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Druckregelventil
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Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil, insbesondere zur hydraulischen
Verstärkung mit oder ohne Druckspeicher, mit einem Regelventilgehäuse, das einen
an eine Druckmittelquelle anschließbaren Versorgungsdruckanschluß, einen an einen
Verbraucher bzw. einen drucklosen Behälter anschließbaren Verbraucheranschluß, einen
an eine Steuerdruckquelle anschließbaren Steuerdruckanschluß sowie einen im Regelventilgehäuse
angeordneten, federbelasteten Kolbenschieber aufweist, und mit einer Steuereinrichtung
zur Steuerung des Kolbenschiebers.
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Ein derartiges Druckregelventil ist aus der DE-OS 23 24 059 bekannt.
Die Steuereinrichtung besteht bei diesem Druckregelventil aus einem Vorsteuerventil,
das den Druck im Druckspeicher mißt und in Abhängigkeit von diesem Druck eine Verbindung
von der Steuerfläche des Ventilkolbens zu einem Vorratsbehälter öffnet bzw. schließt.
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Sobald der Druck im Druckspeicher groß genug ist, schließt also das
Vorsteuerventil die Verbindung. Dadurch wird an der Steuerfläche des Ventilkolbens
ein Druck aufgebaut und der
Ventilkolben verschiebt sich gegen die
Kraft einer Feder und öffnet einen Durchgang vom Druckanschluß zum Verbraucheranschluß,
der mit einer Niveauregelung verbunden ist. Fällt der Speicherdruck wieder ab, dann
wird die Verbindung von der Steuerfläche des Ventilkolbens zum Vorratsbehälter geöffnet,
so daß das Druckmittel entweichen kann und der Ventilkolben wieder in seine den
Durchgang zum Verbraucheranschluß verschließende Ausgangsstellung zurückgeht und
somit zum raschen Aufladen des Speichers dieser allein beschickt wird. Dieses Speicherladeventil
wird somit ausschließlich durch den Speicherdruck d damit nur mittelbar durch Bremsvorgänge
beeinflußt.
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Mt diesem Ventil ist zwar in Kraftfahrzeugen mit einer Umlaufanlage
zur Niveauregelung und einer Speicherhydraulikanlage zur B emskraftverstärkung gewährleistet,
daß die Speicherhydraulikanlage in jedem Fall vorrangig mit Druckmittel versorgt
wird, wobei die Pumpe lediglich so ausgelegt zu werden braucht, daß ihre Kapazität
für die Speicherhydraulikanlage ausreichend ist, so daß relativ kleine und damit
billige Pumpen verwendet werden können. Das Ventil ist jedoch im Aufbau relativ
aufwendig. Auch wird bei diesem Ventil der Druckspeicher immer bis zu dem vom oberen
Schaltpunkt des Vorsteuerventils bestimmten maximalen Druck geladen. Durch dieses
Aufladen bis zum Maximaldruck wird zv:ar eine Energiereserve zur Verfügung gestellt,
die im Normalfall aber nicht benötigt wird, so daß unnötig Energie verbraucht w
rd.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches D-uckregelventil
zu schaffen, bei dessen Einsatz Energie eingespart werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Kolbenschieber
das Regelventilgehäuse in zwei Druckräume unterteilt, daß in den einen Druckraum
der Versorgungsdruckanschluß und in den anderen Druckraum der Steuerdruckanschluß
mündet, daß der Kolbenschieber in Richtung der Druckmittelquelle federbelastet ist
und daß der Kolbenschieber in einer Endlage die Verbindung vom Versorgungsdruckanschluß
zum Verbraucheranschluß freigibt.
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Dadurch wird ein DruckregeJventil geschaffen, bei dessen Einsatz die
Pumpe den Druck nicht immer auf einen Maximalwert von beispielsweise 100 bar bringen
muß, sondern nur auf den Druck, der momentan für die Bremsung notwendig ist. Der
Druckspeicher wird dadurch immer nur mit dem Druck beaufschlagt, der durch die Bremsung
aufgebracht und benötigt wird. Durch Auslegung des Druckspeichers kann erreicht
werden, daß eine größere Bremsreserve zur Verfügung steht, als dies bei einem Vakuum-Bremskraftverstärker
der Fall ist. Dies kann beispielsweise beim Abschleppen von Vorteil sein, damit
noch eine größere Anzahl verstärkter Bremsungen aus dem Druckspeicher möglich ist.
Damit wird gewährleistet, daß trotz des geringen Druckniveaus im Druckspeicher stets
eine ausreichende Sicherheit vorhanden ist.
