КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ВРУЧНУЮ ДОРОЖНОГО ПРОСВЕТА АВТОМОБИЛЯ С ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ПОДВЕСКОЙ
VALVE DEVICE FOR MANUAL ROAD CLEARANCE REGULATION IN PNEUMATIC SUSPENSION TRUCKS

Изобретение относится к клапанному устройству для изменения вручную уровня положения автомобиля с пневматической подвеской, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Клапанное устройство такого вида известно из фирмы заявителя как так называемый клапан с поворотным золотником. Известный клапан с поворотным золотником служит для управления подъемом или опусканием автомобилей с пневматической подвеской, например шасси сменной бортовой платформы и седельного тягача. Для этого клапан с поворотным золотником имеет выполненный в виде рычага ручной управляющий элемент, который можно переводить из среднего положения посредством поворота вправо в первое положение, а затем посредством другого правого поворота во второе положение, а также, соответственно, посредством левого поворота - в третье и четвертое положение. При этом среднее положение служит в качестве положения при движении, в котором клапан с поворотным золотником пневматически соединяет клапан установки пневматической подвески с упругими элементами пневматической подвески. Оба достигаемых из среднего положения (первое и, соответственно, третье положение) выполнены в качестве стояночного положения, в котором упомянутые упругие элементы пневматически закрыты так, что удерживается соответствующее давление воздуха. При дальнейшем повороте управляющего элемента через соответствующее стояночное положение (во второе или, соответственно, четвертое положение) достигается в зависимости от направления поворота либо положение поднимания, либо положение опускания. В положении поднимания упругие элементы пневматической подвески наполняются сжатым воздухом из запасного резервуара так, что кузов автомобиля поднимается, в то время как в положении опускания из упругих элементов пневматической подвески воздух выпускается и тем самым опускается кузов автомобиля.
Известный клапан с поворотным золотником имеет в одном варианте выполнения механическое фиксирующее устройство, с помощью которого рычаг фиксируется в заданных, подлежащих установке вручную положениях, т.е. предусмотрено пять фиксирующих положений, в которых рычаг фиксируется с помощью фиксирующего устройства. Таким образом, рычаг можно из соответствующего фиксированного положения переводить вручную с несколько увеличенным усилием в каждое другое положение. Однако указанный выше вариант выполнения можно применять не во всех случаях и, соответственно, не в каждом автомобиле, поскольку, например, на основании инструкций по технике безопасности для автомобилей, которые имеют высоту хода более 300 мм, требуется автоматический возврат рычага из положения поднимания или опускания в соответствующее стояночное положение (так называемая «функция автостопа» или по другому «функция безопасности»). Поэтому имеется другой вариант выполнения известного клапана с поворотным золотником с функцией «автостопа».
В известном клапане с поворотным золотником может случаться, что пользователь оставляет рычаг в стояночном положении и начинает движение автомобиля без приведения рычага в положение движения. В этом случае во время движения автоматическая функция регулирования уровня положения отключается, что является не желательным. Для решения указанной проблемы, а именно непреднамеренного оставления рычага в стояночном положении, предлагается, например, согласно DE 4202729 С2, клапанное устройство, в котором управляющий рычаг в движущемся автомобиле за счет автоматической подачи давления на управляющий поршень переводится в положение движения.
Однако известное из DE 4202729 С2 клапанное устройство не пригодно в виду своей конструкции для указанного выше варианта выполнения без функции «автостопа», т.е. это клапанное устройство можно получить только с функцией «автостопа». За счет этого с помощью этого клапанного устройства не удовлетворяется желание многих пользователей иметь комфортабельное управление функцией поднимания/опускания в автомобилях, в которых не требуется функция «автостопа» или функция безопасности.
Поэтому в основу изобретения положена задача создания клапанного устройства для изменения вручную уровня положения автомобиля с пневматической подвеской, которое можно выполнять как с функцией «автостопа»/безопасности, так и без нее, без необходимости существенного изменения конструкции, и при этом обеспечивается автоматический возврат в положение движения.
