DE10046976A1 - Pressure limiter for pneumatic valves - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Druckbegrenzer, insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem im Gehäuse (15) des Druckbegrenzers angeordneten Kolben (12), an dessen ersten Ende ein Ventil (13) angeordnet ist, wobei das Ventil (13) derart ausgestaltet ist, daß es einen ersten Raum (11) im Druckbegrenzer von einem zweiten Raum (17) im Druckbegrenzer trennt, wobei an dem zweiten Ende des Kolbens (12) ein Betätigungselement (14) angeordnet ist. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Wirkfläche (30) des Ventils (13) im ersten Raum (11) kleiner ist als die Wirkfläche (32) des Betätigungselements (14) im ersten Raum (11).The invention relates to a pressure limiter, in particular for brake systems of motor vehicles, with a piston (12) arranged in the housing (15) of the pressure limiter, at the first end of which a valve (13) is arranged, the valve (13) being designed such that it separates a first space (11) in the pressure limiter from a second space (17) in the pressure limiter, an actuating element (14) being arranged at the second end of the piston (12). DOLLAR A The invention is characterized in that the effective area (30) of the valve (13) in the first space (11) is smaller than the effective area (32) of the actuating element (14) in the first space (11).
Description
Die Erfindung betrifft einen Druckbegrenzer, insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahr zeugen, mit einem im Gehäuse des Druckbegrenzers angeordneten Kolben, an dessen ersten Ende ein Ventil angeordnet ist, wobei das Ventil derart ausgestaltet ist, daß es einen ersten Raum im Druckbegrenzer von einem zweiten Raum im Druckbegrenzer trennt, wobei an dem zweiten Ende des Kolbens ein Betätigungselement angeordnet ist.The invention relates to a pressure limiter, in particular for braking systems of motor vehicles testify with a piston arranged in the housing of the pressure limiter on the first At the end of a valve is arranged, the valve being designed such that it is a first Separates space in the pressure limiter from a second space in the pressure limiter, whereby at the an actuating element is arranged at the second end of the piston.
Druckbegrenzer an sich sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die DE 30 26 283 A1 einen Druckbegrenzer, vorzugsweise für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen mit einem im Gehäuse des Druckbegrenzers verschiebbar angeordneten, unter der Kraft einer einstellbaren Feder verspannten, becherförmigen Kolben, dessen Bodenfläche dem der Feder entgegenwirkenden Nehmerdruck zugewandt ist, und mit einem im Kolben angeordneten Sicherheitsventil, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schließkörper des Sicherheitsven tils durch den Kolbenboden gebildet ist, und daß die den Nehmerdruck bestimmende Feder gleichzeitig zur Drucksicherung wirkend am Kolbenboden angreift. Derartige Druckbegrenzer gewährleisten mit Hilfe baulich relativ einfachen Mitteln, unabhängig von der jeweils ge wünschten Einstellung, eine relativ zuverlässige Funktion der Druckminderung und der Drucksicherung.Pressure limiters per se are known in the prior art. For example, DE 30 26 283 A1 describes a pressure limiter, preferably for braking systems of motor vehicles with a displaceably arranged in the housing of the pressure limiter, under the force of a adjustable spring clamped, cup-shaped piston, the bottom surface of which is that of the spring opposing slave pressure is facing, and with a arranged in the piston Safety valve, which is characterized in that the closing body of the safety valve tils is formed by the piston crown, and that the spring determining the slave pressure acts simultaneously on the piston crown to protect the pressure. Such pressure limiters ensure using structurally relatively simple means, regardless of the ge desired setting, a relatively reliable function of pressure reduction and Pressure safety.
