DE2625555A1

DE2625555A1 - Schaltventil

Info

Publication number: DE2625555A1
Application number: DE19762625555
Authority: DE
Inventors: Ludwig Budecker; Anton David
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1976-06-05
Filing date: 1976-06-05
Publication date: 1977-12-15
Also published as: US4130127A; JPS5314418A; ES459126A1; FR2353773B1; JPS621506Y2; JPS6035974U; FR2353773A1; DE2625555C2; ZA772594B; GB1579169A; MX144534A; IT1085484B; BR7703498A; SE432820B; SE7706279L

Description

ALFRED TEVES GMBH Frankfurt (M), den 1. Juni 1976

ZL/K/Sch
P

L. Budecker -3o A. David - 4

Schaltventil

Schaltventil zum Verbinden eines Verbraucheranschlusses mit einem Druckanschluß bzw. einem Rücklaufanschluß, mit einem entgegen der Kraft einer Feder von einem Schaltdruck beaufschlagten, verschiebbaren Schaltkolben, durch den ein Schließglied von einer ersten in eine zweite Schaltstellung verschiebbar ist, wobei in der ersten Schaltstellung der Rücklaufanschluß und in der zweiten Schaltstellung der Druckanschluß durch das Schließglied vom Verbraucheranschluß abgesperrt ist.

Aus der DOS 2 364 413 ist ein Speicherladeventil bekannt, das ein Schaltventil aufweist, durch das in Abhängigkeit vom Druck in einem Druckspeicher die Steuerkammer eines Bypassventils druckbeaufschlagt bzw. druckentlastet wird.

Dieses Schaltventil weist einen Schaltkolben auf, der entgegen der Kraft einer Tellerfeder vom den Schaltkolben beaufschlagenden Speicherdruck verschiebbar ist. Der Schaltkolben besitzt einen Stößel, der durch einen Rücklaufanschluß ragt, welcher in eine Ventilkammer mündet. In die Ventilkammer mündet dem Rücklaufanschluß gegenüberliegend ein Druckanschluß. Ein Verbraucheranschluß mündet rechtwinklig zu Druck- und Rücklaufanschluß in die Ventilkammer. Die Mündungen von Druck- und Rücklaufanschluß

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in die Ventilkammer sind als Ventilsitze ausgebildet, die durch eine mit Spiel in der Ventilkammer angeordnete, ein Schließglied bildende Kugel absperrbar sind.

In der ersten Schaltstellung, in der der Speicherdruck unterhalb des Schaltdrucks des Schaltventils ist, ragt der Stößel nur soweit durch den Rücklaufanschiuß, daß er nicht bis in die Ventilkammer hineinreicht. Von dem auf die Kugel einwirkenden Druck, der am Druckanschluß herrscht, wird die Kugel auf den Ventilsitz des Rücklaufanschlusses gepreßt und dieser abgesperrt. Dabei ist der Verbraucheranschluß über die Ventilkammer mit dem Druckanschluß verbunden.

Erreicht der Speicherdruck den Schaltdruck des Schaltventils, so überwindet die auf den Schaltkolben einwirkende Druckkraft die entgegengerichtete Kraft der Tellerfeder. Dabei verschiebt sich der Schaltkolben bis er mit seinem Stößel an der Kugel zur Anlage kommt. Damit eine weitere Verschiebung des Schaltkolbens erfolgen kann, muß sich der Speicherdruck weiter erhöhen, um zusätzlich zur Federkraft noch die Druckkraft zu überwinden, mit der die Kugel auf den Ventilsitz des Rücklaufanschlusses gepreßt ist. Erst nach Überwinden dieser zusätzlichen Gegenkraft verschiebt sich der Schaltkolben weiter, sodaß der an der Kugel anliegende Stößel diese von dem Ventilsitz des Rücklaufanschlusses abhebt und in die zweite Schaltstellung verschiebt, in der sie auf dem Ventilsitz des Druckanschlusses aufliegt und diesen absperrt. Dadurch wird der Verbraucheranschluß mit dein Rücklaufanschluß verbunden.

