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Die Erfindung betrifft ein Vorspannventil mit zumindest zwei Schaltstufen, mit einem Ventilge- häuse und zumindest einem in einer Bohrung des Ventilgehäuses verschiebbar gelagerten Ventil- element zum Öffnen und Schliessen einer Passage für das Hydraulikmedium, wobei das Ventilele- ment in Schliessrichtung von einer Feder beaufschlagt ist, und bei dem ein Steueranschluss vorge- sehen ist, über welchen das Ventilelement ebenfalls in Schliessrichtung mit einer Kraft beaufschlag- bar ist, wobei in der Passage eine durch das Ventilelement sperrbare erste Durchströmöffnung vorgesehen ist, deren Querschnittsfläche kleiner ist als die Querschnittsfläche der Bohrung hinter der ersten Durchströmöffnung, sowie eine hydraulische Betätigungsanordnung, insbesonders für Deckel, Türen, Verdecke und dergleichen an Fahrzeugen, mit zumindest einem doppeltwirkenden,
vorzugsweise gleichgängigen Arbeitszylinder, dessen Arbeitsräume über je ein Rückschlagventil mit einer Druckmittelquelle und über zumindest eine sperrbare Überström-Ventilanordnung mit zumindest zwei Knoten miteinander in Verbindung stehen, die zumindest eine Schaltanordnung zur Beeinflussung des Volumsstroms des Hydraulikmediums zu den Arbeitsräumen des Arbeitszylin- der mit zumindest einem Vorspannventil enthält.
Bei einer beispielsweise aus der AT 405 749 B bekannten Anordnung der eingangs genannten Art steht der jeweils unter Druck stehende Arbeitsraum des Arbeitszylinders über ein automatisch schaltendes Umschaltventil mit der Eingangsseite des Proportional-Druckventils in Verbindung.
Unter Zugrundelegung einer empirisch oder auf sonstig geeignete Weise ermittelten bzw. festge- legten Systemdruckkurve kann das Proportional-Druckventil so angesteuert werden, dass der Systemdruck jeweils nur knapp oberhalb des für die momentane Bewegungsphase erforderlichen Druckes liegt, was vielfältigste Vorteile bei derartigen Betätigungsanordnungen bietet.
In der DE 43 34 843 A1 ist eine hydraulische Betätigungseinrichtung beschrieben, bei der je ein Arbeitsraum eines doppeltwirkenden hydraulischen Arbeitszylinders mit einer Druckmittelquelle über je ein Wechselventil mit integrierten, gegenseitig entsperrbaren Rückschlagventilen versorgt wird. Weiters ist eine sperrbare Überström-Ventilanordnung vorgesehen, die aus einem Überström- Ventil und vier Rückschlagventilen besteht.
Hydraulisch, d. h. über eine mit Hydraulikmedium beaufschlagbare Steuerleitung sperrbare Ventile sind beispielsweise aus der EP 994 261 A2 auch für die Anwendung in hydraulischen Betätigungsanordnungen bei Fahrzeugen bekannt.
Um im Notbetrieb eine Reduzierung des zur Bewegung des sonst hydraulisch betätigten Teils nötigen Handkraft zu erzielen, ist in der DE 197 40 029 C2 vorgeschlagen worden, ein Druckbe- grenzungsventil mit zwei unterschiedlichen Betriebspunkten vorzusehen, so dass nach Überwin- den eines ersten höheren Schwellenwertes zu Beginn der Betätigung anschliessend ein geringerer Druck notwendig ist, um das Ventil geöffnet zu halten und das Teil händisch in die gewünschte Stellung zu bringen.
Allerdings ist bei dieser Anordnung das Ventilelement dauernd vom gerade herrschenden Betriebsdruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt und der erste Druckschwellenwert muss dem maximal möglichen oder gewünschten Systemdruck entsprechen, was zu sehr hohen zu überwindenden Anfangskräften im Notbetrieb führt. Überdies ist das zweistufige Vorspannventil der DE 197 40 029 C2 mit einem zylindrisch abgestuften Dichtelement versehen, so dass ein wesentlich grösserer Weg zur Öffnung der ersten, höheren Druckstufe notwendig ist, was eine längere Einwirkung einer höheren Kraft zu Beginn der Handbetätigung nötig macht.
Eine Betätigungsanordnung für schwenkbare Teile an Fahrzeugen, mit einer gleichgängigen Arbeitszylinder-Anordnung und einem auf das Arbeitsfluid-System einwirkenden Steuerkreis ist in der EP 1 223 345 A2 beschrieben. Im Arbeitsfluid-System sind zumindest eine Verbindungsleitung zwischen den in entgegengesetzter Richtung wirkenden Arbeiträumen sowie ein Vorspannventil vorgesehen, wobei in der zumindest einen Verbindungsleitung zumindest ein diese Verbindungslei- tung vollständig freigebendes oder sperrendes Schaltventil in Serie mit dem Vorspannventil einge- setzt ist.