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Aus der DE-OS 28 49 877 ist zwar bereits ein Speicherladeventil mit
einer Steuereinrichtung bekannt, bei der der Steuerdruck in yewisser Weise zur Beeinfluusung
eines auf die Rückseite des Ventilkolbens gegebenen Druckes benutzt wird. Ein derartiges
Speicherladeventil wird in einen Druckmittelkreis eines zur Versorgung einer Lenkungspunpe
erforderlichen Pumpenstroms geschaltet, wobei ein Teil des Pumpenstroms für einen
Speicher abgezweigt wird. Da die Leitung ständig versorgt werden muß, herrschen
dort aber völlig andere Verhältnisse. So wirS bei diesem Speicherladeventil bei
Bremsbetätigung in der Kslbenkammer
eines Bremskraftverstärkers
ein Druck aufgebaut, der auf ein Steuerventil wirkt, so daß dieses die Verbindung
zur Druckkammer des Ventilkolbens öffnet. Bei nicht betätigter Bremse ist die Kolbenkammer
und damit das Steuerventil drucklos, so daß dessen Schließglied in die die Druckkammer
mit einem drucklosen Rücklauf verbindende Schaltstellung geschoben wird. Sinkt der
Speicherdruck unter ein bestimmtes Niveau ab und wird die Bremse nicht betätigt,
so bleibt die Druckkammer des Ventilkolbens druckentlastet. Der in Schließrichtung
nur von einer Druckfeder, in öffnungsrichtung aber vom Förderdruck der Pumpe beaufschlagte
Ventilkolben bleibt dabei in der öffnungsstellung, so daß das geförderte Druckmittel
vom Druckanschluß zum ersten Verbraucheranschluß strömt. Die gleiche Schaltstellung
nimmt der Ventilkolben auch ein, wenn der Speicherdruck oberhalb eines bestimmten
Druckniveaus ist. Ist aber der Speicherdruck unterhalb eines bestimmten Niveaus
und wird auch die Bremse betätigt, so gelangt von der nun beaufschlagten Kolbenkammer
des Bremskraftverstärkers Druck auf das Steuerventil und schaltet dieses in die
die Druckkammer des Sperrventils über die Zuleitung mit der Kammer des Schaltventils
verbindende Stellung. Damit wird der erste Verbraucheranschluß zumindest weitgehend
vom Druckanschluß entsperrt und das geförderte Druckmittel über eine Drosselstelle,
ein Schaltventil und ein Rückschlagventil zum zweiten Verbraucheranschluß sowie
zum Druckspeicher geführt, so daß dieser aufgeladen wird.
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In der DE-OS 29 27 895 wurde ein gleichartiges Speicherladeventil
vorgeschlagen, bei dem die Betätigung aber nicht vom Bremskraftverstärker, sondern
vom Hauptbremszylinder aus erfolgt.
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Diese Speicherladeventile arbeiten zwar befriedigend, sie sind
aber
relativ kompliziert aufgebaut. Die Ursache liegt unter anderem darin, daß im Gegensatz
zur erfindungsgemäßen, direkten Ansteuerung der Steuerdruck dazu benutzt wird, ein
Ventil zu steuern, das wiederum einen Speicher- oder Umlaufdruck auf die Rückseite
des Kolbens führt. Da die bekannte Anordnung in erster Linie zur Unterstützung der
Servolenkung verwendet wird, ist hierfür eine verhältnismäßig starke Pumpe erforderlich.
Gegenüber der Servolenkung wird für die Bremskraftverstärkung nur eine um ein Vielfaches
geringere Fördermenge benötigt. Bei den bekannten Ventilen muß aber nicht nur die
kleine Fördermenge für die Bremskraftverstärkung, sondern die gesamte Fördermenge
der Pumpe auf den Druck gebracht werden, der dem Speicherdruck entspricht. Dies
erfordert eine sehr hohe Arbeitsleistung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Kolbenschieber
ein Durchgang von dem mit dem Steuerdruckanschluß verbundenen Druckraum zu einem
vom Kolbenschieber gebildeten Ringraum vorgesehen, wobei in den Ringraum in der
Regellage der Verbraucheranschluß mündet und im Durchgang ein Druckbegrenzungsventil
angeordnet ist.
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Zweckmäßigerweise weist der Kolbenschieber an seinem federbelasteten
Ende eine Ausnehmung auf, in der das eine Ende einer Druckfeder angeordnet ist.
