DE2324059A1

DE2324059A1 - Druckgesteuertes wegeventil

Info

Publication number: DE2324059A1
Application number: DE2324059A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Budecker; Hubertus Von Dr Gruenberg
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1973-05-12
Filing date: 1973-05-12
Publication date: 1974-11-28
Also published as: FR2228998B1; IT1010489B; SE405154B; GB1443129A; DE2324059C2; FR2228998A1; US3886848A

Description

ALFEED TEVSS GMBH 4. Mai 1973

Prankfurt am Main

P 4181 . ZL/Wei/c

L. Budecker -21 H. von Grünberg - 7

Druckgesteuertes Wegeventil

Die Erfindung betrifft ein druckgesteuertes Wegeventil, welches den Förderstrom einer Pumpe auf eine Umlauf- oder eine Speicherhydraulikanlage steuert, wobei für die Umlaufanlage ein geringerer Druck als für die Speicherhydraulikanlage erforderlich ist, und bei dem die Speicherhydraulikanlage über ein in Richtung auf die Pumpe sperrendes Rückschlagventil ständig mit der Pumpe verbunden ist.

Es ist z.B. in Kraftfahrzeugen mit einer Umlaufanlage zur ITiveauregulierung und einer Speicherhydraulikanlage zur Bremsdruckverstärkung erforderlich, daß die Speicherhydraulikanlage in jedem Fall vorrangig mit Druckmittel versorgt wird, d.h. daß der Speicher, wenn er unter ein gewisses Druckniveau absinkt, sofort wieder aufgefüllt werden nuß, damit die Bremse immer betriebsbereit bleibt. Während der Zeit des Auffüllens des Speichers kann die Druckmittel-Versorgung der Umlaufanlage ohne Gefahr für das Fahrzeug unterbrochen werden.

Durch die DT-AS 2 005 554 ist ein Hengenteilventil bekannt, durch welches der Förderstrom einer Pumpe in eine Umlauf- und eine Speicherhydraulikanlage verteilt wird. Bei diesem Ventil wird der Förderstroia in einem gewissen Verhältnis geteilt, wobei der eine Teil

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der Umlaufanlage zugeführt wird und der andere Teil bei Bedarf der Speicherhydraulikanlage; ansonsten wird er in den Rücklauf abgeleitet. Da bei diesem Ventil beide Anlagen gleichzeitig mit Druckmittel versorgt werden, muß die Pumpe in ihrer Förderleistung entsprechend groß ausgelegt werden. Da jedoch die Speicherhydraulikanlage u.U. nur selten betätigt wird und daher nur sehr wenig Druckmittel benötigt, wird der ihr zugeteilte Förderstrom zum Rücklaufbehälter abgeleitet. Dies ergibt eine sehr hohe Verlustleistung und die gesarate Anordnung arbeitet mit einem äußerst schlechten Wirkungsgrad. Zudem ist die Pumpe aufgrund der erforderlichen Überdimensionierung teuer.

Es wäre auch möglich, den Förderstrom über ein elektromagnetisches 3/2 Wegeventil, welches durch einen Druckschalter gesteuert wird, in das gewünschte System zu leiten. Es ist jedoch bei druekgesteu- erten Anlagen ein Umweg und damit zu aufwendig, hydraulische Wege über elektrische Energie zu schalten. Außerdem ist durch diesen Umweg eine in starkem Maße erhöhte Störanfälligkeit gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vom Speicherdruck gesteuertes Wegeventil zu schaffen, durch welches der gesamte Förderstrom der Pumpe entweder der Umlauf- oder der Speicherhydraulikanlage zugeleitet wird, wobei die Speicherhydraulikanlage vorrangig druckmittelversorgt werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mittels eines Absperrelementes die Verbindung von der Pumpe zur Umlaufanlage verschließbar ist, wobei das Absperrelement durch federnde Mittel in Schließrichtung vorgespannt ist, und daß ein Raum hinter einer Druckbeaufschlagungsfläche des Absperrelementes entgegen der Schließrichtung durch eine Druckmittelverbindung geringen Querschnittes mit einem Druckmittelanschluß der Pumpe verbunden ist, und dieser Raum

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wiederum abhängig vom Druck im Speicher über ein Vorsteuerventil mit dem Rücklauf verbindbar ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß im Ventilschieber eine weitere Druckmittelverbindung vom Raum hinter der Druckbeaufschlagungsfläche des Absperrelementes zum Rücklauf vorgesehen ist, welche abhängig vom Druck in diesem Raum offenbar ist.