Zweistufige Ventile ganz allgemein zeigen auch beispielsweise die DE 41 30 832 C1, wobei hier aber die beiden Stufen nicht hintereinander in ein- und derselben Durchströmpassage vorge- sehen sind, die US- 5,918,628 A mit einem Rückschlagventil, bei welchem keinerlei Hinweise über die Kräfteverhältnisse vor und nach dem Aufdrücken des Ventils gegeben sind, da lediglich die Durchströmquerschnitte im Verlauf der Öffnungsbewegung von Bedeutung sind. Zwei unabhängig voneinander funktionierende und hintereinandergeschaltete Ventilelemente, ohne Hinweis auf eine geregelte Bewegungsabfolge und unterschiedliche Druckstufen, bietet das Sicherheits-
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Rückschlagventil der US 3,916,946 A.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Vorspannventil, welches eine sichere Schliessfunkti- on bei Normalbetrieb der Hydraulikanlage mit niedrigen und weich ineinander übergehenden Schaltstufen bei manueller Betätigung des normalerweise automatisch betätigten Teils des Fahr- zeuges vereint. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist auch eine Betätigungsanordnung der be- schriebenen bekannten Art anzugeben, bei welcher im Normalbetrieb eine einfache und dennoch sichere Trennung der beiden Arbeitsseiten des hydraulischen Systems gewährleistet werden kann, während andererseits eine komfortable manuelle Betätigung, allenfalls auch bei Ausfall der auto- matischen Betätigung eine Notbetätigung, mit möglichst geringem Kraftaufwand und weichen Übergängen zwischen den einzelnen Schaltstufen sowohl zu Beginn als auch bei Beendigung der manuellen Betätigung möglich ist.
Dabei soll auch eine sichere Haltefunktion gegeben sein.
Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung ist ein Vorspannventil wie einleitend beschrieben da- durch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere Schaltstufe mit einer durch ein weiteres, radial entkoppeltes Ventilelement sperrbaren zweiten Durchströmöffnung vorgesehen ist, deren Quer- schnittsfläche der Grösse der Bohrung hinter der ersten Durchströmöffnung entspricht, wobei das weitere Ventilelement in einer Verlängerung der ersten Bohrung mit grösserer Querschnittsfläche als die zweite Durchströmöffnung mittelbar oder unmittelbar geführt ist.
Damit ist die schnellstmög- liche Freigabe eines grossen Öffnungsquerschnittes gewährleistet, die für den raschen und komfor- tablen Schaltübergang notwendig ist, während das sichere Schliessen der einzelnen Stufen und damit der sichere und schnelle Rückgang zur Haltefunktion des Ventils durch die radiale Entkoppe- lung der Ventilelemente der einzelnen Schaltstufen gewährleistet ist, da radiale Fertigungstoleran- zen oder radiale Verschiebungen bzw. leichte Verkantungen im Betrieb ausgeglichen werden können. Letzteres Merkmal gewährleistet dabei auch die Unabhängigkeit in der Schliessbewegung der beiden Ventilelemente, da damit ein Verklemmen der beiden Ventilelemente ineinander verhin- dert ist.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine letzte Schaltstufe durch eine seitlich in die Bohrung für ein letztes Ventilelement mündende Ausströmöffnung und dieses letzte Ventilelement gebildet ist, welches in einer ersten Endstellung diese Ausströmöffnung kom- plett abdeckt und in einer zweiten Endstellung diese Ausströmöffnung völlig freigibt.
Eine sichere und eindeutige Ausgangsstellung ist dabei gegeben, wenn gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal alle Ventilelemente von der Feder auf die erste Durchströmöffnung hin beauf- schlagt sind und zumindest in der Schliessstellung des Vorspannventils aneinander anliegen.
Eine Verkleinerung des Bauvolumens ist möglich, wenn zumindest zwei Ventilelemente einan- der in axialer Richtung überlappen, wobei zumindest eines der Ventilelemente in einer Sackboh- rung des zweiten und/oder dritten Ventilelementes geführt ist.
Einen sicher abdichtenden Sitz und eine dennoch rasche Öffnung eines grossen Ventilquer- schnittes bietet eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Ventils, bei welcher das die erste Durchströmöffnung steuernde vordere Ende des Ventilelementes der ersten Schaltstufe kegelför- mig ausgeführt ist.
Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass das vordere Ende des Ventilelementes metal- lisch dichtend mit der Kante der Durchströmöffnung zusammenwirkt und das Ventilelement in der Bohrung metallisch dichtend geführt ist.
Leichte Verkantungen der Ventilelemente gegenüber dem zugehörigen Ventilsitz können zur Erzielung einer sicheren Abdichtwirkung ausgeglichen werden, wenn gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung das vordere Ende des Ventilelementes mit einer Einführfase versehen ist.
