DE1037791B

DE1037791B - Steuerventil

Info

Publication number: DE1037791B
Application number: DEB31844A
Authority: DE
Inventors: Howard Ellsworth Hruska
Original assignee: Bendix Aviation Corp
Current assignee: Bendix Aviation Corp
Priority date: 1953-07-24
Filing date: 1954-07-15
Publication date: 1958-08-28
Also published as: US2875781A; FR1109464A; GB754868A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für einen durch ein Strömungsmittel betätigten Motor mit zwei Verschlußstücken, die auf einer gemeinsamen axial verschiebbaren Stange fest angeordnet sind und mit zwei symmetrisch angeordneten Ventilsitzpaaren zusammenarbeiten. Hierbei ist jedes Verschlußstück zwischen den beiden Ventilsitzen eines Paares bewegbar, um die Verbindung zwischen einem Einlaß, einem Auslaß und zwei Motoröffnungen zu steuern. Die Verschlußstücke sind vorzugsweise in Form von biegsamen membranartigen Scheiben ausgeführt.

Bei einer bekannten Ausführung eines derartigen Steuerventils sind die Auslaßventilsitze mit größerem Durchmesser als die Einlaßventilsitze ausgeführt. Hierdurch wird eine Differentialkraft an der Ventilanordnung erzeugt, welche die Ventilanordnung in ihrer eingestellten Stellung zu halten bestrebt ist.

Ferner sind Ventile bekannt, die lediglich ein aus einer flexiblen Scheibe bestehendes Verschluß stück aufweisen, welches zwischen einem Einlaßventilsitz und einem Auslaßventilsitz bewegbar ist, wobei der Einlaßventilsitz kleiner als der Auslaßventilsitz ausgeführt ist. Andere bekannte Ausführungen mit zwei federnden Ventilgliedern sind in Abweichung von der der Erfindung zugrunde liegenden Form so ausgeführt, daß die Ventilglieder jeweils nur mit einem Ventilsitz zusammenarbeiten und unabhängig voneinander gesteuert werden. Derartige bekannte Ausführungen sind nur für eine Steuerung zwischen drei öffnungen geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile der bekannten Ausführungen zu beseitigen und gleichzeitig ein Steuerventil zu schaffen, das anders als die bekannten Ausführungen arbeitet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in jedem Ventilsitzpaar der die betreffende Motoröffnung mit dem Einlaß verbindende Sitz einen größeren Durchmesser als der die Motoröffnung mit dem Auslaß verbindende Sitz hat, so daß die Verschlußstücke durch den sich ergebenden Differentialdruck in eine neutrale Stellung zurückgeführt werden, in der sie sich zwischen ihren entsprechenden Sitzen befinden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist hierbei in der neutralen Stellung der Axialabstand von jedem Verschluß stück zu dem zugeordneten Einlaßsitz kleiner als der Axialabstand zu dem zugeordneten Auslaßsitz.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor, das in der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Steuervorrichtung eines Kraftfahrzeuges, bei welchem das Ventil nach der Erfindung Anwendung findet,

Anmelder:

Bendix Aviation Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. Juli 1953

Howard Ellsworth Hruska, South Bend, Ind. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach der Erfindung, der die Einlaß- und Rückflußöffnungen des Ventils zeigt,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung in größerem Maßstab, der die Motoröffnungen des Ventils zeigt.