Ferner ist es vorteilhaft, daß das Ventilelement des Vorsteuerventils in Schließrichtung durch den Druck im Speicher beaufschlagt und entgegen der Schließrichtung durch federnde Mittel mit negativer Kennlinie vorgespannt ist. Dabei kann die Kraftabnahme der federnden Mittel noch durch den Druckmittelfluß verstärkt werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Wegeventils zwei voneinander unabhängige Hydraulikanlagen mittels einer Pumpe druckmittelversorgt werden können, wobei diese Pumpe in ihrer Kapazität lediglich für eine Anlage ausgelegt zu werden braucht. Daraus ergibt sich der Vorteil, eine relativ kleine und damit billige Pumpe verwenden zu können. Ferner ist es mit dem erfindungsgemäßen Wegeventil möglich, die wichtigere Hydraulikanlage vorrangig mit Druckmittel zu versorgen. Damit wird die Möglichkeit eines Ausfalles der Hydraulikanlage, die unmittelbar der Sicherheit des Fahrzeuges dient, durch mangelnde Druckmittelversorgung nahezu ausgeschlossen. Wenn die Speicherhydraulikanlage kein Druckmittel benötigt, so wird der gesamte Förderstrom der Umlaufanlage zugeführt und es tritt somit kein Leistungsverlu^st durch Rückführung eines Teils des Förderstroms zum Vorratsbehälter auf. Ferner muß die Förderpumpe nur bei Druckmittelbedarf der Speicherhydraulikanlage gegen den in dieser Anlage benötigten höheren Druck fördern. Da das Ventil schnellschaltend ist,

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wird bei Bedarf die Speicheranlage sofort mit Druckmittel versorgt. Weitere Vorteile ergeben sich aus den in den Figuren 1 "bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wegeventils im Schnitt, wobei die angeschlossenen Elemente schematisch angedeutet sind,

Figur 2 die Kennlinie der federnden Mittel des Vorsteuerventils,

Figur 3 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgeniäßen Wegeventils,

Figur 4 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wegeventils, bei welchem das Ventilelement des Vorsteuerventils durch eine Druckfeder, die durch einen Permanentmagneten unterstützt wird, vorgespannt ist,

Figur 5 die Kennlinie der federnden Mittel im Arbeitsbereich des Vorsteuerventils.

Eine Pumpe 1 ist einerseits über eine Leitung 27 mit einem Vorratsbehälter 10 und andererseits über eine Leitung 25 mit einem Anschluß 20 eines erfindungsgemäßen Wegeventils 2 verbunden. Eine Leitung 26 verbindet die Leitung 23 über ein Druckbegrenzungsventil 16 mit dem Vorratsbehälter 10. Ein Anschluß 21 des Wegeventils 2 ist durch eine Leitung 24 über ein in Richtung auf das Wegeventil 2 sperrendes Rückschlagventil 3 ^mi* einem Speicher 4 einer Speicherhydraulikanlage verbunden. Ein Anschluß 22 des Wegeventils 2 ist mit einer Leitung 25 verbunden, die zu einer Umlaufanlage führt. Eine Leitung 28 verbindet den Abschnitt der Leitung 24 der zwischen dem Rückschlagventil 3 und dem Speicher 4 liegt, mit einem Anschluß 29 eines Vorsteuerventils 5·

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Ein Raum JO im Vorsteuerventil 5 ist über einen Anschluß 31 und eine Leitung 32 mit dem Vorratsbehälter 10 verbunden. Ein Kolben 7,der einerseits vom Steuerdruck vom Anschluß 29 her beaufschlagt wird, stützt sich andererseits im Raum JO auf einen Ventilschieber 8 ab, vobei er axial verschiebbar dicht durch ein Teil 33 des Vorsteuerventils 5 geführt ist. Der Ventilschieber 8 ist durch eine Tellerfeder 6 im Raum 30 in Richtung auf das Teil 33 vorgespannt. Der Ventilschieber 8 ist in einer Bohrung 35 geführt. Ein Ringraum 34 ist über die Steuerkante 12 mit dem Raum 30 verbunden. Ein Raum 37 vor einer Stirnfläche des Steuerschiebers 8 ist über einen Kanal 36 mit dem Rrium 30 verbunden.