Dieser Ausgleich radialer Abweichungen wird weiters erleichtert durch eine erfindungsgemässe Ausführungsform, bei welcher der Körper des Ventilelementes, ausgehend vom kegelförmigen Anfangsstück bzw. der Einführfase, einen geringeren Aussendurchmesser aufweist als der Innen- durchmesser der Sackbohrung des Ventilelementes der nächstfolgenden Schaltstufe.
Ein Kippen des Ventilelementes in der Sackbohrung zur Ausgleich radialer Abweichungen wird ermöglicht bzw. erleichtert durch eine Variante, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das hintere, in der Sackbohrung aufgenommene Ende des Ventilelementes durch einen Zapfen gebildet ist.
Dennoch ist die sichere Führung insbesonders bei einer Ausführungsform des erfindungsge- mässen Ventilelementes sichergestellt, bei der am hinteren, in der Sackbohrung aufgenommenen Ende des Ventilelementes eine umlaufende Auskragung mit im wesentlichen dem Innendurchmes-
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ser der Sackbohrung des Ventilelementes der nächstfolgenden Schaltstufe entsprechendem Aussendurchmesser vorgesehen ist.
Die sichere Schliesswirkung des Ventils kann in einfacher Weise dadurch sichergestellt werden, dass ein Kolben vorgesehen ist, der mittels des am Steueranschluss anliegenden Druckes auf das der Durchströmöffnung gegenüberliegende Ende des Ventilelements der letzten Schaltstufe hin mit einer Kraft beaufschlagbar ist.
Vorteilhafterweise kann ein weiteres Merkmal der Erfindung darin bestehen, dass allenfalls ver- schliessbare Zu- bzw. Abführpassagen für Hydraulikmedium in die entsprechende Bohrung für das jeweilige Ventilelement für zumindest eine Schaltstufe vorgesehen sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine allenfalls verschliessba- re Zu- bzw. Abführpassage für Hydraulikmedium in die Bohrung des Ventils hinter dem letzten Ventilelement vorgesehen ist, kann damit eine einfache Dämpfungsanordnung für die Bewegungen des bzw. der Ventilelemente zumindest beim Öffnen realisiert werden.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird bei einer Betätigungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Vorspannventil über eine Steuerleitung mit der Druckmittelquelle verbunden und dadurch hydraulisch sperrbar ist, und das Vorspannventil zumindest zwei Schalt- stufen mit radial entkoppelten Ventilelementen aufweist. Bei normal arbeitendem Hydrauliksystem ist durch die Steuerleitung das Vorspannventil sicher geschlossen gehalten, so dass die automati- sche Betätigung der Arbeitszylinder ordnungsgemäss erfolgen kann, wobei der maximal zulässige Systemdruck durch herkömmliche Druckbegrenzungseinrichtungen bestimmt ist.
Bei erwünschter manueller Betätigung oder auch für den Fall einer Notbetätigung bei Ausfall des Hydraulikaggrega- tes oder ähnlichen, den Normalbetrieb verhindernden Störungen wird die Sperrwirkung lediglich durch die Einstellungen im oder am Vorspannventil bestimmt, welches daher für die Kräfte bei manueller Notbetätigung, d.h. "weicher" und komfortabler, ausgelegt ist.
Gemäss einer ersten vorteilhaften Ausführungsform, bei der für beide Bewegungsrichtungen le- diglich ein aufwendiges, mehrstufiges Vorspannventil benötigt wird, umfasst die Überström- Ventilanordnung zumindest vier in Graetz-Schaltung angeordnete Rückschlagventile, wobei zwi- schen den beiden inneren Knoten der Graetz-Schaltung das Vorspannventil eingesetzt und aus- gangsseitig über je ein Rückschlagventil mit beiden Druckmittelleitungen verbunden ist, wobei jedes dieser Rückschlagventile in an sich bekannter Weise in Richtung zur jeweiligen angeschlos- senen Druckmittelleitung öffnet und mit dieser Druckmittelleitung an einer Stelle zwischen den entsperrbaren Rückschlagventilen und dem jeweils zugehörigen Arbeitsraum des Arbeitszylinders verbunden ist.
Damit wird auch das ausgangsseitig des Vorspannventils abgesteuerte Hydraulik- medium unmittelbar in den Druckmittelkreis zum jeweils einsaugenden Arbeitsraum rückgeführt, was verschiedenste Vorteile bietet bzw. Verbesserungen des Verfahrensablaufes ermöglicht, insbesondere im Zusammenhang mit sogenannten Gleichgangzylindern.