Druckbegrenzer, die im Stand der Technik bekannt sind, neigen zum Teil dazu, die an deren Druckeingang auftretenden Druckspitzen in den Sekundärkreis, also den Ausgang, durchzu lassen. Druckspitzen treten üblicherweise bei Kompressoren mit großem Hubvolumen und geringer Zylinderzahl auf. Derartige Kompressoren weisen relativ große Druckspitzen auf. Durch das Durchlassen der Druckspitzen in den Sekundärkreis erhöht sich der Sekundärdruck, d. h. der Druck am Ausgang, also der Begrenzungsdruck, auf unzulässig große Druckwerte. Im Stand der Technik werden aus diesem Grunde aufwendig konstruierte Sicherheitsventile im Sekundärkreis, d. h. im Ausgang oder nach dem Ausgang angeordnet, um diesen unzulässig überhöhten Druck in die Atmosphäre abzubauen.Pressure limiters, which are known in the prior art, tend in part to the others Pressure peaks occurring in the secondary circuit, i.e. the output, through to let. Pressure peaks usually occur in compressors with a large displacement and low number of cylinders. Such compressors have relatively large pressure peaks. Passing the pressure peaks into the secondary circuit increases the secondary pressure, d. H. the pressure at the outlet, i.e. the limiting pressure, to impermissibly large pressure values. in the For this reason, state-of-the-art safety valves are designed in a complex manner Secondary circuit, d. H. arranged in the exit or after the exit to make this inadmissible relieve excessive pressure in the atmosphere.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Druckbegren zer derart auszugestalten, daß die am Eingang auftretenden Druckspitzen im wesentlichen nicht oder gar nicht zu einer Überhöhung des Sekundärdrucks bzw. Begrenzungsdrucks füh ren. Die konstruktive Gestaltung eines derartigen Druckbegrenzers soll möglichst einfach gehalten sein, wobei ein hoher Verschleiß der bewegbaren Teile im Druckbegrenzer möglichst vermieden werden soll.In contrast, the object of the present invention is to limit printing zer to design such that the pressure peaks occurring at the entrance essentially does not or not at all lead to an increase in the secondary pressure or limiting pressure ren. The structural design of such a pressure limiter should be as simple as possible be kept, with high wear of the movable parts in the pressure limiter if possible should be avoided.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Druckbegrenzer, insbesondere für Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem im Gehäuse des Druckbegrenzers angeordneten Kolben, an dessen ersten Ende ein Ventil angeordnet ist, wobei das Ventil derart ausgestaltet ist, daß es einen ersten Raum im Druckbegrenzer von einem zweiten Raum im Druckbegrenzer trennt, wobei an dem zweiten Ende des Kolbens ein Betätigungselement angeordnet ist, der dadurch weitergebildet ist, daß die Wirkfläche des Ventils im ersten Raum kleiner ist als die Wirkfläche des Betätigungselements im ersten Raum.This task is solved by a pressure limiter, especially for brake systems from Motor vehicles with a piston arranged in the housing of the pressure limiter the first end of which a valve is arranged, the valve being designed such that it separates a first space in the pressure limiter from a second space in the pressure limiter, wherein an actuating element is arranged at the second end of the piston, which thereby is further developed that the effective area of the valve in the first space is smaller than that Effective area of the actuating element in the first room.
Durch diese Maßnahme erfährt der Kolben bzw. das Ventil im geschlossenen Zustand beim Ansteigen des Primärdrucks eine zusätzliche Schließkraft, da die Fläche, auf die im ersten Raum der Druck bzw. Primärdruck drückt, am Betätigungselement größer ist als am Ventil. Die so entstehende zusätzliche Anpassung des Ventiltellers beispielsweise an einen Begren zersitz macht es im wesentlichen unmöglich, daß die am Eingang des Druckbegrenzers an kommenden Druckspitzen über das Ventil in den Sekundärkreis, d. h. zum zweiten Raum, ge langen.As a result of this measure, the piston or the valve experiences in the closed state when Increasing the primary pressure an additional closing force, since the area on the first Space that presses the pressure or primary pressure is greater on the actuating element than on the valve. The resulting additional adjustment of the valve plate, for example, to a limit Zersitz essentially makes it impossible for the pressure limiter to enter pressure peaks coming via the valve into the secondary circuit, d. H. to the second room, ge long.
