageleitungsende und dem Reifenlufteintritt eingebaut, wobei sie das konventionelle Radventil ersetzt oder ergänzt. Sie erfüllt die drei Hauptfunktionen des Systems, nämlich (i) sie unterbricht den Luftfluss, wenn der Druck unter einer minimalen Grenze sinkt, wobei man vermeidet, dass die Reifen platt werden; (ii) gewährleistet genügenden Luftfluss, um den Reifen aufzupumpen bzw. den Reifendruckstand aufrechtzuerhalten, zum Beispiel, bei einem Platten, damit nicht notwendig ist, das Fahrzeug irgendwo zu stoppen; und (iii) ermöglicht Entspannung des Reifens, zum Beispiel, um den Reifendruck wegen der Straßenbedingungen zu verringern.
In dieser Anmeldung, die Kontrollöffnung, die an eine Seite des Ventilvorrichtungskolbens angeschlossen ist, ist mit der Leitung verbunden. Neben dem Druckzustandskontrollsignal liefert sie gliechzeitig die Luft (Gas) zum Aufpumpen, während eine zweite mit der entgegengesetzten Kolbenseite verbundene Öffnung, an den Reifenschlauch angeschlossen ist, wobei die dritte Öffnung als ein Ventil, um den Druck aus der zweiten Öffnung in die Atmosphäre herauszulassen, ausgebildet werden kann.
Ein derartiges Ventil ist aus dem US 4,895,199 bekannt.
In der genannten Anmeldung, ist es ebenfalls vorteilhaft, neben der Möglichkeit, die Reifen auf kontrollierbare Weise aufpumpen zu können, mittels einer ferngesteuerten Vorrichtung, die Reifen entspannen zu können, wie in der am 30 September 1998 als AR004085 A1 offengelegten argentinischen Patentanmeldung Aktennummer P96.01.04874, beschrieben wird. Hierzu würde ein konventionelles Dreiwegeventil, wie zum Beispiel ein Solenoidventil, nicht die beste Wahl für das mit der Nummer 39 bezeichnete Komponente sein, da es ist dabei notwendig, Kontrollleitungen bis zu den Radstellen zu installieren, die die Anlage weiter komplizieren und es ist ferner schwierig, sie vor mechanischen Ausfällen zu schützen.
Dieses Problem wurde ursprünglich mittels einer Zweiöffnungsvorrichtung, die in der am 29 September 1999 als AR006772 A1 offengelegten argentinischen Patentanmeldung Aktennummer P97.01.01607, offenbart wird, die konventionellerweise aus einem zwischen zwei an den entgegengesetzten Ventilkörperslongitudinalenden angeordneten Einlass-/Auslassöffnungen sich dadurch erstreckenden Durchgang; einem in den Durchgang eingefügten Kolben, sowie Federmitteln, die den Kolben gegen den in dem Durchgang befindlichen Sitz drängen, um den besagten Durchgang, unter normalen Bedingungen, das heißt, in Abwesenheit von einem Überdruck in der Anlageleitung, abzusperren, besteht. Das Ventil ist mit Mitteln zur Einstellung des Öffnungsgrads davon versehen, damit es wahlsweise bidirektional arbeiten und die folgenden Positionen in Abhängigkeit des Leitungsdrucks einnehmen kann:

– geschlossen (zum Beispiel, beim Druckverlust in der Anlage);
– maximaler Öffnungsgrad, um Luft in positive Richtung (Aufpumpen) einzulassen, wenn der Einstromdruck bzw. die daraus entstandene auf den Kolben wirkende Kraft groß genug ist, um die Feder rückwärts zu drücken; und
– minimaler Öffnungsgrad, um die Luft in die entgegengesetzte Richtung zurückzuführen (Entspannung). In dieser Position von minimalem Öffnungsgrad, ermöglicht die Ventilvorrichtung, dass eine kontrollierte Luftmenge durch die Anlageleitung zurückströmt.

Es würde wünschenswert sein, eine Reifenventilvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die als ein in eine automatische Druckkontrollvorrichtung eines Fahrzeugs eingebautes Komponente von Nutzen ist und die (i) in Reaktion auf einen Druckverlust im System geschlossen bleibt, sowohl ob das System einfach ausgeschaltet worden ist, als auch ob er von einer mechanischen Panne in der Anlageleitung verursacht wurde; (ii) Luft durch die Anlageleitung zum Reifenaufpumpen einlässt, um den erwünschten oder normallen Druck zurück- bzw. einzustellen; und (iii) eine Luftausströmung ermöglicht, damit die Luft aus einem Reifen herausgelassen wird, ohne dass sie durch die Anlageleitung zurückgefürt wird.