Gemäss einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Überström-Ventilanordnung zwei separate Verbindungen zwischen den Arbeitsräumen mit je einem Vorspannventil umfasst, wobei die Vorspannventile gegensinnig orientiert und über eine Steuerleitung mit der Druckmittelquelle verbunden und dadurch hydraulisch sperrbar sind.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist dadurch gegeben, dass eine Verbindungsleitung von der ersten Schaltstufe des Vorspannventils zur darauffolgenden Schaltstufe vorgesehen ist, in welcher Verbindungsleitung eine Drossel eingesetzt ist. Damit wird beim Öffnen des Vorspannventils ein gezieltes Nachsaugen des Arbeitsmediums und damit die Vermeidung eines Vakuums ermöglicht, was nachfolgende Druckschläge (Kavitation) verhindert. Beim Schliessen des Vorspannventils dagegen kann nach Abdichten der höheren Schaltstufe das Arbeitsmedium gezielt aus dem Raum der niedrigeren Schaltstufe abfliessen, bis auch diese Stufe sicher abdichtet.
Um das Abfliessen des Arbeitsmediums zum drucklosen Knoten der Überström- Ventilanordnung und damit das Abbauen von Druckspitzen sowie eine Schaltverzögerung bezüg- lich des Durchschaltens des Vorspannventils zu ermöglichen, ist gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass von der Verbindungsleitung, zwischen der ersten Schaltstufe des Vorspannventils und der ersten Drossel eine weitere Leitung zum zweiten Knoten der Überström- Ventilanordnung abzweigt, in welche Leitung vorzugsweise eine zweite Drossel eingesetzt ist.
Weiters kann in besonders vorteilhafter Weise in der Verbindungsleitung ein von der ersten zur zweiten Stufe hin öffnendes Rückschlagventil eingesetzt sein, vorzugsweise zwischen dem Dros-
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selelement und der zweiten Schaltstufe des Vorspannventils.
Vorzugsweise führt eine Abführleitung für das Hydraulikmedium von zumindest einem sich beim Schliessen des Vorspannventils verkleinernden Ventilraum, vorzugsweise dem Ventilraum der zweiten Stufe, weg und ist darin ein zu diesem Ventilraum hin schliessendes Rückschlagventil vorgesehen. Damit kann beim Schliessen des Ventils nach Beendigung der manuellen Betätigung das Arbeitsmedium rasch aus den beim Schliessen des Ventils sich verkleinernden Volumina ab- fliessen und das rasche Stoppen und Halten des betätigten Bauteils in der jeweiligen Stellung gewährleisten.
Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Abführleitung von der Verbindungsleitung von einer Stelle zwischen dem Vorspannventil und dem Rückschlagventil abzweigt und zwischen dem Drosselelement und dem Vorspannventil wieder in die Verbindungsleitung einmündet.
Wenn gemäss einer weiteren vorteilhaften Variante parallel zur Drossel ein vom Vorspannventil weg sperrendes Rückschlagventil vorgesehen ist, kann durch dieses Rückschlagventil der Raum hinter dem ersten Ventil mit Arbeitsmedium gefüllt werden, was zur Verhinderung eines Druckab- falls bzw. Vakuums hinter der ersten Schaltstufe dient und einen weicheren Übergang zwischen den Schaltstufen bewirkt.
Eine weichere Ventilbewegung und damit ein weicheres Schalten des Ventils bei Handbetäti- gung ist durch eine Ausführungsform möglich, bei welcher zumindest eine der Schaltstufen des Vorspannventils, vorzugsweise die letzte Schaltstufe, mit einer Dämpfungsanordnung versehen ist, welche durch die Verbindungsleitung von der oder jeder bedämpften Schaltstufe zum zweiten Knoten der Überström-Ventilanordnung und einem darin eingesetzten Drosselelement gebildet ist.
Um die Dämpfungswirkung jederzeit sicherzustellen, ist gemäss einer vorteilhaften Ausfüh- rungsform parallel zum Drosselelement ein in Richtung zum Vorspannventil öffnendes Rück- schlagventil vorgesehen, über welches die Dämpfungsanordnung immer mit Arbeitsmedium ver- sorgt werden und damit ihre ordnungsgemässe Funktion sichergestellt werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch ein erfin- dungsgemässes Vorspannventil samt zugehörigem Schaltplan in der Basisvariante, Fig. 2 ist ein Längsschnitt samt Schaltplan für eine erweiterte Ausführungsform mit erhöhter Funktionalität und Komfort, Fig. 3 zeigt eine vergrösserte Detailansicht der Ventilelemente in einer besonders vorteil- haften Ausführungsform, und Fig. 4 einen hydraulischen Schaltplan einer Betätigungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit Gleichgang-Arbeitszylinder und einem erfindungsgemässen Vorspannventil.
Den Aufbau eines erfindungsgemässen Vorspannventils 16 samt einer allenfalls vorgesehenen zugehörigen hydraulischen Schaltung zur Verbesserung seiner Funktion wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 erläutert.
In einem Gehäuse 20 sind ein Eingangsanschluss 21 und ein Ausgangsanschluss 22 für das Druckmittel vorgesehen, zwischen welchen eine Passage 23 für das Druckmittel verläuft. Ein erstes, in einer Bohrung 24 verschiebbares Ventilelement 25 öffnet oder schliesst im Zuge seiner Bewegung in der Bohrung 24 einen ersten, dem Eingangsanschluss 21 nächstliegenden Ventilsitz 26 für das Druckmittel. Das vordere Ende des Ventilelements 25 ist dabei in Form eines Ventilke- gels 27 ausgeführt und wirkt mit dem vorzugsweise kreisrunden und ebenen Ventilsitz 26 zusam- men, der durch den Ventilkegel 27 des Ventilelementes 25 metallisch dichtend verschlossen wer- den kann.