Durch Änderung des Druckes am Druckanschluß während des Umschaltvorganges kann es dazu kommen, daß die Federkraft und die Kraft des die Kugel beaufschlagenden Druckmittels, das vom Druckanschluß kommt, mit der Kraft des den Schalt-

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kolben beaufschlagenden Speicherdrucks ins Gleichgewicht kommen und die Kugel in einem Schwebezustand zwischen den beiden Schaltstellungen verharrt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltventil nach dem Oberbegriff zu schaffen, das bei Erreichen eines bestimmten Schaltdrucks sicher und schnell von der ersten in die zweite Schaltstellung schaltet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Rücklaufanschluß eine Drossel angeordnet ist. Da der vom Druckanschluß zuströmende Druckmittelstrom größer ist als der über den Verbraucheranschluß und den gedrosselten Rücklaufanschluß abströmende Druckmittelstrom, baut sich sofort nach dem Abheben des Schließglieds von dem Ventilsitz des Rücklaufanschlusses im Rücklaufanschluß zwischen dem Ventilsitz und der Drossel ein Druck auf, der eine vollständige bzw. teilweise Druckentlastung des Schließglieds herbeiführt. Da also sofort nach dem Abheben des Schließglieds von seinem Sitz im wesentlichen nur noch die Federkraft von der den Schaltkolben beaufschlagenden Druckkraft überwunden werden muß, die in der Schließstellung das Schließglied zusätzlich belastende Druckkraft aber zum größten Teil wegfällt, schaltet das Schaltventil schlagartig von der ersten in die zweite Schaltstellung, ohne daß das Schließglied in einem Schwebezustand verharren kann.

Die im Rücklaufanschluß angeordnete Drossel kann sowohl eine scharfkantige Blende als auch .ein Drosselkanal sein.

Vorteilhafterweise münden Rücklaufanschluß und Druckanschluß diametral gegenüberliegend in eine mit dem Verbraucheranschluß verbundene Ventilkammer ein, in der

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das Schließglied verschiebbar angeordnet ist, wobei die Mündungen von Rücklauf und Druckanschluß als Ventilsitze ausgebildet sind. Dabei ist vorteilhafterweise das Schließglied eine Kugel, da diese keine besondere Führung zur genauen Zuordnung der Dichtflächen des Schließglieds zu den beiden Ventilsitzen erfordert.

Der Schaltkolben ist in einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung mit einem Stößel ausgebildet, der die Drossel und den Rücklaufanschiuß durchragt und durch den das Schließglied verschiebbar ist. Dabei ist es besonders günstig, wenn der Querschnitt des Stößels an dem auf das Schließglied wirkenden Ende geringer ist. Dadurch sind die Beaufschlagungsflächen auf allen Seiten des Schließglieds etwa gleich groß, sodaß beim Umschaltvorgang ein fast vollständiger Druckausgleich am Schließglied erzielt wird.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Drossel besteht darin, daß der Rücklaufanschluß in einem Teilbereich seiner Länge einen Durchmesser aufweist, der um ein geringes Maß größer ist als der Durchmesser des Stößels. Der dabei zwischen dem Stößel und der Wand des Rücklaufanschlusses vorhandene Spalt ist der Drosselspalt.

Um die Schaltbewegung beim Umschalten von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung zu beschleunigen, ist vorteilhafterweise die Kraftkennlinie der Feder degressiv.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Ventilkammer über ein Rückschlagventil mit einem Druckspeicher verbunden, der Schaltkolben vom Druck des Druckspeichers beaufschlagt und der Verbraucheranschluß mit einer Steuerkammer verbunden, in die ein einen Bypass

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vom Druckanschluß zu einem zweiten Verbraucher steuernder Bypassschieber mit einem Ende hineinragt und dessen anderes Ende vom Druck am Druckanschluß beaufschlagt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen :

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines

erfindungsgemäßen Schaltventils im Schnitt

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines

erfindungsgemäßen Schaltventils im Schnitt

Fig. 3 ein Speicherladeventil mit einem erfindungsgemäßen Schaltventil im Schnitt

Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Schaltventile weisen einen Verbraucheranschluß 1, einen Druckanschluß 2, einen Rücklaufanschluß 3.sowie einen Speicheranschluß h auf. Diese Anschlüsse münden alle in eine Ventilkammer 5> wobei der Druckanschluß 2 und der Rücklaufanschluß 3 sich diametral gegenüberliegend einmünden und der Speicheranschluß h und der Verbraucheranschluß 1 sich ebenfalls diametral gegenüberliegend^ rechtwinklig zu Druck- und Rücklaufanschluß 2 und 3 in die Ventilkammer 5 einmünden. Die Mündungen des Druckanschlusses 2 und des Rücklaufanschlusses 3 sind als Ventilsitze 6 und 7 ausgebildet und durch ein Schließglied 8, das durch eine in der Ventilkammer 5 mit Spiel angeordnete Kugel gebildet ist, verschließbar.

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Durch, den Rücklaufanschluß 3 ragt ein Stößel 9 eines Schaltkolbens 1o. Der Schaltkolben 1o, der in einer zylindrischen Bohrung 12 verschiebbar geführt ist, ragt mit dem dem Stößel 9 entgegengesetzten Ende in eine Druckkammer 11, während er mit dem stößelseitigen Ende in eine Federkammer 13 ragt und von einer in dieser Federkammer 13 abgestützten Feder \h in die Druckkammer 11 gedrückt wird. Der Rücklaufanschluß 3 führt von der Ventilkammer 5 zu der Federkammer 13» von der eine Verbindung 15 zu einem nicht dargestellten Behälter führt.

In Fig. 1 ist an der Mündung des Rücklaufanschlusses 3 in die Federkammer 13 eine als scharfkantige Blende ausgebildete Drossel 16 angeordnet, durch die der Durchflußquerschnitt des vom Stößel 9 durchragten Rücklaufanschlusses 3 verengt wird.

In Fig. 2 ist ebenfalls an der Mündung des Rücklaufanschlusses 3 i*¹ die Federkammer I3 eine Drossel 16¹ angeordnet, die dadurch gebildet ist, daß der Rücklaufanschluß 3 in einem Teilbereich 17 seiner Länge einen Durchmesser aufweist, der nur um ein geringes Maß größer ist als der Durchmesser des Stößels 9· Der zwischen dem Stößel 9 und der zylindrischen Wand des'Rücklaufanschlusses 3 in diesem Teilbereich 17 vorhandene Spalt ist der Drosselspalt.

Die Funktionsweise der in Fig. 1 und 2 dargestellten Schaltventile ist folgende :

Ist der Druck in der Druckkammer 11 unterhalb eines bestimmten Schaltdruckes, so befinden sich die.Schaltventile in der dargestellten Stellung, welches die erste Schaltstellung ist. Dabei ist der Schaltkolben 1o in die Druckkammer 11 verschoben, wobei der Stößel 9 nicht bis zu der

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als Schließglied 8 dienenden Kugel durch den Rücklaufanschluß 3 ragt. Der am Druckanschluß 2 herrschende Druck beaufschlagt das Schließglied 8 und preßt dieses auf den Ventilsitz 7 des Rücklaufanschlusses 3> sodaß dieser abgesperrt ist. Über die Ventilkammer 5 sind der Verbraucheranschluß 1 und der Speicheranschluß h mit dem Druckanschluß 2 verbunden, sodaß diese vom Druckanschluß 2 her beaufschlagt werden. Erreicht der Druck in der Druckkammer 11 den bestimmten Schaltdruck des Schaltventils, so überwindet die auf den Schaltkolben 1o wirkende Druckkraft die entgegengerichtete Kraft der Feder 14 und verschiebt den Schaltkolben 1o, sodaß der Stößel 9 des Schaltkolbens 1o sofort an dem Schließglied 8 anliegt. Jetzt überwindet der den Schaltkolben Io beaufschlagende Druck zusätzlich zur Kraft der Feder ΛΗ noch die Druckkraft, mit der das Schließglied 8 auf den Ventilsitz 7 gepreßt ist und hebt das Schließglied 8 von dem Ventilsitz 7 at>·

Da im Rücklaufanschluß 3 die Drossel i6 bzw. 16' angeordnet ist, baut sich am Schließglied 8 auf der Seite des Rücklaufanschlusses 3 ein Druck auf, der dem auf das Schließglied 8 einwirkenden Druck vom Druckanschluß 2 entgegenwirkt und diesen zu einem großen Teil ausgleicht.