Es würde ebenfalls wünschenswert sein, die Ventilvorrichtungsstellung, ohne weitere äußere in die Ventilstruktur eingebaute Kontrollelemente, zu steuern, sondern direkt mittels des auf den Kolben wirkenden resultierenden Drucks in Abhängigkeit von den in der Anlageleitung vorliegenden Verhältnissen, und die Ventilvorrichtungsstellung pneumatisch durch den in einer Ventilseite vorhandenen Luftdruck zu steuern; sowie eine Ventilvorrichtung von einem einfachen aber jedoch robusten Aufbau zur Verfügung zu stellen, so dass sie, mit Rücksicht auf die mehrfachen identischen Vorrichtungen, die ein mehrachsiges Fahrzeug erfordern würde, sowie auf die Tatsache, dass der Montageplatz (am Rad) ihren Schutz vor Stößen und Rucken erschwert, wobei sie mechanischen Schäden ausgesetzt sind, die zum Beispiel durch vom selben bzw. anderen Fahrzeugen geschleuderte Steine verursacht werden können, kostengünstig ist.
Erfindungsgemäß wird eine druckgesteuerte Dreiwegeventilvorrichtung nach Anspruch 1 zur Verfügung gestellt. Die Vorrichtung besteht aus einem Ventilkörper, wodurch ein Einlassdurchgang zwischen einer Einlassöffnung und einer zweiten Öffnung sich erstreckt, worin ein Kolben eingefügt ist, der mit elastischen Mitteln, die ihn gegen die Einlassöffnung drängen, verbunden ist. Der Ventilkörper umfasst eine vor einem Ausströmungsventil angeordneten Auslassöffnung, die Verschlusspositionen an jeweiligen entgegengesetzten Kolbenhubbegrenzungen aufweist, so dass sie nur geöffnet werden kann, wenn der Kolben in einer Zwischenlage sich befindet, wobei das Auslassventil zwei an der Oberfläche der Kolbenaußenwand geformte kreisförmige Stufen besitzt, zwischen denen ein von zwei Innenlippen in Übereinstimmung mit den Stufen ausgebildeter O-ring angebracht ist, so dass in beiden Kolbenhubbegrenzungspositionen, eine vorbestimmte die Stufen gegen die entsprechende Lippe stößt, wobei die Auslassöffnung geschlossen wird, die nur mittels zwischen den Verschlüssen und den entsprechenden Sitzen, wenn der Kolben sich in der Zwischenlage befindet, jeweiligen gebildeten Spalten geöffnet werden kann. Die Einlassöffnung geht durch den Kolben in Längsrichtung über ein normalerweise von einer Feder geschlossenes Ventil hindurch.
Der Kolben verhält sich tatsächlich als ein beweglicher Sitz für das Auslassventil und stellt einen Mitteldruckbereich fest, wo der Kolbenlängsbewegung zur Auslassventilkontrolle dient.