Durch den Unterschied im Querschnitt des Ventilsitzes 26 gegenüber dem grösseren Querschnitt der Bohrung 24 im Gehäuse 20 des Vorspannventils 16 werden zwei unterschiedliche Druckschwellenwerte realisiert, wobei nach Überwinden eine anfänglich höheren Druckschwellen- wertes ein Absinken des zum Offenhalten des Ventils 16 notwendigen Druckniveaus erfolgt.
Durch die kegelförmige Ausbildung des Ventilelementes 25 ist ein sicherer Dichtsitz in Verbin- dung mit raschem Freigeben eines möglichst grossen Durchlassquerschnittes gewährleistet, d. h. es ist ein rasches Umschalten von einem Druckschwellenwert auf den zweiten Druckschwellenwert sichergestellt. Ausserdem wird durch den Ventilkegel 27 ein automatisches Zentrieren des Ventil- elementes 25 und damit ein sicheres Abdichten selbst bei radialer Abweichung der Mittelachsen oder einer relativen Verkippung von Ventilsitz 26 und Ventilelement 25 zueinander sichergestellt.
Die Bohrung 24 geht nach einer bestimmten Länge in einen Abschnitt 28 mit noch grösserem Querschnitt über, in welchem Abschnitt 28 wiederum ein weiteres Ventilelement 29 axial ver-
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schiebbar geführt ist. Dieses Ventilelement 29 gibt bei Verschiebung in gleichem Sinn wie das Ventilelement 25, jedoch um einen noch grösseren Weg, den durch den Übergang von der Bohrung 24 in den Abschnitt 28 gebildeten zweiten Ventilsitz frei. Damit ist aufgrund des unterschiedlichen Querschnittes eine weitere Schaltstufe im erfindungsgemässen Vorspannventil 16 realisiert, die zum Öffnen einen höheren Druck erfordert als zum anschliessenden Offenhalten.
Das Ventilelement 29 ist vorteilhafterweise in einer Sackbohrung 30a eines weiteren Ventilele- ments 30 mit Spiel aufgenommen, welches Ventilelement im Abschnitt 28 ebenfalls verschiebbar geführt ist, wobei es eine seitlich in diesem Abschnitt 28 vorgesehene Öffnung 32 mit Verbindung zum Ausgangsanschluss 22 öffnet oder schliesst, je nach dem Ausmass seiner axialen Verschie- bung. Um weiter die Baulänge des Vorspannventils 16 zu verringern, kann natürlich, wie dies in Fig. 3 im Detail zu erkennen ist, schon das erste Ventilelement 25 auch in einer Sackbohrung 29a des zweiten Ventilelementes 29 aufgenommen und geführt sein.
Durch das weitere Ventilelement 30 und die Öffnung 32 ist eine weitere Schaltstufe des mehr- stufigen Vorspannventils 16 gebildet. Auch diese weitere Ventilstufe zeigt die oben für die beiden ersten Stufen erläuterte Charakteristik, so dass insgesamt ein Vorspannventil 16 gegeben ist, welches von einem höchsten Druckschwellenwert zum Öffnen stufenweise auf immer niedrigere Druckniveaus für das Offenhalten übergeht.
Selbstverständlich sind alle Ventilelemente 25, 29, 30 in Schliessrichtung durch ein elastisches Element beaufschlagt, welches durch die auf das dritte Ventilelement 30 auf dessen dem Eingang- sanschluss 21 gegenüberliegendes Ende einwirkende Schliessfeder 33 gebildet ist. Diese Schliess- feder 33 ist in dem Abschnitt 34 der Bohrung 24 hinter dem dritten Ventilelement 30 eingespannt, weicher Abschnitt 34 auch mit Arbeitsmedium gefüllt ist, um einen Dämpfungsraum für die Bewe- gung der Ventilelemente 25,29, 30 darzustellen.
Weiters kann auf die Rückseite des dritten Ventilelementes 30 ein Steuerkolben 35 einwirken, der über die im Ventilgehäuse 20 ausgearbeitete Steuerpassage 36 mit Arbeitsmedium über die Steuerleitung 18 beaufschlagt ist, solange die Pumpe 11 arbeitet. Um die Vorspannung der Schliessfeder 33 verändern zu können, kann der Steuerkolben 35 in einem Einstellkolben 37 bzw. sonstigen verstellbaren Anschlag für die Schliessfeder 33 geführt sein.
