DE3618773C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil zur Niveauregelung von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Ein Steuerventil dieser Gattung ist aus der DE-OS 28 16 481 bekannt. Bei diesem Steuerventil greift ein Betäti­ gungsgestänge an einem als Kolbenstange ausgebildeten Steuerglied an und verschiebt dieses axial. Auf der Kolbenstange sind in axialem Abstand die Ventilkegel von zwei Sitzventilen angeordnet, die jeweils mit Ven­ tilsitzen zusammenwirken, die als axial gegen einen Fe­ derdruck verschiebbare Schleppkolben ausgebildet sind. Das Steuerventil weist drei Anschlüsse auf, die so in dem Gehäuse angeordnet sind, daß sich die Sitzventile jeweils in der Fluidverbindung des einen Anschlusses mit einem der zwei anderen Anschlüsse befinden. Die Kolbenstange ist über die beiden Sitzventile hinaus verlängert und trägt auf dieser Verlängerung einen Dämpfungskolben, der ein zu schnelles Ansprechen des Steuerventils bei kurzen stoßartigen Einwirkungen auf das Steuerglied verhindert.

Das aus der DE-OS 28 16 481 bekannte Steuerventil dient zur Niveauregelung von Kraftfahrzeugen. Hierzu ist an einem Anschluß ein Druckluftspeicher angeschlossen, der über das eine Sitzventil mit den pneumatischen Feder­ elementen verbunden ist, die die Niveaulage des Kraft­ fahrzeugs bestimmen. Über das zweite Sitzventil sind die pneumatischen Federelemente mit dem als Luftauslaß dienenden Anschluß verbunden. Über das Betätigungsge­ stänge wird die als Steuerglied dienende Kolbenstange entsprechend der Höhenlage des Kraftfahrzeugs verscho­ ben, so daß entweder zum Aufregeln des Fahrzeugs Druck­ luft den pneumatischen Federelementen zugeführt oder zum Abregeln Druckluft aus den pneumatischen Federele­ menten ausgelassen wird. Der Dämpfungskolben bewirkt, daß der Auf- bzw. Abregelvorgang nur bei Änderungen der Fahrzeugbelastung einsetzt und nicht bereits bei kurzen Stößen durch Fahrbahnunebenheiten.

Die verwendeten Sitzventile haben zwar eine verschwin­ dend geringe Leckrate für das Druckfluid. Die Ringdich­ tung der als Ventilsitz dienenden gleitenden Schlepp­ kolben weist aber Leckverluste auf, die durch den Druckspeicher laufend ausgeglichen werden müssen. Auch wenn kein Steuervorgang erforderlich ist, wird also ständig Pumpenleistung benötigt, um den Druck im Druck­ speicher aufrechtzuerhalten.

Außerdem hat die Anordnung der Sitzventile und des Dämpfungskolbens hintereinander auf der gemeinsamen Kolbenstange eine große axiale Baulänge des Steuer­ ventils zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuer­ ventil zu schaffen, das bei kompakten Bauabmessungen mit geringsten Druckfluid-Leckverlusten arbeitet.

Diese Aufgabe wird bei einem Steuerventil der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Steuerventil sind der Dämp­ fungskolben und die Sitzventile in achsparalleler Richtung nebeneinander angeordnet, wodurch sich ein äußerst kompakter Aufbau ergibt.

Die Abdichtung der Fluidverbindungen zwischen den An­ schlüssen erfolgt ausschließlich durch die Sitzventile mit ihre vernachlässigbar geringen Leckrate. Es ist keine gleitende Dichtung vorhanden, die bei geschlos­ senem Ventil zu Druckverlusten führen könnte. Das Steuerventil kann daher sehr wirtschaftlich eingesetzt werden. Der Druckspeicher wird nur belastet, wenn tat­ sächlich ein Steuervorgang stattfindet. Die Pumpe zur Aufrechterhaltung des Druckes im Druckspeicher muß da­ her nur dann in Betrieb gesetzt werden, wenn Steuervor­ gänge erforderlich sind. Dies bedeutet eine Energieein­ sparung und ermöglicht außerdem den Einsatz einer Pumpe geringer Leistung.

Das Steuerglied ist vorzugsweise ein schwenkbarer lang­ gestreckter Hebel, der auf einer durch das Gehäuse her­ ausgeführten Welle sitzt. Die Welle, an welcher außer­ halb des Gehäuses das Betätigungsgestänge angreift, ist das einzige Element, das beweglich und druckdicht aus dem Gehäuse herausgeführt ist. Da diese Welle keine axiale Verschiebung, sondern nur eine Drehbewegung aus­ führt, ist auch hier eine einfache, preisgünstige und praktisch leckfreie Abdichtung möglich.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 - einen Axialschnitt eines Steuerventils,

Fig. 2 - eine Stirnansicht des Steuerventils und,

Fig. 3 - eine Draufsicht des Steuergliedes des Steuerventils.

Das erfindungsgemäße Steuerventil regelt z. B. das Karosserieniveau eines Kraftfahrzeugs durch Zuführen bzw. Ablassen von Druckfluid zu bzw. von einem hydrau­ lischen oder pneumatischen teil- oder volltragenden an sich bekannten Element, das zwischen Fahrzeugachse und Karosserie eingesetzt ist.

Auf einer in einem Gehäuse 1 des Steuerventils gelager­ ten Welle 2 sitzt drehfest ein nicht dargestellter Schwenkhebel eines Betätigungsgestänges.

Die das Gehäuse 1 durchsetzende Welle 2 durchquert einen im Inneren des Gehäuses 1 vorgesehenen Druckraum 26. Die Durchführung der Welle 2 durch das Gehäuse 1 ist gegenüber diesem Druckraum 26 druckdicht abgedich­ tet. Im Inneren des Druckraumes 26 ist auf die Welle 2 drehfest ein Steuerglied 5 aufgesetzt, das die Form eines langgestreckten flachen Hebels aufweist, der bei Drehung der Welle 2 in dem Druckraum 26 schwenkbar ist. Das freie Ende des Steuergliedes 5 greift in eine Ring­ nut eines Dämpfungskolbens 7, der in einer Bohrung 27 des Gehäuses 1 axial verschiebbar ist. Die durch einen Stopfen 28 abgedichtet verschlossene Bohrung 27 bildet an beiden Stirnflächen des Dämpfungskolbens 7 Kammern, die mit einem Fluid gefüllt und über einen nicht darge­ stellten Kanal mit einer Drosselstelle miteinander ver­ bunden sind. Der Dämpfungskolben 7 bewirkt eine Däm­ pfung der Schwenkbewegung des Steuergliedes 5.

Achsparallel zu der Bohrung 27 durchsetzen nebenein­ ander zwei weitere Bohrungen das Gehäuse 1. In diese senkrecht zu dem Steuerglied 5 verlaufenden Bohrungen ist jeweils ein Nadel-Sitzventil 6 bzw. 8, 11 eingesetzt. Die in Fig. 1 rechte Bohrung verbindet mit ihrem unteren Teil den Druckraum 26 mit einem Anschluß P zu einem Druck­ speicher. In diesen Teil der Bohrung ist ein Ventilsitz 11 mit einer dünnen Durchlaßbohrung eingesetzt. Mit dem Ventilsitz 11 wirkt eine Ventilnadel 6 zusammen, die einen schlitzartigen Durchbruch 16 des Steuergliedes 5 durchsetzt und mit einem Bund größeren Durchmessers in dem in Fig. 1 oberen Teil der Bohrung axial verschieb­ bar gelagert ist. Eine Druckfeder 9 ist in die rückwär­ tige Stirnfläche des Bundes der Ventilnadel 6 eingesetzt und stützt sich an einem die Bohrung verschließenden Stopfen ab.

Die andere, in Fig. 1 linke Bohrung verbindet mit ihrem in Fig. 1 oberen Teil den Druckraum 26 mit einem Anschluß T zu einem nicht dargestellten Ausgleichsbe­ hälter für das Druckfluid. In diesen oberen Teil der Bohrung ist ein Ventilsitz 11 mit einer engen Durchlaß­ bohrung eingesetzt. Mit dem Ventilsitz 11 wirkt eine Ventilnadel 8 zusammen, die ebenfalls durch den Durch­ bruch 16 des Steuergliedes hindurchragt und an ihrem entgegengesetzten rückwärtigen Ende mit einem Bund größeren Durchmessers in dem unteren Teil der Bohrung axial geführt ist. Auch in den Bund der Ventilnadel 8 ist an der rückwärtigen Stirnfläche eine Druckfeder 9 eingesetzt, die sich an einem die Bohrung verschließenden Verschlußstopfen abstützt und die Ventilnadel 8 dichtend auf dem Ventilsitz 11 hält. Auf der Außenseite des Ventilsitzes 11 ist ein Restdruckventil 10 angeordnet, das aus einer Kugel besteht, die mittels einer Druckfeder auf dem Ventilsitz gehalten wird.

Der Druckraum 26 steht über einen Anschluß A mit dem Arbeitsraum des oder der die Karosserie tragenden Ele­ mente in Verbindung.

Der nicht dargestellte Ausgleichsbehälter ist über eine Pumpe mit dem nicht dargestellten Druckspeicher verbun­ den. In dem Druckspeicher ist ein elektrohydraulischer Druckschalter vorgesehen, durch welchen die Pumpe ein­ geschaltet wird, wenn der Druck in dem Druckspeicher unter einen vorgegebenen unteren Grenzwert absinkt und durch welchen die Pumpe wieder abgeschaltet wird, so­ bald der Druck in dem Druckspeicher einen vorgegebenen oberen Grenzwert erreicht. Die Pumpe, die als Elektro­ pumpe mit geringer Leistung ausgebildet ist, pumpt das Druckfluid, vorzugsweise ein Drucköl, aus dem Aus­ gleichsbehälter in den Druckspeicher, wo es unter dem vorgegebenen Druck über den Anschluß P an dem Sitzven­ til 6, 11 ansteht.

Das Steuerventil arbeitet in dem Anwendungsbeispiel der Niveauregelung eines Fahrzeuges in folgender Weise:

Befindet sich die Karosserie des Fahrzeugs auf der vorgegebenen Soll-Höhe, so nimmt das Steuerventil die in Fig. 1 dargestellte Position ein. Das Steuerglied 5 wird über den Schwenkhebel und die Welle 2 in seiner in Fig. 1 gezeigten neutralen Mittelstellung gehalten. Beide Sitzventile 6, 11 und 8, 11 sind geschlossen.

Nimmt die Belastung des Fahrzeugs zu, so sinkt die Karosserie unter das Soll-Niveau und der Abstand zwi­ schen Karosserie und Fahrzeugachse verringert sich. Dadurch wird über ein Betätigungsgestänge und den Schwenkhebel die Welle 2 gedreht und das Steuer­ glied 5 verschwenkt. Das Steuerglied 5 schlägt an dem Bund der Ventilnadel 6 an und hebt diese gegen den Druck der Druckfeder 9 von dem Ventilsitz 11 ab. Das Sitzventil öffnet und Druckfluid strömt aus dem Druck­ speicher über den Anschluß P und den Ventilsitz 11 in den Druckraum 26 und von diesem über den Anschluß A in den Arbeitsraum des tragenden Elements. Dadurch wird die Karosserie angehoben. Der Aufregelvorgang wird be­ endet, wenn die Karosserie wieder den vorgegebenen Soll-Abstand von der Fahrzeugachse erreicht hat. Das Steuerglied 5 ist dann wieder soweit nach unten (in Fig. 1) geschwenkt, daß es nicht mehr an dem Bund der Ventilnadel 6 anliegt und das Sitzventil 6, 11 wieder durch die Druckfeder 9 geschlossen ist.

Verringert sich die Belastung des Fahrzeuges, so hebt sich Karosserie über das Soll-Niveau. Über das Betäti­ gungsgestänge wird dementsprechend das Steuerglied 5 nach unten (in Fig. 1) geschwenkt, so daß es gegen den Bund der Ventilnadel 8 anschlägt und diese gegen den Druck der Druckfeder 9 nach unten schiebt. Dadurch wird das Sitzventil 8, 11 geöffnet und Druckfluid strömt aus dem Arbeitsraum des tragenden Elements über den Anschluß A in den Druckraum 26 und über den offenen Ventilsitz 11, das Restdruckventil 10 und den Anschluß T in den Aus­ gleichsbehälter. Der Ist-Abstand zwischen Karosserie und Fahrzeugachse verringert sich dadurch wieder so lange, bis das Steuerglied 5 soweit nach oben (in Fig. 1) verschwenkt ist, daß es den Bund der Ventilnadel 8 nicht mehr berührt und diese unter dem Druck der Druckfeder 9 das Nadelsitzventil 8, 11 wieder schließt.

Treten z. B. infolge von Fahrbahnunebenheiten schnelle Stöße auf, so kann das Steuerglied 5 wegen seiner Dämp­ fung durch den Dämpfungskolben 7 dieser schnellen Be­ wegung nicht folgen. Eine Auf- oder Abregelung erfolgt erst dann, wenn die Abweichung des Ist-Abstands zwi­ schen Fahrzeugachse und Karosserie von dem Soll-Abstand so lange andauert, daß das Steuerglied 5 trotz seiner Dämpfung durch den Dämpfungskolben 7 einen Schwenkweg zurückgelegt hat, der dem Leerweg des Steuergliedes 5 zwischen seiner neutralen Mittelstellung und dem jewei­ ligen Bund der Ventilnadeln 6 bzw. 8 entspricht.

Das Restdruckventil 10 hat die Aufgabe, ein zu starkes Absinken des Fluiddruckes im Arbeitsraum des tragenden Elementes zu verhindern. Das Druckfluid kann aus dem Arbeitsraum und dem Druckraum 26 auch bei offenem Sitz­ ventil 8 nur so lange in den Ausgleichsbehälter abflie­ ßen, wie der Restdruck des Druckfluids in dem Druckraum 26 noch den durch die Druckfeder des Rest­ druckventils 10 vorgegebenen Mindestwert überschreitet.

Claims (5)

1. Steuerventil zur Niveauregelung von Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäuse, mit drei An­ schlüssen, mit einem in dem Gehäuse bewegbaren Steuerglied, mit einem an dem Steuerglied angreifen­ den, verschiebbaren Dämpfungskolben und mit zwei durch das Steuerglied betätigbaren Sitzventi­ len, von denen das eine in der Fluidverbindung zwi­ schen dem ersten Anschluß (A) und dem zweiten An­ schluß (T) und das andere in der Fluidverbindung zwischen dem ersten Anschluß (A) und dem dritten Anschluß (P) angeordnet ist, wobei das Steuerglied in seiner Mittelstellung beide Sitzventile geschlos­ sen läßt und bei seiner Bewegung aus der Mittelstel­ lung in die Bewegungsendlagen je nach Bewegungsrich­ tung das eine oder das andere Sitzventil öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzventile (6, 11; 8, 11) gegenüber dem Dämpfungskolben (7) achspa­ rallel und versetzt angeordnet sind und daß das Steuerglied (5) radial auf dem Dämpfungskol­ ben (7) angreift.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (5) zwischen seinen Endlagen, in denen es die Sitzventile (6, 11; 8, 11) betätigt, einen Leerweg aufweist.

3. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (5) ein langgestreckter flacher Hebel ist, der drehfest auf einer durch das Gehäuse (1) herausgeführten Welle (2) sitzt und der mit seinem schwenkbaren freien Ende in den Dämpfungskolben (7) eingreift.

4. Steuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das als Hebel ausgebildete Steuerglied (5) einen schlitzartigen Durchbruch aufweist, durch welchen die Ventilnadeln (6; 8) der achsparalle nebeneinander an­ geordneten Sitzventile (6, 11 und 8, 11) hindurchragen, daß die Ventil­ sitze (11) der beiden Sitzventile (6, 11 und 8, 11) auf den einander entgegengesetzten Seiten des Steuergliedes (5) ange­ ordnet sind und daß die Ventilnadeln (6; 8) jeweils ei­ nen Bund größeren Durchmessers aufweisen, an welchem das Steuerglied (5) nach Überwinden des Leerweges anschlägt, um die jeweilige Ventilnadel (6 bzw. 8) ge­ gen Federdruck von ihrem Ventilsitz (11) abzuheben.

5. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fluidverbindung zwischen dem dem ersten Anschluß (A) und dem zweiten An­ schluß (T) ein Restdruckventil (10) vorgesehen ist.