Die Stellung der Ventilvorrichtung wird ferngesteuert, ohne zusätzliche Kontrollleitungen, um einen erwünschten Reifendruck durch die Variation des an die Einlassöffnung angeschlossenen Leitung vorhandenen Gasdrucks aufrechtzuerhalten oder korrigieren. Das Verfahren umfaßt: (i) die Ventilvorrichtung zu schließen, womit der Druck entspannt wird; (ii) den Einlassdurchgang zum Aufpumpen zu öffnen, und die Leitung innerhalb eines positiven Differenzialdruckbereichs (das heißt, höher als der Luftdruck im Reifen) unter Druck zu setzen; und (iii) die Entlüftungsöffnung zu öffnen und die Reifenluft herauszulassen und Gas/Luft in die Einlassöffnung bei einem Druck innerhalb eines zweiten Bereichs, niedriger als der Druck in der zweiten Öffnung, das heißt, ein "negativer" Differenzialdruck in Bezug auf die zweite Öffnung (zum Beispiel wird zunächst der Druck entspannt, und anschließend der Druck in der Einlassöffnung auf den erwünschten Stand gesteigert) einzuführen. Im ersten Fall dient die Ventilvorrichtung dazu, um den in der Kontrollseite vorhandenen Druck zu bewahren, während in den anderen zwei Fällen, um den unter Kontrolle stehenden Reifendruck wiederherzustellen oder zu korrigieren, wobei er mit dem in der Leitung bestehenden Druck ausgeglichen wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die durchschnittliche Anfangsreibung des O-rings durch den Zusatz einer zweiten Feder oder ähnliches kompensiert, um eine Schwellenkraft zu erzeugen, die den Kolben gegen das Einlassventil drängt, welches ein Piston oder Verschlussmitteln aufweist, die beweglich auf dem Kolben gestützt sind, wodurch die Zuverlässigkeit und Betriebsgeschwindigkeit der Ventilvorrichtung verbessert werden. Diese Feder ist in Opposition zur ersten Feder, die dem Kolben gegen das Einlassventil treibt, angebracht und wird dimensioniert, um der Kraft der letzteren nachzugeben, wenn kein genügender Luftdruck in der Einlassöffnung vorhanden ist und gleichzeitig den Kolben zu drängen, damit dieser schneller in Reation auf ein Kontrollsignal in der Einlassöffnung zurückgestellt wird.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform werden jeweilige Filter an beiden Öffnungen angebracht, um die Ventilbestandteile vor gegebenenfalls aus dem Aufpumpensystem und den Reifen kommendem und durch die Öffnungen eingeführtem Staub oder Schmutz zu schützen. Diese Filter können in diese Öffnungen eingebaut werden, um als Sitz für die Federn, die jeweils das Piston und den Kolben drängen, zu dienen.
Die vorliegende Erfindung kann in Mittel- und Schwerdienstfahrzeuge Anwendung finden, wobei den Reifenaufpumpendruck als eine Leitungsbelastung mittels einer entsprechenden erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung durch die an jeden unter Kontrolle stehenden Reifen angeschlossene Druckluftleitung gesteuert wird.
Diese und andere Merkmale und Einzelheiten des Gegenstands dieser Erfindung und wie diesselbe weiterentwickelt, ausgeführt und in die Praxis umgesetzt werden können, sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der in der beiliegenden Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform besser zu verstehen.
1, 2 und 3 zeigen Querschnittsansichten in Längsrichtung der Ventilvorrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin 1 die Ventilvorrichtung bei Absperrposition (i), 2 die Ventilvorrichtung bei Aufpumpenposition (ii) und 3 die Ventilvorrichtung bei Entspannungsposition (iii) veranschaulichen.
In den 4A und 4B werden zwei Diagramme Druckstand – Zeit gezeigt, die die Arbeitsweise des Ventils beschreiben.
5, 6 und 7 zeigen Querschnittsansichten in Längsrichtung der Ventilvorrichtung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin 5 die Ventilvorrichtung bei Absperrposition (i), 6 die Ventilvorrichtung bei Aufpumpenposition (ii) und 7 die Ventilvorrichtung bei Entspannungsposition (iii) veranschaulichen.
Die im folgenden detalliert beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung betrifft eine Ventilvorrichtung zur Druckstandkontrolle in einem Fahrzeugreifen, die, zum Beispiel, die Funktion des in der obengenannten argentinischen Patentanmeldung N° P96.01.04874 mit der Bezugsnummer 39 bezeichneten Komponente erfüllen kann.
Aufbau
Die 1, 2 und 3 zeigen eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Zweiventilvorrichtung. Die Zweiventilvorrichtung 11 besteht aus einem Ventilkörper 13, der einen zwischen zwei an den jeweiligen in Längsrichtung entgegengesetzten Enden 19 des Ventilkörpers 13 angebrachten Luftöffnungen 17A, 17C sich erstreckenden Einlasskreis 15A umfasst. Durch die Öffnung 17A wird die Luft zum Aufpumpen eingeführt. Sie ist dementsprechend mit einer nicht gezeigten Druckanlageleitung verbunden, die sowohl die Luftzufuhr zum Aufpumpen als auch die Signale zur Kontrolle der Ventilvorrichtung 11 liefert. Die Öffnung 17C ist an den nicht gezeigten Reifenschlauch angeschlossen, so dass sie die Funktion als ein Einströmungsweg für die Aufpumpenluft und als ein Ausströmungsweg für die Entspannungsluft erfüllt. Eine Öffnung 17B ist an einer Seite des Ventilkörpers 13 zur Definierung eine über einen Aulasskreis 15B in Verbindung mit der Öffnung 17C stehende Auslassöffnung für die Luftentleerung angebracht.