Die drei Ventilelemente 25,29 und 30 sind vorteilhafterweise axial voneinander entkoppelt und daher prinzipiell unabhängig voneinander verschiebbar, wobei sie, was von besonderer Bedeutung ist, in jedem Fall radial entkoppelt sind, wie dies genauer in der Detailansicht der Fig. 3 zu erken- nen ist. In ähnlicher Art, wie das Vorderende 27 des Ventilelementes 25 der ersten Stufe kegelför- mig ausgebildet ist, ist das vordere Ende 29b des Ventilelementes 29 der zweiten Stufe des Vor- spannventils 16 mit einer Einführfase versehen, um das Einführen in den Ringraum der Bohrung 24 hinter dem ersten Ventilsitz 26 zu erleichtern und auch in geringfügig verkipptem oder radial versetztem Zustand zu ermöglichen.
Dieses Verkippen der Ventilelemente 25,29 wird noch da- durch in grösserem Ausmass ermöglicht bzw. erleichtert, dass der Körper des jeweiligen Ventilele- mentes 25, 29, ausgehend von der Einführfase 29b bzw. dem kegelförmigen Anfangsstück 27, einen geringeren Aussendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser der Sackbohrung 29a, 30a des Ventilelementes 29, 30 der nächstfolgenden Schaltstufe.
Selbst wenn die Ventilelemente aufeinanderfolgender Schaltstufen des Vorspannventils 16 durch die Schliessfeder 33 aneinandergerückt sind, kann dieses Verkippen des jeweiligen Ventil- elementes 25 bzw. 29 in der Sackbohrung 29a bzw. 30a des Ventilelementes 29 bzw. 30 der nächsten Schaltstufe erfolgen, da vorteilhafterweise am hinteren Ende des jeweiligen Ventilele- mentes 25 bzw. 29 ein Zapfen 25c bzw. 29c vorgesehen ist. Dieser Zapfen 25c bzw. 29c bildet den Anschlag des jeweiligen Ventilelementes 25 bzw. 29 am Boden der Sackbohrung des nächstfol- genden Ventilelementes 29 bzw. 30. Auch das Ende des letzen Ventilelementes 30 kann durch einen Zapfen 30c gebildet sein, der dann als Zentrierhilfe oder -halterung für die Schliessfeder 33 genutzt werden kann.
Am hinteren, in der Sackbohrung 29a, 30a des nächstfolgenden Ventilelementes 29 bzw. 30 aufgenommenen Ende der ersten Ventilelemente 25,29 ist eine umlaufende Auskragung 25d, 29d mit im wesentlichen dem Innendurchmesser der Sackbohrung 29a, 30a des Ventilelementes 29,30 der nächstfolgenden Schaltstufe entsprechendem Aussendurchmesser am jeweiligen Ventilelement vorgesehen.
In der Überström-Ventilanordnung kann zur Erhöhung des Schaltkomforts, d. h. zur Erzielung
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noch weicherer und leiserer Übergänge zwischen den einzelnen Stufen des mehrstufigen Vor- spannventils 16 dieses Vorspannventil mit einer unmittelbar zugehörigen hydraulischen Schaltung kombiniert sein, wie dies in Fig. 1 in einer Basis-Variante und in Fig. 2 in einer erweiterten Ausfüh- rungsform beispielhaft dargestellt ist.
Der Eingangsanschluss 21 des Vorspannventils 16 ist dabei mit dem ersten Knoten 1 der als Überström-Ventilanordnung eingesetzten Schaltung verbunden und der Ausgangsanschluss 22 mit dem zweiten Knoten 2 dieser Schaltung. Dabei ist vorteilhafterweise zwischen diesem zweiten Knoten 2 und dem Vorspannventil 16 noch die erwähnte ergänzende hydraulische Schaltung zur Verbesserung der Funktionalität des Ventils 16 vorgesehen.
So kann beispielsweise in der Basisvariante der Fig. 1 dieser zusätzlichen hydraulischen Schaltung der Dämpfungsraum 34 hinter dem dritten Ventilelement 30 durch eine vom Knoten 2 ausgehende Leitung 38 mit Druckmittel beaufschlagt bzw. befüllt werden. In der mehr Komfort und Funktionalität bietenden Ausführungsform der Fig. 2 sind in dieser Leitung 38 in paralleler Anord- nung eine Drossel 39 und vorteilhafterweise optional auch noch ein zusätzliches Rückschlagventil 40 vorgesehen, welches Rückschlagventil 40 in Richtung vom Dämpfungsraum 34 weg schliesst.
Von der zweiten Schaltstufe des Vorspannventils 16, d. h. der Bohrung 28, geht eine Leitung 41 zum ersten Abschnitt 24, d. h. zur ersten Stufe des hier beispielsweise dreistufigen Vorspannventils 16, aus, in welcher Verbindungsleitung 41 eine Drossel 42 eingesetzt ist. Diese beispielsweise als Düse ausgeführte Drossel 42 gestattet beim Öffnen des Vorspannventils 16 das definierte Nach- saugen von Arbeitsmedium und damit eine Vermeidung von Vakuum und nachfolgenden Druck- schlägen (Kavitation).