Die dargestellte Steuervorrichtung besitzt nach Fig. 1 ein Ventil 10 mit einem Einlaß 12, der durch eine Leitung 16 mit der Pumpe 14 verbunden ist. Der Auslaß 18 des Ventils 10 ist durch die Leitung 22 mit dem Vorratsbehälter 20 und dieser durch die Leitung 24 mit dem Einlaß der Pumpe 14 verbunden. Die Motoröffnungen 26 und 28 des Ventils 10 sind mit entgegengesetzten Enden einer doppeltwirkenden Krafteinheit 30, die aus einem Zylinder 32 und einem Kolben 34 besteht, verbunden. Die Kolbenstange 36 ist an dem Wagenkasten oder Rahmen des Kraftfahrzeuges bei 38 fest befestigt, und der Zylinder 32 ist am Querträger 40, von welchem das eine Ende das Ventil 10 trägt, drehbar angelenkt. Der Querträger 40 ist bei 42 und 44 am Verbindungsarm 46 bzw. am Hebelarm 48 drehbar befestigt. Der Verbindungsarm 46 ist mit der Verbindungswelle 50 durch Tragzapfen verbunden, die sich von dem nicht dargestellten Steuergetriebe des Kraftfahrzeuges aus erstrecken, und der Hebelarm 48 ist an dem Rahmen des Kraftfahrzeuges bei 52 drehbar befestigt, um dadurch eine bogenförmige Bewegung des Querträgers um die Verbindungswelle 50 und des Drehzapfens 52 zu ermög-

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lichen. Der Querträger 40 ist mit den Stangen 54 und 56 verbunden, die ihrerseits mit den Vorderrädern 58 und 60 des Kraftfahrzeuges durch Steuerarme 62 bzw. 64 verbunden sind. Die Steuervorrichtung gehört nicht zur vorliegenden Erfindung und wird hier nur zu dem Zweck erwähnt, um eine passende Anwendung des Ventils zu zeigen.

Das in Fig. 2 gezeigte Ventil 10 besteht aus einem Gehäuse 66 mit einer Bohrung 68. In der Mitte der Bohrung 68 ist eine in axialer Richtung bewegliche Stange 70 angeordnet, die durch einen Stift 74 auf einer Hülse 72 befestigt ist. Die Hülse 72 ist ihrerseits in die Rohrbüchse 76 eingeschraubt, um einen zylindrischen Hohlraum 78 zu bilden, der als Gehäuse für die zwischen den Kugelsitzen 82 und 84 eingesetzte Gelenkkugel 80 dient. Eine Schraubenfeder 86 ist zwischen der Hülse 72 und dem Kugelsitz 82 eingesetzt, um die Gelenkkugel 80 zwischen den zugehörigen Sitzen nachgiebig festzuhalten. Die an dem Querträger 40 in der in Fig. 1 gezeigten Weise befestigte Muffe 88 ist mit dem Gehäuse 66 durch Bolzen oder sonstige Befestigungsmittel verbunden und dient als Kammer, in welcher die Gelenkkugelvorrichtung sich hin- und herbewegen kann. Die Verlängerung 90 der Gelenkkugel 80 erstreckt sich durch den in der Muffe 88 vorgesehenen Schlitz 92 hindurch und ist mit ihrem äußeren Ende an dem Verbindungsarm 46 befestigt. Der Schlitz 92 ist mit einer an der Verlängerung 90 befestigten Staubdecke 94 versehen.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß an entgegengesetzten Seiten einer Zwischenwand 96 der Bohrung 68 gleiche Verschlußstücke 98 und 100 in Form membranartiger Scheiben angeordnet sind, die durch ein Abstandsstück 102 voneinander getrennt werden. Durch die Abstandsstücke 104 und 106 werden die Verschlußstücke 98 und 100 zwischen der Hülse 72 und der auf die Welle 70 aufgeschraubten Schraubenmutter 108 festgelegt. Die Dichtungsträger 110 und 112 werden zwischen das Gehäuse 66 und die Abstandsstücke 104 und 106 eingesetzt. Der Dichtungsträger 110 besitzt einen Teil 114 mit vergrößertem Durchmesser, der mit der Schulter 116 der Bohrung 68 in Eingriff kommt, und der Dichtungsträger 112 hat einen ähnlichen, mit der Schulter 120 in Eingriff kommenden Teil 118. Das Ventil ist mit einer Kappe 122 versehen, die dazu dient, den Dichtungsträger 110 gegen die Schulter 116 zu drücken. Die Kappe 122 wird durch den Sprengring 124 gehalten Der Dichtungsträger 112 wird in ähnlicher Weise durch das Abstandsstück 126 gehalten.

