DE2414059A1

DE2414059A1 - Druckmittelsteuerventil

Info

Publication number: DE2414059A1
Application number: DE19742414059
Authority: DE
Inventors: Wilfred Nicholas Bainbridge; David Parsons
Original assignee: Automotive Products PLC
Current assignee: Automotive Products PLC
Priority date: 1973-03-29
Filing date: 1974-03-23
Publication date: 1974-10-10
Also published as: DE7410227U; FR2223607A1

Description

PATENTANWÄLTE 241 A 0 5

Dipl.-Phys. JÜRGEN WEISSE . Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGAST

D 5602 LANGENBERG · BÖKENBUSCH 41 Postfach 86 · Telefon: (02127) 4019 · Telex: 8516895

Pat entanmeldung

Automotive Products Limited, '-i-'achbrook Road, Leamington Spa,

Warwickshire, England

Druckmittelsteuerventil

Die Erfindung betrifft ein Druckmittelsteuerventil mit einem Ventilgehäuse, das einen Hohlraum bildet, einem beweglichen Ventilglied, das den Hohlraum in eine erste und eine zweite Kammer unterteilt, und einem ersten Kanal, der in der ersten Kammer mündet und zum Anschluß an eine Druckmittelquelle eingerichtet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf Druckmittelsteuerventile, die in Druckmittelsystemen verwendbar sind, bei denen ein Druckmitteldruck aus einer einzigen Druckmittelquelle in zwei getrennten druckmittelbetätigten Vabrauchern verwendet wird, die Druckmittel zu verschiedenen Zeiten und in verschiedenen, sich ändernden Mengen benötigen können.

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Der Verbraucher, der Druckmittel verwendet, kann beispielsweise eine Hilfskraftlenkung eines Fahrzeuges und ein Hilfskraftbremssystem oder ein Fahrzeugfederungssystem sein, bei welchem Druckmittel verwendet wird, um das Gewicht des Fahrzeuges auf dessen Räder zu übertragen und welches veränderlich 1st, um eine im wesentlichen konstante Höhe und/oder Lage des Fahrzeuges trotz Änderung der statischen und/oder dynamischen Belastung aufrecht zuerhalten.

Hilfskraftlenkungen für Fahrzeugesind so aufgebaut, daß Druckmittel frei zirkuliert, wenn keine Hilfskraft benötigt wird. Die Strömung wird gedrosselt um einen Arbeitsdruck aufzubauen, wenn Hilfskraft erforderlich ist. Bei einem Druckmittel-Hilfskraftbremssystem und einer Fahrzeugfederung der vorstehend erwähnten Art sind dagegen die Bremszylinder oder sonstigen Vorrichtungen, in denen Druckmitteldruck benutzt wird, gewöhnlich von der Druckmittelquelle abgetrennt, außer wenn es erforderlich ist, darin einen Druckmitteldruck aufzubauen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckmittelsteuerventil zur automatischen Verteilung des von einer Pumpe geförderten Druckmittels zwischen den beiden Verbrauchern nach Maßgabe ihrer jeweiligen Erfordernisse zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Druckmittelsteuerventil der eingangs definierten Art gelöst durch einen ersten und einen zweiten Kanal, durch welche Auslässe aus der ersten bzw.der zweiten Kammer gebildet sind und die zum Anschluß an ein Ver— brauchersystem eingerichtet sind, in welchem Druckmittel frei strömt, wenn der Verbraucher nicht in Betrieb ist, bzw. an ein Verbrauchersystem, in welchem eine Druckmittelströmung nur erforderlich ist, wenn der Verbrauiier in Betrieb ist, wobei die jeweiligen Flächen der besagten Auslässe durch jede Bewegung des beweglichen Ventilgliedes, durch welche die relativen Volumina der ersten und der zweiten Kammer verändert werden, im entgegenge-

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setzten Sinne veränderbar sind, einen vierten Kanal, der eine gedrosselte Druckmittelströmung zwischen den besagten Kammern ermöglicht, und eine Feder, die auf das bewegliche Ventilglied in einer Richtung wirkt, die derjenigen, in die es von dem Druckmitteldruck in der ersten Kammer gedrückt v/ird, entgegengerichtet ist.

Der vierte Kanal kann in dem beweglichen Ventilglied gebildet sein.