Da beim Schliessen des Vorspannventils 16 die Drossel 42 nach dem Ab- dichten der zweiten Stufe ein definiertes weiteres Abfliessen von Medium aus der Bohrung 28 der zweiten Ventilstufe gestattet, kann damit ein sicheres weiteres Schliessen des Vorspannventils 16 erzielt werden, bis die erste Stufe schliesslich abdichtet und damit die geschlossene Ausgangsposi- tion des Vorspannventils 16 wieder erreicht ist. Die Drossel bzw. Düse 42 kann auch als flache Anspiegelung und damit Undichtigkeit direkt am Kolben 29 der zweiten Stufe des Vorspannventils 16 ausgebildet sein.
Eine Schaltverzögerung beim Öffnen des Vorspannventils 16 ist durch eine weitere Drossel 44 zu erzielen, welche in einer weiteren Leitung 43 eingebaut ist, die von der Verbindungsleitung 41 abzweigt und zum zweiten Knoten 2 der Überström-Ventilanordnung führt.
Beim Schliessvorgang des Vorspannventils 16 wird in der Basisvariante der Fig. 1 die Entlee- rung der Ringräume 24,28 der ersten Ventilstufen ebenfalls in definierter Weise über die beiden Drosseln 42,44 ermöglicht.
Diese für den ordnungsgemässen und weichen Schliessvorgang wichtige Entleerung speziell des Ringraumes 28 erfolgt in der in Fig. 2 dargestellten Komfortvariante über eine Verbindungslei- tung 46 und das darin befindliche Rückschlagventil 47.
Auch in der Komfortvariante sollte natürlich die Schaltverzögerung für die erste Ventilstufe ver- wirklicht sein, was durch die Drossel 42 gewährleistet ist, die in der Verbindungsleitung 41 einge- setzt ist. Wie durch strichlierte Darstellung angedeutet ist, kann parallel zur Drossel 42 ein vom Vorspannventil 16 weg sperrendes Rückschlagventil 48 vorgesehen sein.
In der Verbindungsleitung 41 zwischen der ersten und zweiten Stufe des Vorspannventils 16 kann zusätzlich ein in Richtung zum zweiten Ringraum 28 öffnendes Rückschlagventil 45 einge- setzt sein, das das Nachsaugen von Hydraulikmedium in diesen Ringraum gestattet.
In einer Betätigungsanordnung für beispielsweise eine Fahrzeugtür od. dgl., für die ein bei- spielhafter hydraulischer Schaltplan in Fig. 4 dargestellt ist, kann ein Vorspannventil 16 samt zugehöriger Schaltung wie oben erläutert vorteilhaft zum Einsatz kommen. Der Arbeitszylinder 1 in Fig. 4 weist auf beiden Seiten des Kolbens 2 Arbeitsräume 3,4 auf, die hier zufolge der beidseitig herausgeführten Kolbenstange 5 so ausgebildet sind, dass das bei einer axialen Verstellung des Kolbens 2 auf der einen Seite ausgeschobene Volumen gleich gross dem auf der anderen Seite nachgesaugten Volumen an Hydraulikmedium ist. Die beiden Arbeitsräume 3,4 sind über Druck- mittelleitungen 6,7 und Rückschlagventile 8,9, denen allenfalls Drosseln 10 vorgeschaltet sein können, mit einer Pumpe 11verbunden.
Über eine Überström-Ventilanordnung mit zwei Knoten, deren Aufbau in einer möglichen Aus- führungsform nachfolgend näher beschrieben wird, ist eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen 3,4 gegeben, die einerseits ein Überschieben des Hydraulikmediums zwischen den
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Arbeitsräumen 3,4 erlaubt, wenn die Pumpe 11nicht arbeitet und andererseits auch eine Einfluss- nahme auf das durchströmende Hydraulikmedium und damit auch die Bewegung des Arbeitszylin- ders 1 gestattet.
Die Überström-Ventilanordnung umfasst hier in besonders vorteilhafter Weise eine Graetz-Schaltung von vier Rückschlagventilen 12,13, 14,15, in welcher Schaltung ein mehrstufi- ges Vorspannventil 16 als wesentliches Element für die Schaltanordnung zur Beeinflussung des Volumsstroms des Hydraulikmediums vorgesehen ist, welches Vorspannventil 16 als Rückschlag- ventil ausgelegt ist. Das Rückschlagventil 16 ist dabei derart in die Graetz-Schaltung integriert, dass es vom ersten Knoten 1, der zwischen den Rückschlagventilen 12 und 13 liegt, zum zweiten Knoten 2 hin, welcher zwischen den dem Arbeitszylinder 1 entfernt liegenden Rückschlagventilen 14 und 15 liegt, öffnet.