Unter Wirkfläche wird im Rahmen dieser Erfindung insbesondere diejenige Fläche verstanden, auf die ein Druck ausgeübt werden kann, so daß sich eine Kraft auf den Kolben in die Bewegungsachse des Kolbens ergeben kann. Ein Raum ist im Rahmen dieser Erfindung insbesondere ein Teil des Druckbegrenzers, in dem Druckluft vorhanden sein kann.Within the scope of this invention, the active surface is in particular that surface understood, on which a pressure can be applied so that a force on the piston in the axis of movement of the piston can result. A room is within the scope of this invention in particular a part of the pressure limiter in which compressed air can be present.
Eine Verringerung der Möglichkeit des Durchlassens von Druckspitzen wird dann erreicht, wenn die Summe der auf das Betätigungselement und das Ventil wirkenden Kräfte eine Kraft ergibt, die zu einem Schließen des Ventils führt, wobei insbesondere eine Erhöhung des Drucks im Primärkreis bzw. im ersten Raum zu einer Erhöhung dieser Kraft führt.A reduction in the possibility of passing pressure peaks is then achieved when the sum of the forces acting on the actuator and the valve is a force results, which leads to a closing of the valve, in particular an increase in Pressure in the primary circuit or in the first room leads to an increase in this force.
Vorzugsweise trennt das Betätigungselement den ersten Raum von einem dritten Raum des Druckbegrenzers. Durch diese vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung ist eine besonders einfache Ausgestaltung des Druckbegrenzers möglich. Wenn vorzugsweise eine Feder vorge sehen ist, die eine Kraft auf die Wirkfläche des Betätigungselements im dritten Raum ausübt, ist eine Einstellbarkeit der Funktionsweise des Druckbegrenzers möglich. Vorzugsweise hält die Feder bei gleichem Druck in den Räumen das Ventil geschlossen, so daß beispielsweise erst bei einem Unterschreiten eines vorgebbaren Grenzdrucks im zweiten Raum das Ventil geöffnet wird. Vorzugsweise kann die Feder auch so ausgestaltet sein, daß das Ventil immer dann öffnet, wenn der dritte Raum belüftet wird.The actuating element preferably separates the first space from a third space Pressure limiter. This preferred embodiment of the invention makes it special simple design of the pressure limiter possible. If preferably a spring is featured see that exerts a force on the active surface of the actuating element in the third space, the functionality of the pressure limiter can be adjusted. Preferably holds the spring closed the valve at the same pressure in the rooms, so that for example the valve only when the pressure drops below a predefinable limit pressure in the second room is opened. Preferably, the spring can also be designed so that the valve always then opens when the third room is ventilated.
Wenn vorzugsweise der erste Raum und der dritte Raum über eine insbesondere verschließ bare Bohrung miteinander verbindbar sind, ist ein wenig Anschlüsse benötigender Druck begrenzer realisierbar. Vorzugsweise umfaßt die Bohrung wenigstens teilweise eine Drossel.If preferably the first room and the third room are closed in particular bare hole can be connected to each other, is a little connection pressure limiter realizable. The bore preferably at least partially comprises a throttle.
Wenn vorzugsweise der Druckbegrenzer wenigstens ein Kunststoffteil, insbesondere wenigstens eine Kunststoffhülse, umfaßt, wird das Regelverhalten durch geringe Reibein flüsse sehr positiv beeinflußt. Dies liegt darin begründet, daß derartige Kunststoffhülsen sich durch sehr gute Gleiteigenschaften auszeichnen. Vorzugsweise umfaßt das Kunststoffteil Po lytetrafluoräthylen (Teflon).If preferably the pressure limiter has at least one plastic part, in particular comprises at least one plastic sleeve, the control behavior is due to low friction flows influenced very positively. This is because such plastic sleeves are are characterized by very good sliding properties. Preferably, the plastic part includes Po lytetrafluoroethylene (Teflon).