Innerhalb des Ventilkörpers wird ein in Längsrichtung sich bewegender Kolben 21, der von einer Feder gegen das Ende der Auslassöffnung 17A gedrängt wird, eingefügt. Der Kolben 21 wird innerlich von einem axialen Durchgang 25 durchgezogen, der normalerweise von einem aus einem axial innerhalb des Ventilkörpers 13 gleitenden und gegen das Kolbenende von Feder 23 gedrängten Piston 27 bestehenden Einlassventil geschlossen ist. Das Piston weist einen axialen Ansatz 29 auf, der in den Kolbeninnendurchgang 25 hineinstreckt, um das Piston in eine axial in Bezug auf den Kolben zentrierte Lage zu halten, sowie eine kreisförmige Lippe, die gegen das Ende 33 des Kolbens 21 stößt, wodurch der Austritt des Durchgangs 25 in der Regel geschlossen ist. Das Piston 27 soll den Fluss durch die Innenwand des Ventilkörpers 13 nicht behindern, sondern es ist vielmehr mit Längsschlitzen versehen, um den Luftfluss zu begünstigen.
Die Außenoberfläche des Kolbens 21 ist mit einer kreisförmigen Vertiefung 35 versehen, worin ein gegen die Oberfläche der Innenwand des Ventilkörpers 13 angebrachter O-ring sich seitwärts und einwärts erstreckt. Dieser O-ring 37 weist außerdem zwei kreisförmige Lippen 39A, 39B in Übereinstimmung mit zwei von der Vertiefung 35 bestimmten Stufen 41A, 41B. Der Hub des Kolbens 21 wird dadurch von den Stufen 41 (der Verallgemeinerung halber werden die Suffixe "A", "B", u. s. w. von den Bezugsnummern weggelassen) begrenzt, indem sie wechselsweise gegen die Lippen 39 stoßen.
Arbeitsweise
Um den Reifen aufzupumpen führt man der Auslassöffnung 17A Druckluft bei einem Druck, der den Reifendruck in der Öffnung 17C hinreichend überschreitet, zu, so dass der Kolben 21 gegen die Feder 23 geschoben wird, bis dass die Stufe 41A gegen die Lippe 39B des Verschlusses 37 stößt, wodurch der Luftfluss in Richtung der Entlüftungsöffnung 17A abgesperrt bleibt. Der Kolben 21 hält an diese Begrenzung an, der Luftdruck in der Einlassöffnung 17 wirkt jedoch auf das Piston 27 bis dass die Feder 23 nachgibt und der Durchgang 25 geöffnet wird, wodurch die Reifen aufgepumpt werden können.
Also, ein beispielsweise von einem Platten verursachter Reifendruckabfall bewirkt eine positive Druckdifferenz, die den Kolben 21 in Richtung der Öffnung 17C treibt, mit genügender Kraft als die Feder 23 nachzugeben, wobei der Einlasskreis 15A vollständig geöffnet wird, wie in 1 veranschaulicht wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird derart entworfen, dass sie einer eventuellen Anlagepanne oder -Versagen zuvorkommt, wobei die Ventilvorrichtung das System bei einem Druckverlust in der Leitung automatisch schließt. Also, in Abwesenheit von Luftdruck in der Einlassöffnung 17A drängt die Feder 23 das Ventilpiston 27 gegen den Kolben 21, wodurch der Durchgang 25 abgesperrt und der Kolben 21 auf seine Begrenzungsposition in die Richtung der Einlassöffnung 17A geschoben wird. Die andere Stufe 41B stößt dabei gegen die andere Lippe 39B des Verschlusses 37, wodurch der Luftfluss durch den Entspannungskreis 15B abgesperrt wird, das heißt, die Entlüftungsöffnung 17B wird von der an die Reifen angeschlossenen Öffnung 17C abgesondert. Die drei Ventilöffnungen sind nun blockiert, wie 2 zeigt.