Die der auf den Schaltkolben Io einwirkenden Druckkraft entgegenwirkenden Kräfte von Feder 14 und Anpreßkraft des Schließgliedes 8 auf den Ventilsitz 7 reduzieren sich also sofort nach dem Abheben des Schließglieds 8 vom Ventilsitz 7 im wesentlichen auf die Kraft der Feder 14, sodaß keine Schwebestellung des Schließglieds 8 in der Ventilkammer 5 möglich ist, sondern ein sofortiges Umschalten von der ersten Schaltstellung, in der das Schließglied 8 im Ventilsitz 7 anliegt, in die zweite Schaltstellung, in der das Schließglied 8 am Ventilsitz 6 anliegt, erfolgt.

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Dabei werden Verbraucheranschluß 1 und Speicheranschluß 4 vom Druckanschluß 2 abgesperrt und mit dem Rücklaufanschluß 3 verbunden, sodaß sich der in diesen Anschlüssen 1 und 4 vorhandene Druck über den Rücklaufanschiuß 3 und die Drossel 16 bzw. 16· abbaut".

In Fig. 3 ist ein Speicherladeventil mit einem zu versorgenden Druckspeicher 18 dargestellt. Das Speicherladeventil besteht aus einem den Fig. 1 bzw. 2 entsprechenden erfindungsgemäßen Schaltventil, einem Bypassventil 2o und einem die Speicherladung beherrschenden Rückschlagventil 25· Das Rückschlagventil 25 ist in dem von der Ventilkammer 5 des Schaltventils zum Druckspeicher 18 führenden Speicheranschluß 4 angeordnet.

Das Bypassventil 2o besteht aus einem in einer Zylinderbohrung 22 verschiebbar angeordneten Bypasskolben 23» durch den ein in die Zylinderbohrung 22 einmündender zweiter Verbraucheranschluß 21 absperrbar ist. Die zwischen dem Bypasskolben 23 und dem Boden der Zylinderbohrung 22 gebildete Steuerkammer 19 ist über den Verbraucheranschluß 1 mit der Ventilkammer 5 des Schaltventils verbunden. Veiterhin ist in der Steuerkammer 19 eine Druckfeder 24 angeordnet, die den Bypasskolben 23 in Schließrichtung des Bypassventils 2o beaufschlagt. In Öffnungsrichtung wird der Bypasskolben 23 vom Druck einer nicht dargestellten Druckmittelquelle beaufschlagt, von der Druckmittel in die Zylinderbohrung 22 gefördert wird. Die Zylinderbohrung 22 ist in ihrem Bereich vor dem Bypassventil 2o über den Druckanschluss 2 mit der Ventilkammer 5 des Schaltventils verbunden. In der dargestellten Schaltstellung wird Druckmittel von der Druckmittelquelle über die Zylinderbohrung 22, den Druckanschluß 2, die Ventilkammer 51 den Speicheranschluß 4 und das Rückschlagventil 25 zum Druckspeicher 18 gefördert. Die Kraft der Druckfeder 24 und der in der

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Steuerkammer 19 herrschende Förderdruck, der auch an der der Steuerkammer 19 entgegengesetzten Seite des Bypasskolbens 23 herrscht, halten den Bypasskolben 23 in Schließstellung.