Der Hohlraum in dem Ventilgehäuse ist vorzugsweise eine Bohrung, und das bewegliche Ventilglied ist ein in der besagten Bohrung gleitender Schieber. Die Auslaßkanäle können in Umfangsnuten um die Ventilbohrung herum münden, welche durch die Endteile des Schiebeas bei dessen Hin- und Herbewegung zu einem veränderbaren Grade abgedeckt sind.

Es können Druckmitteldämpxangsmittel zur Dämpfung der Bewegung des beweglichen Ventilgliedes vorgesehen sein. Die Dämpfungsmittel können einen !Plansch an dem Schieber enthalten, der in einem von einer Erweiterung der Ventilbohrung gebildeten Hingraum beweglich ist.

Es v/erden nachstehend zwei Ausführungs formen von erfindungs gemäß en Druckmittelsteuerventilen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben:

Fig. 1 ist ein Diagramm und zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckmittelsteuerventils zusammen mit den wesentlichen Teilen eines Druckmittelsystems, in welches das besagten Ventil eingebaut werden kann.

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Fig. 2 ist ein Längsschnitt einer konstruktiven Ausführung eines erfindungsgemäßen Druckmittelsteuerventils.

In Figo 1 ist das darin dargestellte System ein solches, bei welchem das Arbeitsdruckmittel eine Flüssigkeit ist. Ein Ventilgehäuse 10 ist mit einer Bohrung 11 versehen, die an einem Ende hei 12 abgeschlossen ist und an ihrem anderen Ende über einen ersten Kanal 13 mit dem Auslaß einer Terdrängungspumpe 14 verbunden ist, die Druckmittel aus einem geeigneten Behälter 15 ansaugt. Zwei Umfangsnuten 16 und 17 in axialem Abstand voneinander und beide von der gleichen Breite sind um die G-ehäusebohrung 11 herum gebildet, und ein in der Bohrung gleitender Schieber 18 hat eine solche Länge, daß er in einer Stellung in der Bohrung sich zur Hälfte über jeder der Nuten 16 und 17 erstreckt und somit Auslässe aus der Bohrung durch die beiden Nuten freigibt, von denen beide gleiche Durehflußquerschnitte besitzen«, Von den Nuten 16 und 17 geht ein zweiter und ein dritter Kanal 19 bzw. aus» Eine Feder 22 in dem geschlossenen Ende der Bohrung drückt den Schieber 18 zu dem anderen Ende der besagten Bohrung, und der Schieber 18, der an beiden Enden Ausnehmungen aufweist, die eine guer\a?laufende Trennwand 23 von relativ geringer Dicke übrig lassen, besitzt einen Durchbruch 24 von festem Querschnitt in der besagten Trennwand„

Der Schieber 18 unterteilt somit die Bohrung 11 in zwei Kammern 25 und 26, die durch einen von dem Durchbruch 24 gebildeten vierten Kanal miteinander verbunden sindo Der erst© und der zweite Kanal 13 und 19 münden in die Kammer 25, und der Kanal 21 mündet in die .Kammer 26.

In dem in Figo 1 dargestellten Druckmxttelsystem ist der Kanal mit dem Steuerventil 27 einer Hilfskraftlenkung verbunden. Das Steuerventil 27 gestattet eine freie Strömung von Flüssigkeit

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zurück zu dem Behälter 15, wenn keine Hilfskraft für die Lenkung erforderlich ist, drosselt aber die Strömung, so daß sich ein Druck in einer (nicht dargestellten) Hilfskraftlenkeinheit aufbaut, wenn Hilfskraft benötigt wird· Der Kanal 21 ist mit einem Absperrventil 28 verbunden, über welches Flüssigkeit einem Flüssigkeitsdruckspeicher 29 zugeführt wird, um darin einen vorgegebenen Druck aufzubauen, oder, wenn der besagte Druckspeicher aufgeladen ist, die Flüssigkeit im wesentliclm drucklos zu dem Speicher 15 zurückgeführt wird.