Mit dieser Ausgestaltung wird eine platzsparende Anordnung der Druckfeder ermöglicht.
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Der Druckspeicher bzw. die Pumpe ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung über eine Steuereinrichtung an den Steuerdruckanschluß angeschlossen.
Dabei ist die vom Druckspeicher zum Steuerdruckanschluß führende Leitung vorteilhafterweise
durch eine verschließbare Einlaßkammer und eine
Kolbenkammer des
hydraulischen Bremskraftverstärkers geführt.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß an den Verbraucheranschluß
eine Niveauregelung angeschlossen ist, wobei gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens
in der zum drucklosen Behälter führenden Leitung ein 2/2-Wege-Magnetventil angeordnet
ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert,
die in der Zeichnung dargestellt sind.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Druckregelventil-Anordnung mit einem hydraulischen
Bremskraftverstärker und Fig. 2 eine Druckregelventil-Anordnung gemäß Fig. 1, an
die zusätzlich eine Niveauregelung angeschlossen ist.
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Die Fig. 1 zeigt eine Druckregelventil-Anordnung für einen Druckspeicher
1, wobei das Druckregelventil 2 von einem hydraulischen Bremskraftverstärker 3 gesteuert
wird.
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Das Druckregelventil 2 weist ein Ventilgehäuse 4 auf, in dem ein Kolbenschieber
5 angeordnet ist, der den Innenraum des Ventilgehäuses 4 in zwei Druckräume 6 und
7 unterteilt.
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Zwischen den Druckräumen 6 und 7 bildet der Kolbenschieber 5 einen
Ringraum 8, von dem ein Durchgang zum Druckraum 7 vorgesehen ist, der von einem
Druckbegrenzungsventil 9 verschlossen ist. Das Druckbegrenzungsventil 9 ist in einer
Ausnehmung 10 im
Kolbenschieber 5 angeordnet und weist ein kugelförmiges
Ventilglied 11 auf, das von einem Druckelement 12 mittels einer Druckfeder 13 gegen
die Mündung einer axial verlaufenden, durchgehenden öffnung 14 gedrückt wird, die
von der Ausnehmung 10 in den Druckraum 7 führt. Eine weitere durchgehende öffnung
15 ist in der Seitenwand des Kolbenschiebers 5 vorgesehen und verbindet die Ausnehmung
10 mit dem Ringraum 8.
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Das den Druckraum 7 zugewandte Ende des Kolbenschiebers 5 weist eine
weitere Ausnehmung 16 auf, die zum Druckraum 7 hin offen ist und in der das eine
Ende einer Druckfeder 17 angeordnet ist, deren anderes Ende sich an der Stirnseite
des Ventilgehäuses 4 abstützt.
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In den Druckraum 6 mündet ein Versorgungsdruckanschluß 18, der über
eine Leitung 19 mit einer Pumpe 20 verbunden ist. Von der Leitung 19 zweigt eine
Leitung 21 ab, die über ein Rückschlagventil 22 zum Druckspeicher 1 führt. Zwischen
dem Rückschlagventil 22 und dem Druckspeicher 1 zweigt von der Leitung 21 eine weitere
Leitung 23 ab, die zu einem Anschluß 24 des hydraulischen Bremskraftverstärkers
3 führt. Der Anschluß 24 mündet in eine Einlaßkammer 25, die bei nicht betätigter
Bremse verschlossen ist. Bei Bremsbetätigung wird die Einlaßkammer 25 über einen
mit einer Durchflußbohrung 27 versehenen Schieber 28 mit der Kolbenkammer 26 verbunden
und ein bremskraftverstärkend wirkender Kolben 29 wird druckbeaufschlagt. Bei abgesperrter
Durchfiußbohrung 27 ist die Kolbenkammer 26 mit einem drucklosen Rücklauf 30 verbunden.
In die Kolbenkammer 26 mündet ein Anschluß 31, an den eine Leitung 32 angeschlossen
ist, die zu einem Steuerdruckanschluß 33 führt, der in den Druckraum 7 des Druckregelventils
2 mündet.
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Im folgenden ist die Arbeitsweise des Regelventils beschrieben: Ohne
Betätigung des Bremskraftverstärkers 3 ruht der Umlaufdruck der Pumpe 20 von ungefähr
3 bar auf der den Druckraum 6 auf einer Seite begrenzenden Kolbenfläche 5a des Kolbenschiebers
5 und schiebt den Kolbenschieber 5 gegen die Kraft der Druckfeder 17 in Endlage.