Der Raum 34 ist über einen Kanal 3⁸ mi* einem Raum 9 vor einer Stirnfläche eines Absperrelementes 11 verbunden. Das Absperrelement 11 ist mittels .einer Feder I3, die sich einerseits in einer Ausnehmung 59 des Absperrelementes 11 und andererseits auf einem Verschlußstück I7 abstützt, in Richtung auf den Raum 9 vorgespannt. Das Absperrelement 11 verschließt mittels einer Dichtfläche 40 die Druckmittelverbindung zum Anschluß 22. Eine Ringnut 4I des Absperrelementes 11 ist ständig mit dem Anschluß 20 verbunden. Von der Ringnut 4I führt eine enge Druckmittelverbindung 15 zum Raum 9· Das Absperrelernent 11 ist verschiebbar in einer Bohrung 42 angeordnet. Der Verschiebeweg des Absperrelementes 11 wird durch einen Anschlag I4 am Verschlußstück 17 begrenzt.

Die Punktionsweise des Wegeventils ist folgende:

Die Pumpe 1 saugt Druckmittel durch die Leitung 27 aus dem Vorratsbehälter 10 an und fördert es durch die Leitung 23 zum Anschluß 20 des Wegeventils 2. Ist das Druckniveau des Speichers 4 unterhalb des unteren Schaltpunktes, so befindet sich das Absperrelement 11 in der gezeichneten Stellung. Die Pumpe fördert nun durch den Anschluß 21

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und die Leitung 24 über das Rückschlagventil 3 in den Speicher 4. Damit steigt nach entsprechender Füllung der Druck des Speichers 4 "bis zum oberen Schaltpunkt an. Dieser Druck wird über die Steuerleitung 28 zum Anschluß 29 geleitet und beaufschlagt dort den Kolben 7· Der Kolben 7 verschiebt nun entgegen der'Kraft der Tellerfeder 6 den Steuerschieber in Schließrichtung. Dieser Vorgang geschieht aufgrund der negativen Federkennlinie plötzlich. Durch die Verschiebung des Steuerschiebers 8 ist die Verbindung des Raumes 34 zum Baum 30 an der Steuerkante 12 unterbrochen.

Das durch den Druckmitteldurchlaß 15 strömende Druckmittel kann nicht mehr durch den Kanal 38 ^und den Raum 34 in den Raum 30 entweichen. Es baut sich somit im Raum 9 ein Druck auf, der die Stirnfläche des Absperrelementes 11 beaufschlagt und es in Richtung des Verschlußstückes 17 entgegen der Kraft der Feder 13 bis zum Anschlag 14 verschiebt. Dadurch wird die Verbindung vom Anschluß 20 zum Anschluß 22 freigegeben und die Pumpe kann in die Umlaufanlage fördern. Aufgrund des höheren Druckes im Speicher schließt das Rückschlagventil 3 ODd verhindert somit einen Rückstrom des Druckmittels.

Sinkt nun der Druck des Speichers 4 aufgrund von Druckmittelverbrauch bis zum unteren Schaltpunkt, so überwindet die Tellerfeder 6 die auf den Kolben 7 lastende Kraft und verschiebt den Steuerschieber 8 wieder in die gezeichnete Lage. Dadurch wird die Druckmittelverbindung zwischen den Räumen 34 und 30 wieder freigegeben. Der im Raum 9 herrschende Druck kann sich nun über die Verbindung JB, den Raum 34» 30 den Anschluß 5I durch die Leitung 52 zum Vorratsbehälter abbauen. Dadurch wird das Absperrelement 11 durch die Kraft der Feder 13 wieder in die gezeichnete Lage verschoben. Somit ist die Verbindung vom Anschluß 20 zum Anschluß 22 wieder unterbrochen und die Pumpe kann nunmehr ausschließlich in den Speicher 4 fördern.

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Das Diagramm der Figur 2 zeigt die Kennlinie der Tellerfeder 6. Dabei ist auf der Ordinate der auf den Kolben 7 virkendejSteuerdruck in bar, welcher proportional der Federkraft ist, aufgetragen und auf der" Abzisse ist der Weg f um den die Feder entsprechend diesem Druck*wird, aufgetragen. Es sind nun die für den gewählten Anvrendungsfall erforderlichen Umschaltpunkte P. entspricht 200 bar und P„ entspricht I50 bar mit den zugehörigen Federwegen f.. und f eingetragen. Daraus ergibt sich der für das Vorsteuerventil erforderliche Arbeitshub von δ f. *zusammengedrückt