In der folgenden Beschreibung der Wirkungsweise des Druckmittelsteuerventils wird der Druck, unter welchem Flüssigkeit von der Pumpe 14 gefördert wird, mit Pp bezeichnet, die von der Pumpe geförderte Flüssigkeitsmenge mit ^ , der Flüssigkeitsdruck zwischen der M"u.t 16 und dem Steuerventil 27 der Hilfskraftlenkung ist mit P„ bezeichnet und die dem Steuerventil der Hilfskraftlenkung zuströmende Flüssigkeitsmenge mit Q_g .Der Druck der Flüssigkeit zwischen der Hut 17 und dem Absperrventil ist mit P-o bezeichnet und die dem besagten Absperrventil zuströmende Flüssigkeitsmenge mit Q_B. Der Querschnitt des festen Durchbruches 24· in dem Schieber 18 ist mit A_? bezeichnet, der von dem Schieber 18 freigegebene Strömungsquerschnitt der Nut 16 mit A₁ und der von dem Schieber 18 freigegebene Strömungsquerschnitt der liut 17 mit A.,. Es ist offensichtlich, daß die Querschnitte A₁ und A_ sich bei jeder Bewegung des Schiebers 18 in entgegengesetztem Sinne verändernο

Weiw. kein Druckmitteldruck für die Hilfskraftlenkung gefordert wird und der Druckmitteldruckspeicher 29 voll geladen ist, sind sowohl P₀ als auch Ρ_Ώ im wesentlichen NuIl _o Es strömt aber Flüssigkeit durch den Durchbruch 24- und erzeugt einen Druckabfall an diesem Durchbruch, der von dem Querschnitt A abhängt, und demgemäß eine Kraft auf den Schieber 18, der die Feder 22 ent-

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gegenwirkt. Der Schieber 18 bewegt sich in eine solche Lage, daß der durch die Strömung Q-g hervorgerufene DruckabS.ll an dem Durchbruch 24 und dem freigegebenen Querschnitt A-, der Hut 24 gleich dem durch die Strömung Q_a hervorgerufenen Druckabfall an dem freigegebenen Querschnitt A.. der Nut 16 isto Wenn sich die Fördermenge Qp der Pumpe erhöht, was den Druckabfall an A zu erhöhen sucht, bewegt sich der Schieber so, daß der freigegebene Querschnitt A. erhöht und der freigegebene Querschnitt A, vermindert wird, so daß die Strömung Q„ sich erhöhte Das Druckmittelsteuerventil wirkt somit als Strömungsregelventil für das den Flüssigkeitsdruckspeicher 29 enthaltende System· Die Strömung von Flüssigkeit durch den Durchbruch 24 bleibt im wesentlichen ständig konstant, da der Druckabfall an diesem Querschnitt durch die Feder 22 geregelt ist, deren Last bei dem auftretenden geringen Weg im wesentlichen konstant bleibt» Ein geeigneter Druckabfall an dem Durchbruch 24 ist urgefähr 3,5 Atmosphären.

Wenn zu einem Zeitpunkt, wo kein Druckmitteldruck für die Hilfskraftlenkung erforderlich ist, der Flüssigkeitsdruckspeicher 29 eine Aufladung erfordert, bleibt P„ im wesentlichen Null, aber Pg muß auf einen hohen Wert ansteigen, der in der Größenordnung von 110 Atmosphären liegen kann_o Da der Druckabfall an dem Durch— bruch 24 im wesentlichen konstant ist, bewegt das Ansteigen von P-Q den Schieber 18 so, daß der Strömungsquerschnitt A₁ vermindert wird und Pp ansteigt_o

Wenn, während der Flüssigkeitsdruckspeicher 29 aufgeladen wird, Flüssigkeitsdruck für die Lenkhilfe benötigt wird, drosselt das Hilfskraftlenkventil 27 die Strömung Q₀ , was einen Anstieg von Pg bewirkt. Das sucht P_? zu erh&en, wodurch der Schieber 18 so bewegt wird, daß der Strömungsquerschnitt A₁ sich erhöht.