Vorzugsweise besteht der Druckbegrenzer im wesentlichen aus Kunststoff. Durch diese vor zugsweise Ausgestaltung des Druckbegrenzers ist ein leichter Druckbegrenzer realisierbar.The pressure limiter preferably consists essentially of plastic. Through this before In addition to the configuration of the pressure limiter, a light pressure limiter can be implemented.
Vorzugsweise ist das Ventil ein Schiebeventil. Unter Schiebeventil wird im Rahmen dieser Erfindung insbesondere auch ein Kolbenventil verstanden. Wenn vorzugsweise das Ventil ein Sitzventil, insbesondere ein Einsitzventil, ist, ist eine besonders hohe Dichtigkeit gegenüber Druckspitzen realisierbar. The valve is preferably a slide valve. Under sliding valve is under this Invention also understood in particular a piston valve. If preferably the valve on Seat valve, in particular a single seat valve, is particularly tight against Pressure peaks can be realized.
Wenn vorzugsweise das Ventil mit dem Kolben einstückig ausgebildet ist, ist eine schnelle Montage möglich. Wenn vorzugsweise das Betätigungselement mit dem Kolben einstückig ausgebildet ist, ist auch eine schnelle Montage möglich.If the valve is preferably formed in one piece with the piston, it is quick Assembly possible. If preferably the actuator with the piston in one piece trained, quick assembly is also possible.
Vorzugsweise ist das Ventil wenigstens teilweise gummiert, so daß insbesondere eine hohe Dichtigkeit in ml/min-Bereich gegeben ist. Das Ventil und/oder das Betätigungselement können auch mit dem Kolben lösbar fixierbar ausgestaltet sein, insbesondere vorzugsweise durch eine Schraubenverbindung.The valve is preferably at least partially rubberized, so that in particular a high one Tightness is given in the ml / min range. The valve and / or the actuator can also be designed to be releasably fixable with the piston, particularly preferably through a screw connection.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des des allgemeinen Erfindungs gedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exem plarisch beschrieben, auf die im übrigen bzgl. der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:The invention will hereinafter be described without limitation of the general invention thought exem by means of exemplary embodiments with reference to the drawings Plarically described, to the rest regarding the revelation of all in the text not further Explained details according to the invention is expressly referenced. Show it:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Druckbegren zers, und Fig. 1 is a schematic sectional view of a Druckbegren zer according to the invention, and
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Druckbegrenzers gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. Fig. 2 is a schematic sectional view of a pressure limiter according to another embodiment of the invention.
In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder entsprechende Teile mit denselben Be zugszeichen bezeichnet, so daß auf eine erneute Vorstellung verzichtet wird und lediglich die Abweichungen der in diesen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert werden.In the following figures, the same or corresponding parts with the same loading Zugszeichen referred, so that there is no renewed performance and only the Deviations of the embodiments shown in these figures compared to the first embodiment will be explained.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der vor liegenden Erfindung. Es ist ein Druckbegrenzer in Fig. 1 dargestellt, der einen Versorgung sanschluß 10 aufweist, in den ein Primärdruck einer Druckluftversorgung in einen ersten Raum 11 geführt werden kann. Der Primärdruck im ersten Raum 11 drückt auf sämtliche Elemente dieses ersten Raums, d. h. auf Teile des Gehäuses 15, auf den Kolben 12 und auf Wirkflächen 30 und 32 des Ventils 13 und des Betätigungstellers 14. Die Kräfte, die aufgrund der Druckausübung auf den Kolben 12 angewendet werden, heben sich auf. Gesetzt den Fall, keine weiteren Kräfte würden wirken, würde das Ventil 13 über die Gummierung 23 an die rechts von dem Ventil angedeuteten Gehäuseteile andrücken, da aufgrund der größeren Wirk fläche 32 des Betätigungstellers 14 im ersten Raum 11 im Verhältnis zur Wirkfläche 30 des Ventils 13 im ersten Raum 11 die Kraft, die nach rechts in der Fig. 1 wirkt, größer ist als die Kraft, die in der Fig. 1 nach links wirkt. Die unterschiedlich großen Wirkflächen 30 und 32 sollen durch die dargestellten Durchmesser D und d angedeutet werden, wobei hier davon auszugehen ist, daß die Fläche, die den Querschnitt des Kolbens 12 ausmacht, jeweils von den jeweiligen Wirkflächen 30, 32 abzuziehen ist. Fig. 1 shows a schematic sectional view of a first embodiment of the prior invention. A pressure limiter is shown in FIG. 1, which has a supply connection 10 into which a primary pressure of a compressed air supply can be led into a first space 11 . The primary pressure in the first space 11 presses on all elements of this first space, ie on parts of the housing 15 , on the piston 12 and on active surfaces 30 and 32 of the valve 13 and the actuating actuator 14 . The forces that are applied to the piston 12 due to the application of pressure cancel each other out. Assuming the case that no further forces would act, the valve 13 would press on the rubber parts 23 to the housing parts indicated to the right of the valve, since due to the larger active surface 32 of the actuating actuator 14 in the first space 11 in relation to the active surface 30 of the valve 13 in the first space 11, the force acting to the right in FIG. 1 is greater than the force acting to the left in FIG. 1. The differently sized active surfaces 30 and 32 are to be indicated by the diameters D and d shown, it being assumed here that the surface that makes up the cross section of the piston 12 is to be subtracted from the respective active surfaces 30 , 32 .
Der Druckbegrenzer umfaßt ferner einen Ausgang 16 zu einem Sekundärkreis und entspre chend einen zweiten Raum 17. Der Luftdruck, der im zweiten Raum 17 vorherrscht, drückt auf die Wirkfläche 31 des Ventils 13 im zweiten Raum 17. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Schraubverbindung des Ventils 13 bzw. eines Ventiltellers auf dem Kolben 12 ange deutet.The pressure limiter further comprises an output 16 to a secondary circuit and accordingly a second room 17th The air pressure that prevails in the second space 17 presses on the active surface 31 of the valve 13 in the second space 17 . In this embodiment, a screw connection of the valve 13 or a valve plate on the piston 12 is indicated.
Der Druckbegrenzer weist ferner in einem dritten Raum 18 eine Feder 19 auf, die über eine Einstellschraube 21 bzgl. der Vorspannung einstellbar ist. Es ist ferner eine Entlüftung 22 vorgesehen, mittels der Druckluft aus dem dritten Raum 18 entlüftet werden kann. Je nach eingestellter Vorspannung der Feder 19 unterstützt diese das Öffnen des Ventils 13 bzw. das Schließen des Ventils 13. Je nach Anwendungsfall und herrschenden Drücken in den Räumen 11, 17 und 18 kann die Feder 19 auf die Wirkfläche 33 des Betätigungstellers 14 im dritten Raum 18 drückend einwirken oder ziehend. Wird ein gleicher Druck in den drei Räumen 11, 17 und 18 angenommen, würde das Ventil 13 nur dann öffnen, wenn die Feder 19 den Betäti gungsteller 14 nach links drücken würde. Bei einer ziehenden Feder 19 wäre das Ventil 13 in diesem Fall geschlossen. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine drückende Feder 19 bevor zugt.The pressure limiter also has a spring 19 in a third space 18 , which can be adjusted with respect to the prestressing by means of an adjusting screw 21 . A vent 22 is also provided, by means of which compressed air can be vented from the third room 18 . Depending on the set preload of the spring 19 , this supports the opening of the valve 13 or the closing of the valve 13 . Depending on the application and prevailing pressures in rooms 11 , 17 and 18 , the spring 19 can act or pull on the active surface 33 of the actuating actuator 14 in the third room 18 . If an equal pressure in the three rooms 11 , 17 and 18 is assumed, the valve 13 would only open if the spring 19 would push the actuator 14 to the left. With a pulling spring 19 , the valve 13 would be closed in this case. In this embodiment, a pressing spring 19 is before given.