Die beschriebenen Teile bilden innerhalb des Gehäuses 66 und auf jeder Seite der Zwischenwand 96 Hohlräume 128 und 130. Diese sind mit dem Einlaß 12 über den Kanal 13 (Fig. 2) verbunden. Der Hohlraum 128 ist mit der Motoröffnung 28 und der Hohlraum 130 mit der Motoröffnung 26 verbunden. Ein zwischen Zwischenwand 96 und dem Abstandsstück 102 gebildeter ringförmiger Kanal 144 dient dazu, die Hohlräume 128 und 130 mit dem Auslaß 18 zu verbinden, wie Fig. 2 zeigt. Neben den Verschlußstücken 98 und 100 sind Sitzringe 136 und 138 angeordnet, die gegen die Schultern 137 bzw. 139 der Bohrung 68 stoßen. Auf den Sitzringen 136 und 138 sind ringförmige Ventilsitze 132 und 134 vorgesehen. Die Verschlußstücke 98 und 100 können auf ein zweites Paar von ringförmigen Ventilsitzen 140 und 142 zu sitzen kommen. Der Abstand d zwischen dem Verschlußstück 98 und dem Ventilsitz 132 in der in Fig. 3 gezeigten neutralen Stellung ist kleiner als der Abstand D zwischen dem Verschlußstück 98 und dem Ventilsitz 140. Dasselbe gilt für das Verschluß stück 100. Wenn die Stange 70 das Verschlußstück 98 nach links bewegt, so wird es auf den Ventilsitz 132 zu sitzen kommen, bevor das Verschlußstück 100 auf den Sitz 142 zu sitzen kommt. Daher wird eine Biegung des Verschlußstückes 98 entstehen, die bestrebt ist, das Verschlußstück 98 gegen den Ventilsitz 132 sicher festzuhalten. Bewegt sich die Stange 70 nach rechts, so ist der Vorgang umgekehrt.

ίο Nimmt man nun an, daß sich das Ventil in der neutralen Stellung befindet, wie Fig. 2 und 3 zeigen, so kann man sehen, daß eine Verbindung zwischen allen öffnungen des Ventils vorhanden ist. Da jedoch in dieser Stellung beide Seiten der doppeltwirkenden

¹S Krafteinheit 30 mit derselben Druckquelle verbunden sind, so entsteht ein Gleichgewichtszustand, und die Flüssigkeit fließt durch keine der Motoröffnungen hinaus. Falls eine von der Pumpe 14 kommende Flüssigkeit den Einlaß 12 durchströmt, so fließt sie

a° aus dem Auslaß 18 zum Vorratsbehälter 20 hinaus. Wenn das Steuerrad des Kraftfahrzeuges und infolgedessen die Verbindungswelle 50 in der einen oder der anderen Richtung gedreht werden, so übt die mit dem Verbindungsarm 46 verbundene Gelenkkugel 80 eine Kraft gegen den einen oder den anderen der Kugelsitze 82 oder 84 aus. Wird eine Kraft gegen den Sitz 82 ausgeübt, so wird die Stange 70 nach links verschoben. Dies bewirkt, daß das Verschluß stück 98 auf den Ventilsitz 132 und das Verschlußstück 100 auf den Ventilsitz 142 zu sitzen kommt. Das bewirkt eine Verbindung zwischen dem Einlaß 12 und der Motoröffnung 26 über den Hohlraum 130 und zwischen der Motoröffnung 28 und dem Auslaß 18 über den Hohlraum 128. Die Flüssigkeit kann weder auf die andere Seite des Ventilsitzes 132 noch auf die andere Seite des Ventilsitzes 142 fließen, sondern muß durch die Motoröffnung 26 über die Leitung 148 nach der Kammer 146 der doppeltwirkenden Krafteinheit 30 fließen. Die Krafteinheit wird daher betätigt, um den Querträger 40 nach links zu verschieben, und die in der Kammer 150 befindliche Flüssigkeit wird aus dieser über die Leitung 152 und die öffnung 28 ausgetrieben und nach dem Auslaß 18 geführt. Es genügt also, wenn der Fahrer des Kraftfahrzeuges beim