In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Vegeventils dargestellt. Gleiche Teile wurden mit gleichen Bezugszahlen versehen. Der Vorratsbehälter 10 ist über eine Leitung 27 mit der Pumpe 1 verbunden. Die Pumpe 1 ist über eine Leitung 23 mit dem Anschluß 21 verbunden. Eine Leitung 24 verbindet den Speicher 4 über ein Rückschlagventil 3 ^mi"t der Leitung 23. Ein Anschluß 22 ist über eine Leitung 25 mit der tfmlaufanlage verbunden. Das Absperrelement 11 ist in einer Bohrung 40 beweglich geführt. Es wird durch eine Feder I3» welche sich einerseits auf dem Absperrelement 11 und andererseits auf dem Verschlußstück Λ^ abstützt, in Schließrichtung vorgespannt. Die Größe der Druckmittel-Verbindung 15 von einem Raum 58 zu einem Raum 57» welche aus Kerben im Umfang des Absperreleinentes 11 besteht, ist abhängig von der Stellung des Absperrelementes 11 zu einer Steuerkante 54· Her Raum 57 steht mit dem Raum 9 in Verbindung. Ein Durchgang 38 verbindet den Raun 9 niit dem Raum 30.

Eine Steuerleitung 28 verbindet die Leitung 24 mit dem Anschluß 29 des Yorsteuerventils 5· Der Kolben 7 des Vorsteuerventils 5 wird einerseits durch den Speicherdruck beaufschlagt und stützt sich andererseits auf einem Ventilclement 52, welches durch eine Tellerfeder 6 in Richtung auf das Teil 33 vorgespannt ist, ab. Das Ventilelernent 52 des VorSteuerventils 5 ist als Sitzventil

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ausgebildet und verschließt einen Druckmitteldurchgang 56» welcher den Raum 30 niit einem Raum 53»in dem sich die Feder I3 befindet, ab. Der Raum 53 is* wiederum über den Anschluß 3I "und· die Leitung 32 · mit dem Vorratsbehälter 10 verbunden.

Ein Kanal 67 verbindet bei einer bestimmten Stellung des Absperrelementes 11 den Raum 9 mit dem Raum 53·

Die Punktionsweise des Wegeventils ist folgende:

In der gezeichneten Stellung verbindet das Absperrelement 11 die Druckmittelanschlüsse 21 und 22, dadurch wird von der Pumpe 1 die Umlaufanlage mit Druckmittel versorgt. Sinkt nun der Druck im Speicher unter den unteren Schaltpunkt, so verschiebt die Tellerfeder 6 das Ventilelement 52 und den Kolben "£., so daß die Druckmittelverbindung 56 zwischen den Räumen 30 und 53 geöffnet wird. Dadurch kann der im Raum 9 herrschende Druck über die Druckmittelverbindung 38 den Raum 30 die Druckmittelverbindung 56 den Raum 53 ^zum Anschluß 31 durch die Leitung 32 zum Vorratsbehälter abgebaut werden. Nun verschiebt die Feder I3 das Absperrelenent 11 nach in Richtung Verschlußstopfen 51» wodurch die Verbindung zum Anschluß 22 unterbrochen wird. Dadurch fördert die Pumpe 1 über die Leitungen 23 das Rückschlagventil 3 die Leitung 24 in den Speicher 4·

Ist der Druck im Speicher nun bis zum oberen Schaltpunkt erhöht, so verschiebt der Kolben 7 das Ventilelement 52 entgegen der Kraft der Tellerfeder 6 und verschließt den Druckmitteldurchgang 56. Dadurch kann das durch den Druckmitteldurchgang 15 in den Raum 9 strömende Druckmittel nicht mehr zum Vorratsbehälter abfließen und es baut sich im Raum 9 ein Druck auf, der das Absperrelement 11 nach in Richtung Verschlußstopfen 17 verschiebt. Damit wird der Druckmitteldurch-

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gang zum Anschluß 22 wieder freigegeben. Verschiebt sich nun das Absperrelement.11 infolge des ansteigenden Druckes im Raum 9» entgegen der Feder 15 weiter nach rechts, so wird' ab einem bestimmten Maximaldruck im Raum 9 der Druckmitteldurchgang 57 zum Raum 55 an einer Steuerkante 59 freigegeben. Dadurch wird der Druck im Raum 9 in Abhängigkeit von der Härte der Feder 15 auf einen maximalen Druck begrenzt.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 4 ist der Aufbau und die Wirkungsweise des Wegeventils genau die gleiche,wie beim Ausführungsbeispiel der Figur 5· Lediglich im Torsteuerventil wurde die Tellerfeder durch eine Druckfeder 62 und einem Permantentmagneten 60 ersetzt. Gleiche Teile wurden auch hier mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Der Kolben 7 des Vorsteuerventils 5 is"fc an einem Teil 61 befestigt, welches in einem Raum 65 beweglich angeordnet ist. Das Teil 61 wird entgegen der Schließrichtung des Ventilelementes 52 durch eine Druckfeder, welche sich einerseits am Teil 61 und andererseits am Gehäuse des Vorsteuerventils abstützt entgegen der Schließrichtung vorgespannt. Ein Permantentmagnet 60, v/elcher in einen Teil 64 befestigt ist, das in das Gehäuse 5 des Vorsteuerventils eingeschraubt ist, zieht das Teil 61 entgegen der Schließrichtung des Ventilelementes 52 an und unterstützt somit die Wirkung der Feder 62.