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Wenn Druckmitteldruck für die Hilfskraftlenkung angefordert wird, wenn der Flüssigkeitsdruckspeieher 29 vollständig aufgeladen ist, in welchem Zeitpunkt P-g im wesentlichen UuIl ist, bewirkt die Tatsache, daß sowohl Pg als auch Pp durch Drosseln der Strömung Q„ an dem Hilfskraftlenkventil 27 erhöht werden eine Bewegung des Schiebers 18 so, daß der Strömungsquerschnitt A, vermindert wird. Die Verminderung des Strömungsquerschnittes A, wird begrenzt durch die Verminderung des Druckaufbaues in der Kammer 26, wo dieser Druck auf das dem Pumpeneinlaßanschluß 13 gegenüberliegende Ende des Schiebers 18 wirkte Somit wirkt das Druckmittelsteuerventil auch unter diesen Bedingungen als Strömungsregelventil für das den Flüssigkeitsdruckspeicher enthaltende System. Die Regelung wird jedoch erhalten durch die Beziehung zwischen den Strömungsquerschnitten A_? und A-,, während unter den anderen beschriebenen Bedingungen die Hegelung durch die Beziehung zwischen den Strömungsquerschnitten A₁ und A erhalten wird.

In Fig» 2 der Zeichnungen enthält das darin dargestellte Druckmittelregelventil ein Gehäuse 31 mit einer Durchgangsbohrung 32, die an einem Ende bei 33 erweitert ist und deren erweiterter Teil 33 durch eine Abdeckplatte 34 abgeschlossen ist_o An ihrem anderen Ende ist die Bohrung 32 ebenfalls erweitert und mit einem Innengewinde versehen, in welches ein Schraubstopfen 35 mit Außengewinde eingeschraubt ist. In der Bohrung ist ein mit einer Umfangsnut 37 versehener Schieber 36 geführte Ein erster Kanal 38, der in die Bohrung 32 an einer aichen Stelle führt, daß er ständig zu der Sut 37 hin offen ist, ist zum Anschluß an eine Druckmittelquelle, beispielsweise die in Figo 1 dargestellte Pumpe, eingerichtet . Zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete Timfangsnuten 39 und 41 um die Bohrung 32 herum sind mit einem zweiten bzwo einem dritten Kanal 42 und 43 verbunden, die mit einer Hilfskraftlenkung bzw«, einem Bremssystem, wie es unter Bezugnahme auf Fig. .1 beschrieben ist, verbindbar sind. Die Hüten 39 und 41 sind

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so angeordnet, daß die Nut 41 dem dem Stopfen 35 zugewandten Ende des Schiebers 36 "benachbart ist und die Nut 39 an das jenem Ende des Schiebers zugewandte Ende der Nut 37 angrenzt. Ein vorstehender Flächenteil des Schiebers, der sich zwischen dem besagten Ende des Schiebers und dem besagten Ende der Nut erstreckt, hat eine solche Länge, daß er in einer Stellung des Schiebers zur Hälfte über jede der Nuten 39 und 41 ragt und somit Auslässe von der Bohrung 32 durch beide Nuten freigibt, die gleiche Strömungsquerschnitte besitzen.

Der Schieber 36 ist rohrförmig,, Eine querverlaufende Trennwand 44 in seiner Bohrung ist mit einem strömungsdrosselnden Durchbruch 45 versehen. Die besagte Bohrung ist auf einer Seite des Durchbruches 45 mit der Nut 37 über radiale Öffnungen 46 verbunden. Das Ende der Schieberbohrung auf der gegenüberliegenden Seite der Trennwand 44 mündet an demjenigen Ende des Schiebers, neben welchem die Nut 41 angeordnet isto

Ein Flansch 47 an dem Yentilsehieber 36 liegt in der Erweiterung 33 der Gehäusebohrung. Die besagte Erweiterung 33 ist mit Flüssigkeit gefüllt, und der Flansch besitzt ein solches Spiel in der Erweiterung 33, daß die Strömung von Flüssigkeit daran vorbei gedrosselt ist, wodurch eine Dämpfung der Schieberbewegung erfolgt.

Eine Feder 48 wirkt zwischen einer Buch* 49, die in der Schieberbohrung auf einer Seite der Trennwand 44 sitzt, und einem einstellbaren Widerlager 51, das an dem Stopfen 35 gehaltert ist_o Die Feder drückt den Schieber 36 zu dem von der Platte 34 abgeschlossenen Ende der Gehäusebohrung 32.