4-5 Drehen des Steuerrades eine genügende Kraft ausübt, um das Ventil 10 zu betätigen, wobei die wirkliche Steuerkraft durch die Krafteinheit 30 ausgeübt wird. Beim Nachlassen der auf den Kugelsitz 82 ausgeübten Kraft wird der auf das Verschluß stück 98 wirkende Druck das Ventil in die neutrale Stellung zurückbringen. Die hier wirksame Fläche des Verschlußstückes 98 wird durch den Unterschied zwischen den Flächen der Ventilsitze 132 und 140 bestimmt.

Sollte das Ventil- oder hydraulische System aus irgendeinem Grund! versagen, so wird die auf den Kugelsitz 82 ausgeübte Kraft über die Stange 70 auf den Querträger 40 übertragen, und die Vereinigung arbeitet wie ein' übliches Steuergestänge.

Eine Drehung der Verbindungswelle 50 in der entgegengesetzten Richtung hat zur Folge, daß eine Kraft auf den Kugelsitz 84 ausgeübt wird, wodurch der Vorgang gegenüber dem oben Beschriebenen umgekehrt ist und der Querträger 40 sich in der entgegengesetzten Richtung verschiebt.

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerventil für einen durch ein Strömungsmittel betätigten Motor mit zwei Verschlußstücken, die auf einer gemeinsamen axial verschiebbaren Stange fest angeordnet sind und mit

zwei symmetrisch angeordneten Ventilsitzpaaren zusammenarbeiten, wobei jedes Verschlußstück zwischen den beiden Ventilsitzen eines Paares bewegbar ist, um die Verbindung zwischen einem Einlaß, einem Auslaß und zwei Motoröffnungen zu steuern, und die Verschlußstücke vorzugsweise in Form von biegsamen membranartigen Scheiben ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Ventilsitzpaar (132, 140 bzw. 134,142) der die betreffende Motoröffnung (28 bzw. 26) mit dem Einlaß (12) verbindende Sitz (132 bzw. 134) größeren Durchmesser als der die Motoröffnung (28 bzw. 26) mit dem Auslaß (18) verbindende Sitz (140 bzw. 142) hat, so daß die Verschlußstücke (98 bzw. 100) durch den sich ergebenden Differentialdruck in eine neutrale Stellung zurückgeführt werden, in der sie sich zwischen ihren entsprechenden Sitzen befinden.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der neutralen Stellung der Axialabstand (d) von jedem Verschlußstück (98 bzw. 100) zu dem zugeordneten Einlaßsitz (132

bzw. 134) kleiner als der Axialabstand (D) zu dem zugeordneten Auslaßsitz (140 bzw. 142) ist.

3. Steuerventil nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verschlußstück (98 bzw. 100) in einer ringförmigen Kammer bewegbar ist, die an ihrer axial äußeren Seite durch den entsprechenden Ventilsitz (132 bzw. 134) und an ihrer axial inneren Seite durch den betreffenden Auslaßsitz (140 bzw. 142) begrenzt wird, wobei jede Kammer mit einer entsprechenden Motoröffnung (28 bzw. 26) in Verbindung steht.

4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung für die Betätigung eines strömungsmittelbetätigten Hilfskraftsteuersystems für ein Motorfahrzeug.

In Betracht gezogene Druckscbriften:
Französische Patentschriften Nr. 640 011, 936 289, 954 075;

britische Patentschrift Nr. 534 514;
USA.-Patentschriften Nr. 1 921 092, 2 565 929.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen