DE69103986T2

DE69103986T2 - Verteiler für Druckflüssigkeit.

Info

Publication number: DE69103986T2
Application number: DE69103986T
Authority: DE
Inventors: Leonardo Bendix Europe F-93700 Drancy Cadeddu
Original assignee: Bendix Italia SpA
Current assignee: Bendix Italia SpA
Priority date: 1990-07-17
Filing date: 1991-06-10
Publication date: 1995-02-23
Anticipated expiration: 2011-06-11
Also published as: US5193345A; IT9067550A0; DE69103986D1; IT9067550A1; EP0467724A1; IT1240218B; EP0467724B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verteiler für ein unter einem vom Druck eines Steuerfluids abhängenden Druck stehendes Fluid. Ein solcher Verteiler wird insbesondere in Systemen verwendet, die eine manuelle Steuerung verstärken, z.B. in einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung, die zur Unterstützung der Kupplungssteuerung bei einem Kraftfahrzeug verwendet wird.
Ein solcher Zwei-Fluid-Verteiler ist z.B. in der EP-A-0 310 733 dargestellt.
Dieser Verteiler für von einer Druckfluidquelle abgegebenes, unter einem vom Druck eines Steuerfluids abhängenden Druck stehendes Fluid enthält in einer in einem Körper ausgebildeten Bohrung ein Doppelventilmittel, das zum einen durch einen ersten Kolben gebildet ist, dessen eines Ende zusammen mit einem ersten Stopfen eine das Steuerfluid erhaltende Steuerkammer abgrenzt, während das andere Ende von einer mit einer Niederdruckfluidquelle verbundenen Leitung durchbrochen ist, wobei eine ringförmige Kammer den ersten Kolben umgibt und mit einem Verbraucherkreis des verteilten Fluids verbunden ist, und zum anderen durch eine Scheibe, die ein Ventilelement bildet und aufgrund einer Rückstellfeder auf einem kreisförmigen, bezüglich des Gehäuses feststehenden Sitz ruht, wobei die Scheibe gegenüber dem anderen Ende des ersten Kolbens liegt, wobei dieses andere Ende in der Lage ist, unter der Wirkung des in der Steuerkammer herrschenden Druckes in Anlage an die Scheibe zu geraten, um die Verbindung zwischen der Leitung und der ringförmigen Kammer zu schließen, und dann die Scheibe zu verstellen, um eine Verbindung zwischen einer Zulaufleitung des unter dem ersten Druck stehenden Fluids und der ringförmigen Kammer zu öffnen.
Ein solcher Verteiler, der im oben genannten Dokument insbesondere dafür vorgesehen ist, ein komprimiertes Gas zu liefern, weist den Nachteil auf, daß er das Gas nur ab einem erhöhten Wert des Fluiddrucks in der Steuerkammer liefert, der vom Gasdruck der Quelle am Eingang des Verteilers abhängt. Diese Schwelle oder dieser Sprung ist in der Praxis nicht immer wünschenswert.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, diesen Nachteil zu vermeiden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß einem solchen Verteiler ein zweiter Kolben zugefügt wird, dessen eine Fläche fest mit der Fläche der Scheibe verbunden ist, die dem Sitz der Scheibe entgegengesetzt ist, und dessen andere Fläche zusammen mit einem zweiten die Bohrung verschließenden Stopfen eine Ausgleichskammer bestimmt, die permanent mit der ringförmigen Kammer in Verbindung steht.
Vorzugsweise ist in der Scheibe und in der sich in Anlage an der Scheibe befindlichen Fläche des zweiten Kolbens eine Bohrung ausgebildet, und die ringförmige Kammer ist durch einen Absatz des ersten Kolbens gebildet.
Der kreisförmige Sitz kann dann vorteilhafterweise durch eine zylindrische Buchse gebildet sein, die auf den Abschnitt mit dem kleinsten Durchmesser des ersten Kolbens aufgeschoben und beim normalen Betrieb axial festgelegt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist in der Steuerkammer ein dritter Kolben so angeordnet, daß zwei voneinander unabhängige Steuervolumen bestimmt sind, damit der Verteiler in Abhängigkeit vom größeren der Drücke der beiden Steuerfluide arbeitet.
In diesem Fall kann zwischen der Druckfluidquelle und einem der voneinander unabhängigen Steuervolumen ein Elektroventil angeordnet sein, z.B. ein Proportionalelektroventil.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Elektroventil, z.B. ein Proportionalelektroventil, so angeschlossen, daß es abwechselnd die Leitung mit einer Hochdruckfluidquelle oder einer Niederdruckfluidquelle verbindet.
Die Erfindung wird besser verstanden und ihre weiteren Ziele, Vorteile und Merkmale ergeben sich deuflicher aus der folgenden Beschreibung von beispielhaft gegebenen Ausführungsformen, der zwei Zeichnungsblätter beigefügt sind. Darin zeigen:
- Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Verteiler gemäß der Erfindung,
- Fig. 2 schematisch eine am in Fig. 1 dargestellten Verteiler ausgeführte Verbesserung, und
- Fig. 3 schematisch den in Fig. 1 dargestellten Verteiler in einer Anwendung bei einer Kupplungsbetätigungsvorrichtung.
Unter Bezugnahme auf die Figuren erkennt man in Fig. 1 einen Verteiler, der in einem Körper 1 gebildet ist, in dem eine Bohrung 3 ausgebildet ist, die auf einer Seite durch einen Stopfen 5 und auf der anderen Seite durch einen Stopfen 7 verschlossen ist. Mit der Bohrung 3 sind über entsprechende Leitungen eine Hochdruckfluidquelle 9 und ein Niederdruckfluidvorratsbehälter 11 verbunden. Der Verteiler enthält außerdem einen Eingang 13 für das Steuerfluid und einen Ausgang 15 für das verteilte Fluid.
Ein erster Kolben 21 gleitet in der Bohrung 3 und bestimmt mit seinem einen Ende 25 zusammen mit dem Stopfen 5 eine Steuerkammer 23, die permanent mit dem Eingang 13 für das Steuerfluid verbunden ist.
Das andere Ende 27 dieses ersten Kolbens 21 ist von einer Leitung 29 durchbrochen, die z.B. die gleiche Achse wie die Bohrung 3 besitzt. Die Leitung 29 steht mit dem Vorratsbehälter 11 in Verbindung.
Eine den Kolben 21 umgebende, ringförmige Kammer 31 steht permanent mit dem Ausgang 15 für das verteilte Fluid in Verbindung.
Eine ein Ventilelement bildende, vorzugsweise elastische Scheibe 33 ruht auf einem kreisförmigen Sitz 35, der auf einer zylindrischen Hülse 37 gebildet ist, die sich aufgrund des Fluiddrucks der Quelle 9 in Anlage an einem Anschlag 55 befindet, der bezüglich der Bohrung 3 feststeht.
Ein zweiter Kolben 39 weist ein fest mit der Scheibe 33 verbundenes Ende auf. Die Scheibe 33 ist z.B. in den Kolben 39 eingepreßt oder in ihn einvulkanisiert. Die andere Fläche dieses Kolbens bestimmt zusammen mit dem Stopfen 7 eine Ausgleichskammer 41. Zwei Rückstellfedern 43 und 45 stellen die beweglichen Bauteile in die Ruhestellung zurück.
In der Scheibe 33 und im Kolben 39 ist eine Bohrung 47 ausgebildet, um die Ausgleichskammer 41 mit der ringförmigen Kammer 31 zu verbinden, die im dargestellten Beispiel durch einen Absatz des Kolbens 21 gebildet ist.
Die Baugruppe ist in der Ruhestellung so angeordnet, daß die ringförmige Kammer 31 mit der Leitung 29 in Verbindung steht.
Der Verteiler arbeitet wie folgt. Ausgehend von der dargestellten Ruhestellung bringt man über den Eingang 13 ein Steuerfluid in die Kammer 23 ein. Dieses bewirkt, daß der Kolben 31 sich entgegen der Rückstellfeder 45 verstellt (in der Figur nach links), die sich an der Wand 57 der Hülse 37 abstützt. Aufgrund des auf die andere Fläche der Hülse 37 einwirkenden Druckes verbleibt diese unbeweglich, und das Ende 27 des Kolbens 21 gelangt in Anlage an die Scheibe 33 und unterbricht auf diese Weise die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 11 und dem Verbraucherkreis, indem er die Leitung 29 verschließt. Der Druck in der Kammer 41 ist immer noch gleich dem im Verbraucherkreis herrschenden.
Wenn sich der in der Steuerkammer 23 herrschende Druck erhöht, hebt sich die Scheibe 33 von ihrem Sitz 35 ab und öffnet so eine Verbindung zwischen der Hochdruckfluidquelle 9 und der ringförmigen Kammer 31 und folglich dem an den Ausgang 15 angeschlossenen Verbraucherkreis.
Gleichzeitig erhöht sich der in der ringförmigen Kammer 31 herrschende Druck, und bei einem bestimmten Druck verstellt sich der Kolben 21 bezüglich der Figur nach rechts, bis er die Drücke ausgeglichen hat und auf diese Weise der Scheibe 33 ermöglicht, sich wieder an ihren Sitz 35 anzulegen. Dieser Druck ist durch das Verhältnis der aktiven Flächen bestimmt, wie dem Fachmann gut bekannt ist.
Wenn sich der Druck in der Kammer 23 erhöht, entfernt sich die Scheibe 33 erneut von ihrem Sitz 35, und der Zyklus beginnt von vorne.
Wenn sich der Druck in der Kammer 23 vermindert, bewegt sich der Kolben 31 auf seine Ruhestellung zu, und er öffnet so wieder die Leitung 29. Nun vermindert sich sofort der Druck im Verbraucherkreis und in der Ausgleichskammer 41, da das verbrauchte Fluid zum Vorratsbehälter 11 zurückgeführt wird.
Man erhält auf diese Weise einen Verteiler für Fluid, das unter einem Druck steht, der ohne merkbare Anfangsschwelle oder eine merkbaren Anfangssprung vom Druck des Steuerfluids abhängt.
Im Falle eines Ausfalls der Quelle 9 verstellt das Steuerfluid in der Kammer 23 den Kolben 21, wie oben dargestellt. Da jedoch von der Quelle 9 kein Druck auf die Hülse 37 ausgeübt wird, verstellt die Verstellung des Kolbens 21 über die Feder 45 die durch die Hülse 37, die Scheibe 33 und den Kolben 39 gebildete Baugruppe. Nun ist zwischen dem Vorratsbehälter 11 und dem Ausgang 15 ein Fluiddurchgang ausgebildet, um im Verbraucherkreis jeden Unterdruck zu verhindern (Kammer 102 in Fig. 3). Die Verstellung des Kolbens 21 ist nun durch einen fest mit der Bohrung 3 verbundenen Anschlag 59 begrenzt.
Der Verteiler in Fig. 2 enthält zusätzlich einen dritten Kolben 65, der zwischen dem ersten Kolben 21 und dem Stopfen 5 so angeordnet ist, daß die Steuerkammer in zwei voneinander unabhängige Volumen 61 und 63 unterteilt ist. Das Volumen 63 ist wie oben mit dem Eingang 13 des Steuerfluids verbunden, und das Volumen 61 ist mit einem Eingang 49 für ein zweites Steuerfluid verbunden.
Daher liefert der Verteiler ein Fluid, das unter einem Druck steht, der von dem größeren Druck dieser beiden Steuerfluide abhängt.
Bei dieser in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform wird das zweite Steuerfluid von der Quelle 9 bereitgestellt, und sein Druck wird durch ein Elektroventil moduliert, z.B. durch ein Proportionalelektroventil 51. Auf diese Weise kann man ein System ausbilden, das manuell und/oder elektrisch betätigt werden kann.
In Fig. 3 findet man den Verteiler von Fig. 1 wieder. Er ist ebenfalls einem Proportionalelektroventil zugeordnet. Das Elektroventil 51 ist jedoch so angeordnet, daß es abwechselnd die Leitung 29 des Verteilers mit der Hochdruckfluidquelle 9 oder dem Vorratsbehälter 11 verbindet, wobei die Quelle 9 wie oben stromaufwärts der Scheibe 33 des Verteilers angeschlossen ist.
Das die Stellung eines Schiebers 53 steuernde Elektroventil 51 gewährleistet die oben genannte abwechselnde Verbindung.
Wenn der Vorratsbehälter 11 mit der Leitung 29 verbunden ist, arbeitet der Verteiler also in der oben dargestellten Weise.
Wenn die Quelle 9 mit der Leitung 29 verbunden ist, strömt das Fluid frei von der Quelle zur ringförmigen Kammer 31 und zum Ausgang 15, wobei der Fluiddruck dann vom Elektroventil 51 moduliert wird. Der Verteiler arbeitet also unabhängig vom in der Steuerkammer 23 herrschenden Druck.
In Fig. 3 ist schematisch auch der Verteiler in einer Anwendung bei einer Steuerung einer Kupplungsbetätigungsvorrichtung dargestellt. Diese Anwendung ist allen oben beschriebenen Betriebsarten des Verteilers gemäß der Erfindung gemeinsam.
Die in diesem Beispiel dargestellte Betätigungsvorrichtung enthält eine Abnutzungsnachstellung, dies ist jedoch nicht notwendig. Die Betätigungsvorrichtung enthält im wesentlichen einen Stufenkolben 100, der in einer entsprechenden Bohrung zwei Arbeitskammern 102 und 104 definiert. Dieser Kolben 100 gewährleistet die Verstellung einer Stange 106, die einen Kupplungsmechanismus 108 steuert. Ein Pedal 114 erlaubt die Betätigung eines Gebers 112, der mit der Arbeitskammer 104 und mit dem Eingang 13 der Steuerkammer 23 des Verteilers verbunden ist. Der Ausgang 15 des Verteilers ist mit der anderen Arbeitskammer 102 der Betätigungsvorrichtung verbunden.
Die Vorrichtung arbeitet nun in der manuellen Betriebsart. Wenn der Fahrer auf das Pedal 114 drückt, erzeugt er einen Druck, der den Kolben 100 und den Kolben 21 verstellt. Letzterer verschließt die Leitung 29 und hebt die starre Scheibe 33 von ihrem Sitz 35 ab. Nun wird ein unter Druck stehendes Fluid über die Leitung 15 zur Arbeitskammer 102 geleitet, was eine Unterstützung beim Auskuppeln bestimmt. Es wird darauf hingewiesen, daß aufgrund des mit einer Ausgleichsvorrichtung versehenen Verteilers gemäß der Erfindung der Unterstützungsdruck, also der Fluiddruck in der Arbeitskammer 102, proportional zu dem in der Arbeitskammer 104 herrschenden Druck ist und daß der Fahrer daher den Vorgang vollständig kontrollieren kann.
Die Vorrichtung kann auch elektrisch gesteuert werden, indem das Elektroventil 51 mit einem Strom erregt wird, dessen Intensität proportional zum Druck des vom Ausgang 15 zur Arbeitskammer 102 verteilten Fluids ist.
Man erkennt, daß ein beweglicher Kolben 110, der an sich bekannt ist, sich gleichzeitig mit dem Kolben 100 der Betätigungsvorrichtung verstellt, um zu verhindern, daß die Arbeitskammer 104 ihr Volumen wesenflich erhöht, also um eine Fluidzirkulation zwischen dem Geber 112 und der Kammer 104 zu verhindern.
Das unter Druck stehende Fluid in der Arbeitskammer 102 verstellt nämlich den Kolben 100 (in Fig. 3 nach links) und nimmt den Kolben 122 mit, der fest mit ihm verbunden ist. Eine konische Feder 120, die eine größere Last als die der in der inneren Kammer des Kolbens 110 angeordneten Feder besitzt, hält diesen in der Ruhestellung. Wenn der Kolben 122 mit der das Ventilelement bildenden ringförmige Dichtung in Berührung tritt und so den Fluiddurchgang zwischen der Kammer 104 und der inneren Kammer des Kolbens 100 schließt, ist die letzgenannte Kammer isoliert, und sie bildet eine hydraulische Trennwand. Eine fest mit den Kolben 100 und 122 verbundene Schraube 116 tritt nun mit einem Anschlag 118 der Feder 120 in Berührung. Wenn sich die Kolben 100 und 122 und die Schraube 116 weiter verstellen, verstellen diese den Anschlag 118, was bewirkt, daß die Wirkung der Feder 120 auf den Kolben 110 aufgehoben wird. Letzterer wird sich nun zusammen mit der Baugruppe aufgrund einer Feder verstellen, die bezüglich dieses Kolbens 110 geeignet angeordnet ist.
Es wird darauf hingewiesen, daß während eines Betriebs der Betätigungsvorrichtung in einer Betriebsart die andere Betriebsart ohne negative Wirkungen vom Fahrer gewählt werden kann.
Aufgrund der Trennung der beiden Fluidkreise verhindert ein Ausfall von einem Kreis nicht den Betrieb des anderen Kreises.
Der Fachmann erkennt, daß an der vorliegenden Erfindung zahlreiche Veränderungen ausgeführt werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der durch die beigefügten Patentansprüche definiert ist.
Zum Beispiel ist das bevorzugte Elektroventil 51 ein Proportionalelektroventil. Man kann jedoch auch ein herkömmliches, mit einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung arbeitendes Elektroventil verwenden und seine Verstellfrequenz steuern.

Claims

1. Verteiler für von einer Druckfluidquelle abgegebenes, unter einem vom Druck eines Steuerfluids abhängenden Druck stehendes Fluid, wobei der Verteiler in einer in einem Körper (1) ausgebildeten Bohrung (3) ein Doppelventilmittel enthält, das zum einen durch einen ersten Kolben (21) gebildet ist, dessen eines Ende (25) zusammen mit einem ersten Stopfen (5) eine das Steuerfluid erhaltende Steuerkammer (23) abgrenzt, während das andere Ende (27) von einer mit einem Niederdruckfluidvorratsbehälter (11) verbundenen Leitung (29) durchbrochen ist, wobei eine ringförmige Kammer (31) den ersten Kolben (21) umgibt und mit einem Verbraucherkreis des verteilten Fluids verbunden ist, und zum anderen durch eine Scheibe (33), die ein Ventilelement bildet und aufgrund einer Rückstellfeder (43) auf einem kreisförmigen Sitz (35) ruht, wobei die Scheibe (33) gegenüber dem anderen Ende (27) des ersten Kolbens liegt, wobei dieses andere Ende in der Lage ist, unter der Wirkung des in der Steuerkammer (23) herrschenden Druckes in Anlage an die Scheibe (33) zu geraten, um die Verbindung zwischen der Leitung (29) und der ringförmigen Kammer (31) zu schließen, und dann die Scheibe (33) zu verstellen, um eine Verbindung zwischen einer Zulaufleitung des unter Druck stehenden Fluids und der ringförmigen Kammer (31) zu öffnen, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem einen zweiten Kolben (39) enthält, dessen eine Fläche fest mit der Fläche der Scheibe (33) verbunden ist, die dem Sitz (35) der Scheibe entgegengesetzt ist, und dessen andere Fläche zusammen mit einem zweiten, die Bohrung (3) verschließenden Stopfen (7) eine Ausgleichskammer (41) bestimmt, die permanent mit der ringförmigen Kammer (31) in Verbindung steht.

2. Verteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Scheibe und in der sich in Anlage an der Scheibe (33) befindlichen Fläche des zweiten Kolbens (39) eine Bohrung ausgebildet ist, um die ringförmige Kammer (31) und die Ausgleichskammer (41) zu verbinden.

3. Verteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kammer durch einen Absatz des ersten Kolbens (21) gebildet ist.

4. Verteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmige Sitz (35) durch eine zylindrische Hülse (37) gebildet ist, die auf den Abschnitt mit dem kleinsten Durchmesser des ersten Kolbens (21) aufgeschoben und beim normalen Betrieb axial festgelegt ist.

5. Verteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerkammer (23) ein dritter Kolben (65) so angeordnet ist, daß zwei voneinander unabhängige Steuervolumen (61, 63) bestimmt sind, damit der Verteiler in Abhängigkeit vom größeren der Drücke der beiden Steuerfluide arbeitet.

6. Verteiler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckfluidquelle (9) und einem der voneinander unabhängigen Steuervolumen (61) ein Elektroventil (51) angeordnet ist.

7. Verteiler nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektroventil (51) so angeschlossen ist, daß es abwechselnd die Leitung (29) mit einer Hochdruckfluidquelle (9) oder einem Niederdruckfluidvorratsbehälter (11) verbindet.

8. Verteiler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektroventil (51) ein Proportionalelektroventil ist.

9. Hydraulische Betätigungsvorrichtung mit wenigstens einem Kolben (100) und zwei voneinander isolierten Arbeitskammern (102, 104), dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem einen Verteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthält, dessen Steuerkammer (23) mit einer der Arbeitskammern (104) verbunden ist, während die ringförmige Kammer (31) mit der anderen (102) der Arbeitskammern verbunden ist.