Эта задача решена, согласно изобретению, с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Усовершенствования и предпочтительные варианты выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение имеет преимущество создания при небольшой потребности в конструктивных элементах и поэтому экономически выгодно клапанного устройства с и без функции безопасности, в котором к тому же обеспечивается возможность автоматического возврата в положение движения. Это достигается неожиданно простым образом за счет того, что предусмотрено разблокирующее устройство, которое при приложении электрического и/или пневматического сигнала прекращает фиксирующее действие известного из клапанов с поворотным золотником механического фиксирующего устройства. Другими словами, возвратная функция для возврата клапанного устройства в положение движения воздействует непосредственно на фиксирующее устройство. Таким образом, можно избежать относительно затратной конструкции клапанного устройства, согласно DE 4202729 С2, которое требует, например, относительно большого по объему возвратного поршня для возврата в положение движения, поскольку там не устраняется фиксирующее действие, а преодолевается посредством нагружения сжатым воздухом, что требует относительно большого расхода энергии. В противоположность этому, клапанное устройство, согласно изобретению, можно выполнять существенно более компактно и экономично, и оно требует немного энергии для возврата в положение движения.
Другое преимущество изобретения состоит в том, что обращение с различными вариантами выполнения, т.е. с и без функции безопасности, упрощается и тем самым их выполнение является более экономичным. Это достигается в клапаном устройстве, согласно изобретению, за счет соответствующего выполнения предусмотренного для фиксирующего действия фиксирующего устройства заданного контура. Так, для варианта выполнения клапанного устройства с функцией безопасности требуется первый контур, а для выполнения без функции безопасности второй контур. Это требует в свою очередь лишь различного выполнения управляющего элемента или, соответственно, в еще более экономичном варианте, выполнения имеющей контур, соединенной без возможности проворачивания с управляющим элементом гильзы, которая имеет контур. Остальные части клапанного устройства не отличаются в указанных вариантах выполнения, что имеет преимущество возможности применения в остальном идентичных частей.
Согласно одному усовершенствованию изобретения, контур имеет зоны, которые расположены наклонно относительно направления поворота управляющего элемента. За счет этого процесс движения упрощается и может выполняться более эргономично для пользователя клапанного устройства. В то время как в клапанном устройстве, согласно DE 4202729 С2, пользователь с относительно большим усилием должен перемещать управляющий элемент посредством вдавливания из положения движения в стояночное положение, чтобы затем посредством поворотного движения вызывать поднимание или опускание кузова автомобиля, для пользователя было бы намного приятнее выполнять по существу лишь поворотное движение. За счет указанного выше выполнения контура с помощью наклонных зон происходит автоматическое преобразование поворотного движения в незначительное осевое перемещение управляющего элемента так, что пользователь должен выполнять лишь поворотное движение для установки некоторых или всех положений клапанного устройства.
Согласно одному предпочтительному усовершенствованию изобретения, предусмотрена, по меньшей мере, одна фиксирующая канавка в управляющем элементе и, по меньшей мере, одна фиксирующая выемка в корпусе, которые, по меньшей мере, в одном положении управляющего элемента находятся на одной линии и при этом пригодны для приема ручного фиксирующего элемента. За счет этого посредством простого вставления вручную фиксирующего элемента в клапанное устройство обеспечивается возможность фиксации управляющего элемента в заданных положениях, например стояночных положениях.
Согласно одному предпочтительному усовершенствованию изобретения, ручной фиксирующий элемент обеспечивает независимую от деблокирующего устройства фиксацию управляющего элемента относительно корпуса. Таким образом, такой вид фиксации является по сравнению с указанным защелкиванием управляющего элемента более постоянным и надежным, поскольку такая фиксация преодолевается не посредством движения управляющего элемента или посредством автоматического деблокирования с помощью деблокирующего устройства, а лишь посредством удаления вручную фиксирующего элемента.
Этот дополнительный вид фиксации управляющего элемента является предпочтительным в особых случаях применения снабженных клапанным устройством, согласно изобретению, автомобилей, например в контейнерном режиме на закрытой контейнерной площадке, т.е. на не общедоступной площадке, или же для проезда длинных, относительно низких туннелей, которые требуют постоянного понижения уровня положения автомобиля. Как только особый случай применения отпадает, т.е., например, после успешного проезда туннеля, пользователю автомобиля необходимо снова удалить ручной фиксирующий элемент для обеспечения гарантированного возврата к нормальному уровню положения автомобиля.
Другие преимущества изобретения следуют из приведенного ниже подробного пояснения на основе примера выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1-3 - представление в разрезе первого, второго и третьего варианта выполнения клапанного устройства, согласно изобретению;
фиг.4 - детальное представление принципа действия ручного фиксирующего устройства;
фиг.5 - управляющий элемент клапанного устройства;
фиг.6-12 - различные контуры.
На чертежах соответствующие друг другу конструктивные элементы обозначены одинаковыми позициями.
На фиг.1 показан первый вариант выполнения клапанного устройства, согласно изобретению, с корпусом 1 и управляющим элементом 2. Управляющий элемент 2 имеет рычаг 3. Управляющий элемент 2 приводится в поворотное движение относительно корпуса 1 с помощью рычага 3. Для этого управляющий элемент 2 установлен с возможностью поворота в корпусе 1, а также в трубчатой части 7. Трубчатая часть 7 соединена с корпусом 1 или выполнена за одно целое с ним. При приведении в действие управляющего элемента 2 он перемещает захват 8. Захват 8 служит для передачи поворотного движения на золотниковый клапан, который образован двумя керамическими шайбами 4, 5, которые вследствие поворотного движения поворачиваются относительно друг друга. Керамические шайбы 4, 5 снабжены рядом отверстий и каналов, которые представляют клапанные функции клапанного устройства. В одном положении (положение движения) клапанного устройства включается свободный проход между пневматическим подключением 18, к которому подключены упругие элементы пневматической подвески, и пневматическим подключением 19, к которому подключается клапан регулирования уровня положения. В другом положении клапанное устройство соединяет упругие элементы пневматической подвески с удаляющим воздух подключением 6 клапанного устройства (положение опускания) или подключением 20 источника сжатого воздуха (положение поднимания). В двух других положениях (стояночные положения) клапанное устройство запирает упругие элементы пневматической подвески.
Захват 8 через торсионную пружину 9 соединен с корпусом 1. Торсионная пружина 9 прикладывает возвратное усилие к захвату 8 и через него также к управляющему элементу 2 в направлении среднего положения, т.е. положения движения.
Кроме того, предусмотрена пружина 10 сжатия, которая прикладывает силу сжатия между захватом 8 и управляющим элементом 2. Сила пружины 10 сжатия может быть преодолена пользователем клапанного устройства посредством приложения к управляющему элементу 2 силы в осевом направлении.
На управляющем элементе 2 предусмотрена в качестве части фиксирующего устройства кулисная часть 26, которая снабжена показанным на фиг.1 в виде выемки канавочным контуром 11, подробное описание которого будет приведено ниже. Кулисная часть 26 может быть выполнена в виде отдельной части, которая соединена без возможности проворачивания с управляющим элементом 2, или же за одно целое с управляющим элементом 2. В качестве другой части фиксирующего устройства предусмотрен штифт 12, который входит в контур 11. Штифт 12 подогнан своим диаметром с учетом допусков к протяженности контура 11 в осевом направлении управляющего элемента 2. Для уменьшения трения в одном предпочтительном усовершенствовании изобретения на входящем в контур 11 конце штифта 12 может быть расположен свободно вращающийся ролик 17, который при поворотном движении управляющего элемента 2 может обкатываться в контуре 11. Ролик 17 может быть изготовлен, например, из латуни.
В качестве части деблокирующего устройства предусмотрен поршневой механизм 13, с которым неподвижно соединен штифт 12, как показано на фиг.1. Однако он может быть также выполнен за одно целое с поршневым механизмом 13. Поршневой механизм 13 прижимается к управляющему элементу 2 и, соответственно, контуру 11 с помощью предусмотренной в пружинном пространстве 23 фиксирующей пружины 15, которая опирается на соединенную с корпусом 1 пластину 16. Поршневой механизм 13 образует вместе с окружающей его зоной корпуса, а также соответствующими уплотнительными кольцами камеру 14 сжатия.
За счет подачи давления в камеру 14 сжатия поршневой механизм 13 и тем самым штифт 12 отжимаются против действия силы фиксирующей пружины 15 от контура 11 так, что штифт 12 в этом состоянии больше не входит в контур 11, и управляющий элемент 2 под действием возвратной силы торсионной пружины 9 перемещается из соответствующего данного положения обратно в положение движения. Таким образом, снимается блокирующее действие фиксирующего устройства.
Для подачи давления в камеру 14 сжатия может быть предусмотрен в качестве дополнительной части деблокирующего устройства, например, магнитный клапан 22, т.е. электромагнитный клапан, в который при необходимости подается электрический сигнал через электрические проводники 25. Магнитный клапан 22 может быть выполнен, например, в виде 3/2-ходового клапана, который соединяет камеру 14 сжатия в одном положении клапана с приложенным к подключению 20 давлением источника сжатого воздуха, а в другом положении клапана удаляют воздух через выпускное отверстие 29.
Для выравнивания давления в пружинном пространстве 23 поршневой механизм 13 имеет продольный канал 21, который проходит вдоль штифта 12 и соединяет пружинное пространство 23 с не находящимся под давлением внутренним пространством корпуса 1. Не находящееся под давлением внутреннее пространство корпуса 1 соединено на стороне рабочей среды с удаляющим воздух подключением 6 так, что тем самым обеспечивается надежное выравнивание давления в пружинном пространстве 23 без необходимости его снабжения собственным удаляющим воздух подключением. Собственное удаляющее воздух подключение могло бы вызвать проблемы с герметизацией.
Кроме того, клапанное устройство, согласно фиг.1, имеет две фиксирующие канавки 32 в управляющем элементе 2, а также фиксирующую выемку 33 в корпусе 1, которые показаны на фиг.1 в вырезе 31. Расположение фиксирующих канавок 32 и фиксирующей выемки 33 лучше показано на фиг.4, на которой показан вырез 31 в направлении рассматривания по стрелке В. Можно видеть, что посредством поворота управляющего элемента можно приводить одну из фиксирующих канавок 32 в соосное положение (т.е. на одну линию) с фиксирующей выемкой 33, например, в обоих стояночных положениях. Таким образом, в этих положениях образуется пригодная для приема ручного фиксирующего элемента 30 зона. Внутренний контур образующейся зоны, т.е. фиксирующей канавки 32 и фиксирующего элемента 30, предпочтительно подогнан к наружному контуру фиксирующего элемента 30, за счет чего обеспечивается надежное удержание фиксирующего элемента 30. Ручной фиксирующий элемент обеспечивает независимую от деблокирующего устройства фиксацию управляющего элемента относительно корпуса, т.е. даже при снятии фиксирующего действия фиксирующего элемента с помощью деблокирующего устройства вследствие приложения электрического и/или пневматического сигнала сохраняется фиксация за счет ручного фиксирующего элемента 30. Это можно предпочтительно использовать в контейнерном режиме или при проезде через низкие туннели.
Поясняемые ниже со ссылками на фиг.2 и 3 варианты выполнения клапанного устройства, согласно изобретению, могут быть также предпочтительно снабжены указанными фиксирующими канавками 32 и фиксирующей выемкой 33 для приема ручного фиксирующего элемента 30.
Показанное на фиг.2 клапанное устройство вместо нагружаемого магнитным клапаном 22 рабочей средой поршневого механизма 13 имеет интегрированный в клапанное устройство электромагнитный механизм 24, 27, 28, 34, который обеспечивает непосредственно приведение в действие находящегося в нем поршневого механизма 27 против силы пусковой пружины 28. В этом случае поршневой механизм 27 служит одновременно в качестве якоря электромагнитного механизма 24, 27, 28, 34, который вследствие подачи электрического сигнала в катушку 24 притягивается против действия силы пусковой пружины 28 в направлении сердечника 34 электромагнитного механизма 24, 27, 28, 34. За счет этого штифт 12 также перемещается от контура 11 так, что штифт 12 в этом состоянии больше не входит в контур 11, и управляющий элемент 2 под действием возвратной силы торсионной пружины 9 перемещается из соответствующего имеющегося положения в положение движения. Таким образом, снимается фиксирующее действие фиксирующего устройства. В остальном показанное на фиг.2 клапанное устройство соответствует показанному на фиг.1 клапанному устройству.
Другой вариант выполнения клапанного устройства, согласно изобретению, показанный на фиг.3, соответствует варианту выполнения, показанному на фиг.1, за исключением того, что на действующий в качестве деблокирующего устройства поршневой механизм 13 при находящемся в зацеплении фиксирующем устройстве на обе стороны клапана воздействует давление источника давления, т.е. снятие фиксирующего действия происходит за счет снятия давления в пружинном пространстве 23 с помощью магнитного клапана 22 или, соответственно, выпускного отверстия 29. Другими словами, при соответствующем приведении в действие магнитного клапана 22 он соединяет выпускное отверстие 29 с пружинным пространством 23, что вызывает перемещение поршневого механизма 13 вследствие все еще имеющегося в камере 14 сжатия давления источника против действия силы фиксирующей пружины 15. За счет этого штифт 12 перемещается от контура 11 так, что штифт 12 в этом состоянии больше не входит в контур 11, и управляющий элемент 2 под действием возвратной силы торсионной пружины 9 перемещается из соответствующего данного положения в положение движения.
На фиг.5 показан на виде сверху (по стрелке А на фиг.1) управляющий элемент 2 без корпуса 1. В нижней зоне имеющей форму стержня части управляющего элемента 2 можно видеть контур 11, пояснение которого будет приведено ниже применительно к фиг.6-12. Для лучшего понимания контур 11 на фиг.6-12 показан трансформированным в плоскость, т.е. при трансформации не учитывалось влияние кривизны управляющего элемента 2.
На фиг.6 показан первый вариант выполнения контура 11 для клапанного устройства без функции безопасности. Контур имеет выемку 130, в которую защелкивается штифт 12 под действием силы пружины 12 сжатия в положении движения. За счет нажима управляющего элемента 2 против действия силы выполненной предпочтительно слабой по причинам эргономики пружины 10 сжатия контур 11 сдвигается так, что штифт 12 находится в каналообразной зоне 140 контура 11, в которой управляющий элемент 2 может свободно поворачиваться, т.е. фиксирующее устройство не создает помех этому поворотному движению. Затем управляющий рычаг можно поворачивать, например, в положение подъема, в котором при отпускании управляющего рычага штифт 12 под действием силы пружины 10 сжатия защелкивается в выемку 132. Тем же образом можно переводить управляющий рычаг в положение остановки, которому соответствует выемка 131 или, соответственно, 133, или же в положение опускания, которому соответствует выемка 134.
Между выемками 130, 131, 132, 133, 134 канал 140 имеет прямой ход 135, 136, 137, 138. Дополнительно к этому канал 140, согласно фиг.6, может быть снабжен показанным на фиг.7 уступом 139, 141, который в зоне соответствующего стояночного положения обеспечивает упор для штифта 12 при поворотном движении управляющего элемента 2 и за счет этого облегчает пользователю нахождение соответствующего стояночного положения.
На фиг.7 показан контур, который пригоден для варианта выполнения клапанного устройства с функцией безопасности. Для этой цели между соответствующими предусмотренными для штифта 12 положениями поднимания/остановки (144, 145) и опускания/остановки (142, 143) предусмотрены стенки 146, 147 контура на одинаковом уровне, т.е. не предусмотрены выемки как на фиг.6. Это приводит к тому, что удерживаемый, например, вручную в положении поднимания управляющий элемент 2, в котором штифт 12 находится в положении 144, перемещается вследствие возвратной силы торсионной пружины 9 самостоятельно назад в стояночное положение, как только управляющий элемент 2 отпускается, т.е. штифт 12 перемещается из положения 144 назад в положение 145. То же относится к положению опускания, а также к соответствующему ему стояночному положению (позиции 142 и 143 штифта 12). Лишь для обратной установки в положение движения требуется преодоление соответствующей выемки 142, 145 за счет приложения вручную в осевом направлении силы к управляющему элементу 2 так, что штифт в положении движения снова защелкивается в выемку 130.
На фиг.8 показан вариант выполнения контура 11 для клапанного устройства без функции безопасности. Он отличается от варианта выполнения, согласно фиг.6, наклонно расположенными относительно направления поворота управляющего элемента 2 или, соответственно, направления движения штифта 12 зонами 150, 151. Этот вариант выполнения имеет по сравнению с фиг.6 то преимущество, что для перемещения управляющего элемента 2 из стояночного положения (позиции 131, 133) в положение опускания (позиция 132) или, соответственно, в положение подъема (позиция 134) не требуется осевого перемещения управляющего элемента 2, т.е. пользователь не должен нажимать на него, а за счет наклона в зонах 150, 151 автоматически обеспечивается необходимое осевое перемещение вследствие поворотного движения управляющего элемента 2. Вызывание вручную осевого перемещения, т.е. нажимание на управляющий элемент 2, требуется в варианте выполнения, согласно фиг.8, лишь при смене положения движения в стояночное положение или наоборот, а также при обратной установке из положения подъема или, соответственно, опускания в стояночное положение. За счет этого улучшается удобство обслуживания, а также эргономика управляющего движения.
Кроме того, на фиг.8 на верхней стороне контура 11 показаны кулачки 119, 121. Кулачки 119, 121 расположены в зоне обоих стояночных положений и обеспечивают улучшенное тактильное распознавание стояночных положений для пользователя. В этом случае пользователь замечает по определенному сопротивлению при поворотном движении управляющего элемента 2, что он находится в зоне одного из обоих стояночных положений. Применение кулачков 119, 121 является предпочтительным также для других показанных на фиг.6-12 контуров.
В варианте выполнения, показанном на фиг.9, предусмотрены дополнительные наклонные зоны 152, 153, с помощью которых повышение удобства управления распространяется также на перемещение управляющего элемента 2 из положения движения в одно из стояночных положений. При перемещении из положения движения в одно из стояночных положений за счет наклонов 152, 153 также автоматически вызывается необходимое осевое перемещение вследствие поворотного движения управляющего элемента 2.
В этом случае вызывание вручную осевого перемещения за счет нажимания на управляющий элемент 2 требуется лишь при обратном перемещении вручную из положения подъема в стояночное положение, из положения опускания в стояночное положение или из соответствующего стояночного положения в положение движения.
В варианте выполнения, показанном на фиг.10, предусмотрены дополнительные наклонные зоны 160, 161, 162, 163, которые для перемещений обратной установки также устраняют требование указанного выше осевого движения вручную за счет того, что подлежащие преодолению при обратной установке управляющего элемента 2 в направлении положения движения кромки 160, 161, 162, 163 также выполнены наклонными. Поэтому, согласно фиг.10, больше не требуется вызывания вручную осевого движения даже при перемещении вручную обратно из положения поднимания в стояночное положение, из положения опускания в стояночное положение или из соответствующего стояночного положения в положение движения, что приводит к дальнейшему повышению удобства управления.
При этом, согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения, углы наклона для движения обратной установки выполнены больше углов наклона для движения управляющего элемента из положения движения в остальные положения. Это имеет то преимущество, что можно согласовывать соотношение углов с соответствующими потребностями пользователя, силой пружины 10 сжатия, коэффициентом трения между штифтом 12 и контуром 11, а также возвратной силой торсионной пружины 9.
В варианте выполнения, согласно фиг.11, показан уже поясненный применительно к фиг.7 контур 11, однако в данном случае без функции безопасности. Для этого выемки 132, 134 выполнены более глубокими по сравнению со стенками 146, 147.
В варианте выполнения, согласно фиг.12, показан уже поясненный применительно к фиг.9 контур 11, однако в данном случае с функцией безопасности. Для этого снова между соответствующими предусмотренными для штифта положениями подъема/стоянки (144, 145) и опускания/стоянки (142, 143) предусмотрены стенки 146, 147 контура на одинаковом уровне, т.е. не предусмотрены выемки.