Es sind Kammern 52 und 53 entsprechend den Kammern 25 bzw. 26 in Fig. 1 vorgesehen» Die Kammer 52 enthält die Nut 37, eine Sacklochbohrung 54 in der Endplatte 34, in welphe das Ende des

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Schiebers 36 jenseits des Flansches 4-7 hineinragt, und den Teil der Schieberbohrung, welcher die besagte Nut 37 und die Bohrung 54 verbindetο Die Kammer 53 enthält den Raum in der Gehäusebohrung 32 zwischen dem Schieber 36 und dem Stopfen 35» Wie in der Anordnung von Mg. 1 ist die Kammer 52 ständig mit der Druckmittelquelle durch den Kanal 38 verbunden, und Druck in dieser Kammer wirkt auf den Schieber 36 so, daß er ihn zu dem Stopfen 35 hindrückt. Einem solchen Druck wirkt die Feder 48 entgegen. Das Steuerventil wirkt in der gleichen Weise wie das unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene Yentil.

Auf beiden Seiten des Flansches 4-7 sind Anschlüsse 55 und 56 an die Erweiterung 33 der Bohrung vorgesehen, um die Zufuhr von Flüssigkeit zu der besagten Bohrung zu ermöglichen. Diese Anschlüsse sind absperrbar, um die Flüssigkeit darin einzuschließen O

Die speziellen Ausführungsbeispiele von Druckmittelslaxerventilen, die vorstehend beschrieben sind, sind zwar zur Verwendung in Druckmittelsiaiersystemen , welche Flüssigkeiten als Arbeitsdruckmittel verwenden, bestimmt. Sie können jedoch auch in Systemen verwendet werden, die ^as als Arbeitsdruckmittel benutzen_o

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Claims

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Pat ent ansprüche

•j_o j Druckmittelsteuerventil mit einem Ventilgehäuse, das einen / Hohlraum bildet, einem "beweglichen Ventilglied, das den Hohlraum in eine erste und eine zweite Kammer unterteilt, und einem ersten Kanal, der in der ersten Kammer mündet und zum Anschluß an eine Druckmittelquelle eingerichtet ist, gekennzeichnet dirch einen ersten und einen zweiten Kanal (19 und 21; 42 und 43) durch welche Auslässe aus der ersten bzw« der zweiten Kammer (25 bzw. 26; 52 bzw_o 53) gebildet sind und die zum Anschluß an ein Verbrauchersystem eingerichtet sind, in welchem Druckmittel frei strömt, wenn der Verbraucher nicht in Betrieb ist, bzw. an ein Verbrauchersystem, in welchem eine Druckmittelströmung nur erforderlich ist, wenn der Verbraueher in Betrieb ist, wobei die jeweiligen Flächen der besagten Auslässe durch jede Bewegung des beweglichen Ventilgliedes (18, 44)> durch welche die relativen Volumina der ersten und der zweiten Kammer (25 und 26; 52 und 53) verändert werden, im entgegengesetzten Sinna veränderbar sind, einen vierten Kanal (24, 45), der eine gedrosselte Druck— mittelströmung zwischen den besagten Kammern (25 und 26; 52 und 53) ermöglicht, und eine Feder (22, 48), die auf das bewegliche Ventilglied (18, 44) in einer Richtung wirkt, die derjenigen, in die es von dem Druckmitteldruck in der ersten Kammer gedruckt wird, entgegengerichtet ist.

Druckmittelsteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Kanal (24, 45) in dem beweglichen Ventilglied (18, 44) gebildet ist,

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3« Dnickmittelsteuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch. gekenEeichnet, daß der Hohlraum in dem Ventilgehäuse (10, 31) eine Bohrung (11, 32) und das bewegliche Ventilglied (18, 44) ein in der besagten Bohrung (11, 32) gleitender Schieber ist.

4· Druckmittelsteuerventil nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkanäle (19, 21) in TJmfangsnuten (16 und 17) um die Ventilbohrung (11) herum münden, welche durch die Endteile des Schiebers (18) bei dessen Hin- und Herbewegung zu einem veränderbaren Grade abgedeckt sind.

5· Druckmittelsteuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Druckmitteldämpfungsmittel zur -Dämpfung der Bewegungen des beweglichen Ventil— gliedes (44) vorgesehen sind.

6. Druckmittelsteuerventil nach Anspruch 5 bei Rückbeziehung auf Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmittel einen Plansch (47) an dem Schieber f44) enthalten, der in einem von einer Erweiterung der Ventilbohrung gebildeten Ringraum (33) beweglich ist.

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