Durch die Kombination der Druckfeder 62 und des Permantentmagneten 60 wird auch hier wieder eine negative Kennlinie erreicht, wodurch ein schnelles Schalten des Vorsteuerventils und damit des Wegeventils erreicht wird.

Im Diagramm der Figur 5 ist der Abschnitt der negativen Kennlinie der federnden Mittel im Arbeitshub des Vorsteuerventils dargestellt.

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Wird nun der Rücklaufanschluß, z.B. in Figur 3 die Druckmittelver-Mndung 56, unmittelbar mit dem Saugraum der Pumpe verbunden, so wird die durch die federnden Mittel auf das Schließglied wirkende Kraft durch die Saugwirkung der Pumpe entsprechend der gestrichelten Linie in Figur 5 beeinflußt. Dies hat den Vorteil, daß der obere Schaltpunkt P₁ und der untere Schaltpunkt P» weiter auseinanderliegen, als dies mit den federnden Mitteln allein möglich wäre.

In allen Ausführungsbeispielen ist die Pumpe 1 durch ein Druckbegrenzungsventil 16, welches über eine Leitung 26 an die Leitung 25 angeschlossen ist, gegen Überdruck abgesichert.

Die Erfindung ist nicht an die oben genannten Ausführungsbeispiele gebunden und es sind weitere Möglichkeiten denkbar.

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Claims

Patentansprüche

1.,- Druckgesteuertes Wegeventil, welches den Förderstrom einer Pumpe -s auf eine Umlauf- oder eine Spexcherhydraulikanlage steuert, wobei für die Umlaufanlage ein geringerer Druck als für die Speicherhydraulikanlage erforderlich ist, und bei dem die Speicherhydraulikanlage über ein in Richtung auf die Pumpe sperrendes Rückschlagventil ständig mit der Pumpe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Absperrelementes (11) die Verbindung von der Pumpe (i) zur Umlaufanlage verschließbar ist, wobei das Absperrelemen.t (11) durch federnde Mittel (13) in Schließrichtung vorgespannt ist, und daß ein Raum (9) hinter einer Druckbeaufschlagungsfläche des Absperrelementes (11) entgegen der Schließrichtung durch eine Druckmittelverbindung (15) geringen Querschnittes mit einem Druekmittelanschluß (20) der Pumpe (i) verbunden ist und dieser Raum (9) wiederum abhängig vom Druck im Speicher (4) über ein Vorsteuerventil (5) mit dem Rücklauf (32) verbindbar ist.

2. Wegeventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement (11) als Ventilschieber ausgebildet ist.

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3. Wegeventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Absperrelement (11) eine Druckmittelverbindung (57) vom Raum (9) hinter der Druckbeaufschlagungsfläche des Absperrelementes (11) zum Rücklauf (32) vorgesehen ist, welche abhängig vom Brück in diesem Raum (9) offenbar ist.

4· Wegeventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch ■gekennzeichnet, daß das Ventilelement (8, 52) des Vorsteuerventils (5) in Schließrichtung durch den Druck im Speicher (4) beaufschlagt und entgegen der Schließrichtung "durch federnde Mittel (6, 62 - 60) mit negativer Kennlinie vorgespannt ist.

5. Wegeventil nach Anspruch 4t dadurch gekennzeichnet, daß als federndes Mittel eine Tellerfeder (6) mit negativer Kennlinie vorgesehen ist.

6. Wegeventil nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet,

daß als federndes Mittel eine Schraubenfeder in Wirkverbindung

(60)
mit einem Permanentmagneten vorgesehen ist, deren Kennlinie negativ ist.

7. Wegeventil nach Anspruch 4 his 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufverbindung (56) des Vorsteuerventils

(5) unmittelbar mit dem Saugraum der Pumpe (1) verbunden ist.

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