Um den Druck im Reifen zu vermindern, soll der Fahrer zunächst die Leitung entspannen. Der Luftdruck in der Einlassöffnung 17A sinkt (was die momentane Blockierung alle Fahrzeugreifen sicherstellt) und denn wird der Druck auf den erwünschten Reifenkalibrierungsdruck gesteigert. Der Kolben wird nun auf eine Zwischenlage getrieben, worin jeweilige Spalten zwischen beiden Anordnungen von Lippen 39 und Stufen 41 geöffnet werden, wie in 3 dargestellt ist, so dass die Luft über den Durchgang 15B zur Auslassöffnung 17B hin ausströmt. Die dynamischen Verhältnisse des Kolbens 21 kann in der Gleichung [1] zusammengefasst werden: PA·SA = PC·SC + K23·X23 [1]worin:
P_A = Luftdruck auf der Einlassseite;
S_A = Querschnittsfläche des Kolbens 21 auf der Einlassseite;
P_C = Luftdruck auf der Reifenseite;
S_C = Querschnittsfläche des Kolbens 21 auf der Reifenseite;
K₂₃ = elastische Konstante der Feder 23; und
X₂₃ = Zusammendrückungsausmaß der Feder 23 bedeuten.
Als Vereinfachung, ausgehend von der Annahme dass das Verhältnis S_c·S_A = σ konstant ist (was von den geometrischen Parametern der Komponenten, wie das Ventillippendurchmesser 31, abhängt), indem man das Variable R = K₂₃·X₂₃/S_A (ebenfalls konstant) festsetzt, kann der Gleichgewichtszustand des Kolbens 21 in seiner Zwischenlage durch die folgende Gleichung gekennzeichnet werden: PA = σPC + R [2]
Diese Gleichung [2] bestimmt die Betriebsstellung der Ventilvorrichtung 11. Aus dieser Gleichung [2] ergibt sich, dass das Drucksignal P_A in der Einlassöffnung 17A die vom Reifendruck P_C und der Erholungskraft R der bis auf eine Länge X halfzusammengedrückter Feder 23 bestimmte Summe, die im rechten Glied der Gleichung [2] definiert wird, ausgleichen muß, um den Kolben auf die Zwischenlage zu bringen. Außerdem muß der Einlassdruck P_A beim Aufpumpen die Bedingung [3] erfüllen: PA ≥ σPC + RA [2]worin R_A für die aus einer jeweiligen Zusammendrückung X_A der Feder 23 entstandene Erholungskraft entsprechend der Begrenzung 39A–41A steht.
Zusammenfassend, mit den Bedingungen dass:

(i) P_A < σP_C + R_B, worin R_B = R(X_B), wenn der Kolben gegen die Lippe 39B des Verschlusses 37 stößt, wird der Verschluss der Lippe 39B beim Kontakt mit der Stufe 41B geschlossen, wodurch die Zweiventilvorrichtung 11 in die geschlossene Stellung gebracht wird;
ii) P_A > σP_C + R_A, der Verschluss der Lippe 39A stößt gegen die Stufe 41A, womit die Zweiventilvorrichtung 11 zum Reifenaufpumpen bereit ist. Das Aufpumpen erfolgt wenn man einen Überdruck ΔP_A appliziert, um das Piston 27 gegen die Feder 23 zu drängen sowie die Aufpumpenöffnung 15A zu öffnen;
iii) P_A = σP_C + R_A, para X_B < X < X_A, der Kolben "schwebt" in einer Zwischenlage ohne Kontakt mit dem Verschluss 37, womit die Entspannungsöffnung 15B geöffnet wird.

In der dargestellten beispielhaften Ausführungen ist σ = 0,48 und in einer ersten Annäherung R(X_A) ≅ R (B ≅ 0 können in Abhängigkeit von der Wahl der Feder 23 vernachlässigt werden. Wenn man einen Kalibrierungsdruck von 7 kg/cm² (16,5 kPa) annimmt, die Öffnung des Auslassventils 39–41 soll in der Nähe von PA = σPC = 0,48·7 kg/cm2 = 3,56 kg/cm2 erfolgen.
Dies ist in 4A und 4B veranschaulicht. Beide Figuren beschreiben die von geraden Konstantdrucklinien getrennten verschiedenen Stellungen der Zweiventilvorrichtung 11, solche Stellungen schließen die drei obengenannten Stellungen und eine vierte, bei der man eine Hysterese zwischen den Aufpumpen- und Entspannungsstellungen beobachten kann, ein. Also, um den aufgepumpten Reifen auf einen etwas niedrigeren Druck P_C2 im Hysteresebereich einzustellen, muß man zunächst den Einlassdruck P_A senken, um, zum Beispiel, 45% des Kalibrierungswert P_C1, wobei sichergestellt wird, dass die Vorrichtung während einer kurzen Zeit in den Entspannungsbereich eintritt, und anschließend wird der Einlassdruck P_A auf den erwünschten Wert P_C2, wie die 4A zeigt, erhöht. Die 4A zeigt wie man den Reifendruck auf den erwünschten Stand P_C2 aus einer dekomprimierten Einlassleitung bringt.
Die beschriebenen Arbeitsgrundsätze werden von der Tatsache abgeleitet, dass der Kolben 21 als ein beweglicher Sitz für das Einlassventil 27 dient, wobei ein Druckzwischenbereich erzeugt wird, innerhald dessen die Longitudinalbewegung des Kolbens 21 als ein bewegliches Element für das Auslassventil fungiert.
Viele Änderungen und Modifikationen der mittels einer spezifischen Ausführungsform beschriebenen Erfindung, ohne vom Schutzbereich und Essenz der Erfindung abzuweichen, werden dem Fachman offensichtlich sein. Zum Beispiel, andere Gase oder Fluida können benutzt oder mit der Luft gemischt werden. Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung 11 kann weitere Anwendungen finden, wie das selektive Einpumpen oder Herausnehmen eines Gases in eine bzw. aus einer Füllung. Beispielsweise, als ein vorheriger Schritt, bevor die Füllung dekomprimiert wird, anstatt die Einlassöffnung 17A zu entspannen, kann man ihren Druck P_A auf einen hinreichend niedrigen Wert, wie 45% des Drucks P_C in der zweiten Öffnung 17C, senken.
In einem in den 5 bis 7 dargestellten bevorzugten Beispiel, wird eine Zweiventilvorrichtung 11, ähnlich im wesentlichen diejeniger, die in den 1 bis 3 beschrieben wird, mit den unten genannten zusätzlichen Merkmalen zur Verfügung gestellt:
Ein O-ring 43 ist zwischen der Basis des Kolbens 21 und der Entlüftungsöffnung 17B angebracht, um einen eventuellen Leckkreis, der zwischen dieser Öffnung 17B und der Einlassöffnung durch einen zwischen den relativ beweglichen Wänden des Kolben 21 und des Ventilkörpers 13 befindlichen Spalt entstehen kann, zu stopfen. Der O-ring 43 wird vorzugsweise in eine an der Außenwand des Kolbens 21 geformten kreisförmigen Vertiefungen eingelegt. Eine weitere kreisförmige Vertiefung ist an der Basis des Kolbens 21 vorgesehen, um ein Ende einer Öffnungsfeder 47 zu befestigen. Das andere Ende der Feder 47 wird auf einer an den unten im folgenden Paragraph beschrieben Filter 51A geformte Stufe 55 gestützt. Also, wenn der Kolben 21 sich in der in 5 dargestellten Verschlussstellung befindet, im Anschluss an eine Druckzunahme in der Einlassöffnung 15A, die ausreichend groß ist, um das Piston 27 gegen seine Feder 23 zu schieben, erfolgt eine Bewegung in derselben Richtung des von der Feder 47 getriebenen Kolbens 21.
Beide Öffnungen 17A und 17C können je mit einem Filter 51A, 51C versehen sein, um das Funktionieren des Ventilmechanismus vor den Einwirkungen des von der Luft mitgebrachten Schmutzes oder Staubs zu schützen. Jede Filter 51 umfasst ein Filterelement, durch die die Luft durchströmt und weist einen auf den Austritt 17C gerichteten Scheitel sowie eine am selben Filterstück 51 geformte kreisförmige Vertiefung auf, worauf die entgegengesezten Federn 23, 47 gestützt sind.
Die Aufpumpen- und Entspannungsvorgänge erfolgen wie oben in Bezug auf die in 1 bis 3 dargestellten Ausführungen beschrieben wird. Beim Aufpumpen vorgang wird die Kraft des Luftüberdrucks in der Einlassöffnung 17A von der Feder 47 unterstützt, um den Kolben 21 gegen die Feder 23 zu drängen. Bedeutender ist noch die Tatsache, dass die Feder 47 auch beim Entlüftungsvorgang hilft, indem es dazu beiträgt, die Einwirkung der Reibung des O-rings 43 gegen die Wand – die die Bewegung des Kolbens 21 auf seine Zwischenposition behindert – zu überwinden, wie in 7 dargestellt ist.
Die dynamischen Verhältnisse des Kolbens 21 kann in der Gleichung [1'] zusammengefasst werden: PA·SA + K47·X47 = PC·SC + K23·X23 [1']worin:
K₄₇ = elastische Konstante der Feder 47; und
X₂₃ = Zusammendrückungsausmaß der Feder 47 bedeuten.
Die Lage des Kolbens 21 ist vom Verhältnis P_A : P_C abhängig, wie aus der vorstehenden Ausführungen zu entnehmen ist. Das aus der Feder 47 bestehende System verringert die "Trägheit" des Kolbens 21, die aus der "Reibung" des O-rings 43 entlang der Innenwand des Körpers 13 entsteht. Da die Feder 47 derart angeordnet ist, dass sie dem Aufpumpenventil beim Öffnen hilft, wird es dimensioniert, um die Summe der Kraft der Feder 23 in der Absperrposition plus des Bewegungswiderstands des O-rings 43 auszugleichen. Zum Beispiel, ausgehend davon, dass die Pistonfeder eine Oppositionskraft von 70 g leistet, wenn sie in der Verschlussposition ausgespannt ist und die Reibung des O-rings 43 gegen die zylindrische Innenwand des Körpers 13 30 g beträgt, soll die Feder 47 dimensioniert sein, um eine 100 g Kraft in der zusammengedrückten Position der 5 auszuüben.

Claims

Druckgesteuerte Dreiwegeventilvorrichtung (11), die – einen Ventilkörper (13), die eine Einlassöffnung (17A), eine zweite Öffnung (17B), eine Auslassöffnung (17C), einen sich durch diesen Ventilkörper (13) zwischen der Einlassöffnung (17A) und der zweiten Öffnung (17B) erstreckenden Einlassdurchgang (15A), und einen sich zwischen der Auslassöffnung (17C) und der zweiten Öffnung (17B) erstreckenden Auslassdurchgang (15B) aufweist; – einen in den Durchgang eingefügten und innerhalb des Einlassdurchgangs (15A) zwischen zwei Hubbegrenzungspositionen (41) bewegbaren Kolben (21); – ein Erholungsmittel (23), das den Kolben (21) in Richtung der Einlassöffnung drängt; und – ein im Auslassdurchgang (15B) angebrachtes Ausströmventil (39A, 39B), wobei das Ausströmventil (39A, 39B) geschlossen bleibt, wenn der Kolben (21) sich in einer der jeweiligen Hubbegrenzungspositionen befindet, so dass der Auslassdurchgang (15B) mittels des Ausströmventils (39A, 39B) geöffnet wird, wenn der Kolben sich in einer Zwischenlage zwischen der beiden Hubbegrenzungspositionen befindet; umfasst, worin: die Hubbegrenzungspositionen des Kolbens (21) zwei gegenüberliegende Sitze (41A, 41B) aufweisen, und das Ausströmventil zwei auf dem Auslassdurchgang (15B) angebrachten Verschlüsse (39A, 39B) aufweist, die wechselsweise gegen zwei Sitze (41A, 41B) stoßen, so dass der Auslassdurchgang (15B) durch die zwischen den Verschlüssen (39) und ihren entsprechenden Sitzen (41A, 41B) gebildeten Zwischenräume geöffnet wird, wenn der Kolben (21) sich in der besagten Zwischenlage befindet, und die zwei Sitze (41A, 41B) kreisförmige Stufen (41A, 41B) aufweisen, die auf der Kolbenaußenwandfläche gebildet werden; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (11) mit einem zwischen den besagten Stufen (41A, 41B) hingestellten O-Ring (37) ausgestattet ist, und die zwei Verschlüsse (39A, 39B) zwei in diesem O-Ring (37) gebildete und in die kreisförmigen Stufen (41A, 41B) hineinpassende kreisförmige Innenlippen umfasst, so dass, bei einer Hubbegrenzungsposition des Kolbens (21), eine vorbestimmte der jeweiligen Stufen (41A, 41B) gegen die entsprechende Lippe (39A, 39B) stößt, wobei auf diese Weise der Auslassdurchgang (15B) geschlossen wird, der sonst offen ist, wenn der O-Ring (27) in einer Zwischenlage zwischen beiden Stufen (41A, 41B) befindet.
Ventilvorrichtung (11) nach Anspruch 1, worin die besagte Auslassöffnung (11) mit einer seitlich am Ventilkörper (13) angebrachten Entlüftungsöffnung versehen ist.
Ventilvorrichtung (11) nach Anspruch 1 bzw. 2, worin der Kolben (21) einen beweglichen Sitz für ein normalerweise geschlossenes und zwischen der Einlassöffnung (17A) und der zweiten Öffnung (17B) befindliches Einströmventil bildet.
Ventilvorrichtung (11) nach Anspruch 3, worin der Einlassdurchgang (15A) in Längsrichtung durch den Kolben (21) hindurchgeht, und sich von einem Kolbenende, in Verbindung mit dem Einlassöffnung (17A), bis zum entgegengesetzten Ende, wo sich das besagte Einströmventil befindet, das normalerweise mittels eines elastischen Erholungsmittels geschlossen bleibt, erstreckt.
Ventilvorrichtung (11) nach Anspruch 4, worin der Kolben (21) und das Einströmventil gleichzeitig von einem selben Erholungsmittel (23) in der Richtung der Einlassöffnung (17A) gedrängt werden.
Ventilvorrichtung (11) nach Anspruch 4 bzw. 5, worin das Erholungsmittel (23) eine auf dem Ventilkörper aufgestützte, der zweiten Öffnung (17B) nahe Feder umfasst.
Ventilvorrichtung (11) nach Anspruch 6, worin das Einströmventil einen auf der besagten Feder (23) aufgestützten und dem Kolben (21) axial gegenüberliegenden Kolbenkörper (27) – wobei der Kolbenkörper (27) einen axialen Ansatz (24), der in den durch den Kolben in Längsrichtung hindurchgehenden Gang eingreift –, und eine im entgegengesetzten Ende des Kolbens (21) gebildete kreisförmige Lippe besitzt.
Ventilvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin ein Ring (43) um den Kolben (21) herum angebracht wird, um einen Gleitverschluss (43) gegen den Ventilkörper (13) zu bilden.
Ventilvorrichtung (11) nach Anspruch 8, worin der Kolben (21) an einem zweiten Erholungsmittel (47), das den Kolben in Richtung des Ausströmventils, in Gegensatz zum ersten Erholungsmittel (23), drängt, gekoppelt ist, wobei das zweite Erholungsmittel (47) dimensioniert ist, um die Anfangsreibung des gegen den Ventilkörper (13) gleitenden O-Rings (43) bei der Öffnung der Einlassöffnung (15A) entgegenzuwirken.
Ventilvorrichtung (11) nach Anspruch 9, worin die Einlassöffnung (17A) mit einem Sitz ausgestattet ist, und das zweite Erholungsmittel (47) aus einer Feder besteht, das zwischen dem Kolben (21) und dem besagten Sitz der Einlassöffnung angebracht ist.
Ventilvorrichtung (11) nach Anspruch 10, worin die Feder (47) dimensioniert ist, um eine genügende Kraft in Reaktion auf den in der zweiten Öffnung (17B) vorhandenen Druck, der wesentlich größer als der in der Einlassöffnung (17A) ist, auszuüben.
Ventilvorrichtung (11) nach Anspruch 10 bzw. 11, worin in die Einlassöffnung (17A) ein Filter (51A) eingebaut wird, und der Sitz am Filter (51A) geformt wird.
Ventilvorrichtung (11) nach Anspruch 6 bzw. 7, worin in die Auslassöffnung (17C) ein zweites Filter (51C) eingebaut wird, und das erste Erholungsmittel (23) aus einer zwischen dem Kolben (21) und dem Sitz am zweiten Filter (51C) angebrachten weiteren Feder besteht.
Ventilvorrichtung (11) nach Anspruch 12 bzw. 13, worin jedes Filter ein kegelförmiges Element, dessen Scheitel auf die Ventilkörperaußenseite gerichtet ist, und eine zum kegelförmigen Element der Filter (51A, 51C) integrierte ringförmige Basis, aufweist, die einen Sitz für das feste Ende der jeweiligen Feder (47, 23) bestimmt.
Transportfahrzeug, das eine Mehrheit Reifen und druckgesteuerte Mittel, die der Fernregelung des Einzeldrucks zumindest eines der Reifen dienen, umfasst, wobei die druckgesteuerte Mittel leitungsartige Mittel zur Drucklufteinführung in jeden Reifen aufweisen, worin die Reifen am Druckluftzuführleitung durch eine in Übereinstimmung mit jedem der vorgehenden Ansprüche ausgestaltete Ventilvorrichtung (11) angeschlossen ist.