Erreicht der Druck im Druckspeicher 18, der über eine Verbindungsbohrung 26 mit der Druckkammer 11 des Schaltventils verbunden ist, den bestimmten Schaltdruck des Schaltventils, so schaltet das Schaltventil, wie bei Fig. und 2 bereits beschrieben, um, sperrt den Zufluß vom Druckanschluß 2 in die Ventilkammer 5 ab und verbindet diese mit dem Rücklaufanschluß 3· Dadurch werden der Verbraucheranschluß 1 und der Speicheranschluß k druckentlastet, sodaß das Rückschlagventil 25 schließt und sich der Druck in der Steuerkammer 19 abbaut. Da jetzt nur noch die Druckfeder Zh den Bypasskolben 23 in Schließrichtung beaufschlagt, wird dieser vom Druck der Druckmittelquelle in Öffnungsrichtung verschoben und der Durchfluß des Bypassventils geöffnet.

Fällt der Druck im Druckspeicher 18 und in der Druckkammer 11 wieder unter den bestimmten Schaltdruck, so schaltet das Schaltventil wieder um, sodaß sich in der Steuerkammer 19 des Bypassventils 2o der. Förderdruck der Druckmittelquelle aufbaut und zu einem Druckausgleich am Bypasskolben 23 führt und die Druckfeder Zk den Bypasskolben 23 in die Schließstellung des Bypassventils 2o verschiebt.

Der sich jetzt in der Ventilkammer 5 und dem Speicheranschluß k aufbauende Druck öffnet das Rückschlagventil 25 und der Druckspeicher 18 wird wieder geladen.

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Claims

ALFRED TEVES GMBH Frankfurt (m), den 1. Juni 1976 ZL/K/Sch L. Budecker -3o A. David - h Patentansprüche

1. Schaltventil zum Verbinden eines Verbraucheranschlusses mit einem Druckanschluß bzw. einem Rücklaufanschluß, mit einem entgegen der Kraft einer Feder von einem Schaltdruck beaufschlagten, verschiebbaren Schaltkolben, durch den ein Schließglied von einer ersten in eine zweite Schaltstellung verschiebbar ist, wobei in der ersten Schaltstellung der Rücklaufanschluß und in der zweiten Schaltstellung der Druckanschluß durch das Schließglied vom Verbraucheranschluß abgesperrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Rücklaufanschluß (3) eine Drossel (16 bzw. I6¹) angeordnet ist.

2. Schaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufanschluß (3) und der Druckanschluß (2) sich diametral gegenüberliegend in eine mit dem Verbraucheranschluß (i) verbundene Ventilkammer (5) einmünden, in der das Schließglied (8) verschiebbar angeordnet ist, wobei die Mündungen von Rücklauf-und Druckanschluß (3 und 2) als Ventilsitze (7 und 6) ausgebildet sind.

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ORIGINAL INSPECTED

3· Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei chne t, daß das Schließglied (8j eine Kugel ist.

km Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkolben (lo) mit einem Stößel (9) ausgebildet ist, der die Drossel (16 bzw. I6¹) und den Rücklaufanschluß (3) durchragt und durch den das Schließglied (8) verschiebbar ist.

5· Schaltventil nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Stößels (9)
an dem auf das Schließglied (8) wirkenden Ende geringer ist.

6. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne t, daß der Rücklaufanschluß (3) in. einem Teilbereich (17) seiner Länge einen Durchmesser aufweist, der um ein geringes Maß größer ist als der Durchmesser des Stößels (9)·

7· Schaltventil nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzei.chne t, daß die Kraftkennlinie der Feder (i4) degressiv ist.

8. Schaltventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne t, daß die Ventilkammer (5) über ein Rückschlagventil (25) mit einem
Druckspeicher (18) verbunden ist, daß der Schaltkolben (lo) vom Druck des Druckspeichers (18) beaufschlagt ist und daß der Verbraucheranschluß (1) mit einer Steuerkammer (19) verbunden ist, in die ein einen Bypass vom

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Druckanschluß (2) zu einem zweiten Verbraucher (21) steuernder Bypasskolben (23) mit einem Ende hineinragt und dessen anderes Ende vom Druck am Druckanschluß (2) beaufschlagt ist.

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