Anstelle der Graetz-Schaltung, die die Verwendung lediglich eines Vorspannventils 16 für bei- de Bewegungsrichtungen des Arbeitszylinders 1 ermöglicht, könnten selbstverständlich auch zwei separate Überströmleitungen vorgesehen sein. Darin wäre jeweils ein Vorspannventil 16 einge- setzt, beide Vorspannventile natürlich gegensinnig orientiert und mit einer gemeinsamen oder auch für jedes Ventil separaten Steuerleitung 18 mit der Pumpe des Hydrauliksystems verbunden, um sie für den automatischen Betrieb der Betätigungsanlage hydraulisch gesperrt zu halten.
Allenfalls kann ein Filter 17 zwischen dem Vorspannventil 16 und den beiden dem Arbeitszylin- der 1 nächstliegenden Rückschlagventilen 12,13 der Überström-Ventilanordnung eingebaut sein.
Um bei Normalbetrieb die Betätigung des Arbeitszylinders 1 nicht durch die Graetz-Schaltung 12 bis 15 und das Vorspannventil 16 zu beeinflussen, kann das Vorspannventil 16 über die Steuerlei- tung 18 hydraulisch gesperrt werden. Wenn die Pumpe 11 hingegen nicht arbeitet oder eine ande- re Störung zum Druckabfall in der Steuerleitung 18 führt, kommen die Voreinstellungen des Ventils 16 in bezug auf Vorspannung, Öffnungsdruck, usw. zum Tragen.
Im Normalbetrieb wird der maximale Systemdruck auf der jeweiligen Seite des Arbeitszylinders 1 über die Druckbegrenzungs-Vorspannventile 19 bestimmt, welche bei Erreichen bzw. Über- schreiten eines einstellbaren Druckniveaus in den Tank absteuem.
Im folgenden wird die Funktion der in Fig. 4 dargestellten Betätigungsanordnung erläutert, bei welcher durch die nicht-reversierbare Pumpe 11die Betätigung in einer Arbeitsrichtung automa- tisch erfolgen kann, in der Gegenrichtung aber manuell erfolgen muss. Beim hydraulischen Öffnen (oder Schliessen) fährt der Arbeitszylinder 1 nach links, da der Arbeitsraum 3 mit Druck von der Pumpe 11 beaufschlagt wird. Über die Leitung 18 ist dabei das Vorspannventil 16 in der Graetz- Schaltung 12,13, 14,15 hydraulisch gesperrt. Der Druck im Arbeitsraum 3 kann sich bis auf den Wert aufbauen, bei dem das Druckbegrenzungsventil 19 öffnet. Auf der gegenüberliegenden Seite des Systems ist ein Druckentlastungsventil 19a vorgesehen.
Bei Ausfall oder erwünschtem, gezieltem Abschalten der Druckmittelquelle 11, etwa bei einem Ausfall der Stromversorgung, sperren sofort die Rückschlagventile 8 und 9 und halten derart den normalerweise hydraulisch bewegten Teil in seiner gegenwärtigen Stellung fixiert. Gleichzeitig fällt auch der Druck in der Steuerleitungen 18 ab, so dass das Vorspannventil 16 funktionsfähig wird und die zum nun manuellen Bewegen des Fahrzeugteils notwendige Kraft durch die Druckschwel- lenwerte dieses Vorspannventiles 16 bestimmt ist. Letzteres gilt auch für die allein manuell mögli- che Bewegung des Arbeitszylinders 1 nach rechts.
Der höchste der Druckschwellenwerte, gege- ben durch die Verhältnisse der ersten Ventilstufe des Ventilelementes 25, sorgt im Einsatzfall als Haltedruck für das Fixieren des betätigten Teils des Fahrzeuges in der jeweiligen Stellung, z.B. auch bei Schrägstellung des Fahrzeugs oder gegen Winddruck od. dgl. Soll nun eine manuelle Bewegung stattfinden, muss der Benutzer diesen Haltedruck überwinden, was dann zum Umschal- ten des Vorspannventils 16 auf seinen zweiten bzw. dritten, jeweils niedrigeren Druckschwellen- wert führt, so dass die dann zum weiteren Bewegen des Teils nötige Kraft stufenweise deutlich geringer wird als die Haltekraft ist.
Aufgrund der Mehrstufigkeit, der Dämpfungseinrichtung und der ergänzenden hydraulischen Schaltung ist einerseits ein weicher Übergang von der Haltekraft auf die niedrigeren Druckniveaus gewährleistet als auch ein rasches Schliessen des Vorspannventils 16 und damit Zurückkehren in die Stellung für die sichere hydraulische Fixierung des Fahrzeugteiles.
Selbstverständlich sind auch Ausführungsformen möglich, bei welchen mit einer reversierbaren Pumpe 11eine automatische Betätigung in beide Arbeitsrichtungen möglich ist, solange das Vor- spannventil 16 oder solange die beiden Vorspannventile 16 in allfälligen separaten Verbindungslei- tungen der beiden Arbeitsräume 3,4, über die Steuerleitung(en) 18 gesperrt sind.