Dadurch gibt der Kolbenschieber 5 einen Verbraucheranschluß 34 frei, der seitlich
im Ventilgehäuse 4 vorgesehen ist und an dem eine Leitung 35 angeschlossen ist,
die zu einem drucklosen Behälter 36 führt. In der Endlage des Kolbenschiebers 5
fördert daher die Pumpe 20 über die Leitung 19, den Versorgungsdruckanschluß 18
in den Druckraum 6 und von dort über den Verbraucheranschluß 34 und die Leitung
35 in den drucklosen Behälter 36.
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Bei Betätigung der Bremse wird im hydraulischen Bremskraftverstärker
3 der Durchgang von der Einlaßkammer 25 zur Kolbenkammer 26 freigegeben, so daß
der Speicherdruck vom Druckspeicher 1 oder bei Anordnungen ohne Druckspeicher der
Druck der Pumpe 20 über die Leitung 23, die Einlaßkammer 25, die Kolbenkammer 26
und die Leitung 32 in den Druckraum des Druckregelventils 2 gelangt. Der Druck im
Druckraum 7 schiebt in Verbindung mit der Druckfeder 17 den Kolbenschieber 5 nach
links. Dadurch wird im Druckraum 6 ein Druck aufgebaut, da durch die Verschiebung
des Kolbenschiebers 5 der Anschluß 34 zum drucklosen Behälter 36 wieder abgesperrt
worden ist. Die durch den im Druckraum 6 herrschenden Druck erzeugte Kraft ist um
die Kraft der Feder 17 größer als die durch den Druck im Druckraum 7 hervorgerufene
Kraft. Der Pumpendruck wird entsprechend dem in der Kolbenkammer 26 des Bremskraftverstärkers
3 eingesteuerten Drucks angehoben (erhöht um die durch die Feder 17 verursachte
Druckerhöhung) und der Druckspeicher 1 wird somit entsprechend dem eingesteuerten
Druck geladen. Die maximale Druckhöhe wird durch das Druckbegrenzungsventil 9 begrenzt,
das bei einem bestimmten
Druck öffnet und den Durchfluß vom Druck
raum 7 in den drucklosen Behälter 36 freigibt.
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Die in Fig. 2 dargestellte Regelventil-Anordnung entspricht im wesentlichen
der der Fig. 1. Im Gegensatz zu dieser zweigt jedoch von der Leitung 35 zum drucklosen
Behälter 36 eine Zweigleitung 37 ab, die über ein Rückschlagventil 38 zu einer Niveauregelung
39 führt. Zwischen die Leitung 37 und den Behälter 36 ist in die Leitung 35 ein
2/2-Wege-Magnetventil 40 geschaltet.
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In der dargestellten Schaltstellung des Magnetventils 40 fördert die
Pumpe 20 bei freiem Verbraucheranschluß 34, d. h. in der Endlage des Kolbenschiebers
5, in den drucklosen Behälter 36.
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Durch Umschalten des Magnetventils 40 wird die Leitung zum Behälter
36 geschlossen und das Druckmittel wird über die Leitung 37 und das Rückschlagventil
38 zur Niveauregelung gefördert.
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Bei einem Bremsvorgang kommt der Kolbenschieber 5 in die dargestellte
Lage, in der der Anschluß 34 zur Leitung 35 geschlossen ist. Somit ist gewährleistet,
daß die Bremse stets vorrangig vor der Niveauregelung mit Druckmedium versorgt wird.
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BEZUGSZEICHENLISTE 1 Druck speicher 2 Druckregelventil 3 hydraul.
Bremskraftverst.
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4 Ventilgehäuse 5 Kolbenschieber 5a Kolbenfläche 6 Druckraum 7 Druckraum
8 Ringraum 9 Druckbegrenzungsventil 10 Ausnehmung 11 kugelförmiges Ventilglied 12
Druckelement 13 Druckfeder 14 durchgehende öffnung 15 durchgehende öffnung 16 Ausnehmung
17 Druckfeder 1 8 Versorgungsdruckanschluß 19 Leitung 20 Pumpe 21 Leitung 22 Rückschlagventil
23 Leitung 24 Anschluß 25 Einlaßkammer 26 Kolbenkammer 27 Durchflu ßbohrung 28 Schieber
29 Kolben 30 druckloser Rücklauf 31 Anschluß 32 Leitung 33 Steuerdruckanschluß 34
Verbraucheranschluß 35 Leitung 36 Behälter 37 Leitung 38 Rückschlagventil 39 Niveauregelung
40 2/2-Wege-Magnetventil