Das Ventil 13, das mit einer Gummierung 23 versehen ist, weist eine relativ hohe Dichtigkeit im ml/min-Bereich bei durchschnittlichen Drücken von 8,5 bar auf. Der Betätigungsteller 14 ist mit einer Dichtung 20 gegenüber dem Gehäuse 15 abgedichtet.The valve 13 , which is provided with a rubber coating 23 , has a relatively high tightness in the ml / min range at average pressures of 8.5 bar. The actuator plate 14 is sealed with a seal 20 relative to the housing 15 .
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in schematischer Querschnittsdarstellung. Anstelle eines Sitzventils ist hier ein Kolbenventil oder Schiebeventil 13 dargestellt. Dieses ist über eine Dichtung 24 gegenüber dem Gehäuse 15 abgedichtet. Fig. 2 shows another embodiment of the present invention in a schematic cross-sectional view. Instead of a seat valve, a piston valve or slide valve 13 is shown here. This is sealed against the housing 15 by a seal 24 .
Zur Berechnung bzw. Dimensionierung des Druckbegrenzers wird ein auf dem einschlägigen Gebiet tätiger Fachmann ohne weiteres die entsprechenden Größen, Flächen und Federkräfte bestimmen können. Hierzu ist die Summe der auf die jeweiligen beweglichen Elemente des Druckbegrenzers wirkenden Kräfte zu berechnen. Diese Kräfte sind insbesondere eine Kraft, die auf den Ventilteller von links, d. h. vom Sekundärkreis auf das Ventil wirkt, die Kraft, die auf die Wirkfläche des Ventils im ersten Raum wirkt, die Kraft, die auf die Wirkfläche des Betätigungstellers im ersten Raum wirkt, die Kraft, die auf die Wirkfläche des Betätigungs tellers im dritten Raum wirkt, und die Federkraft. Die auf die Flächen wirkenden Kräfte sind durch die jeweiligen Drücke in den Räumen und die jeweiligen Flächen selbst bestimmt. Die Kraft der Feder ist durch die Auslenkung der Feder und der Federkonstanten bestimmt. Die Summe dieser Kräfte ist so einzustellen, daß bei einer Druckspitze im Primärkreis eine schon auf das Gesamtsystem wirkende Kraft, die das Ventil geschlossen hält, erhöht wird. To calculate or dimension the pressure limiter, use the relevant A person skilled in the art can readily determine the corresponding sizes, areas and spring forces can determine. For this purpose, the sum of the respective moving elements of the To calculate the pressure limiter acting forces. These forces are especially a force that on the valve plate from the left, d. H. acts on the valve from the secondary circuit, the force that acts on the effective area of the valve in the first space, the force acting on the effective area of the Actuator in the first room acts, the force acting on the surface of the actuation plates in the third room, and the spring force. The forces acting on the surfaces are determined by the respective pressures in the rooms and the respective areas themselves. The The force of the spring is determined by the deflection of the spring and the spring constant. The The sum of these forces is to be set so that a pressure spike in the primary circuit is sufficient force acting on the overall system that keeps the valve closed is increased.
1010
Versorgungsanschluß
supply terminal
1111
erster Raum
first room
1212
Kolben
piston
1313
Ventil
Valve
1414
Betätigungsteller
actuating plate
1515
Gehäuse
casing
1616
Ausgang
output
1717
zweiter Raum
second room
1818
dritter Raum
third room
1919
Feder
feather
2020
Dichtung
poetry
2121
Einstellschraube
adjustment
2222
Entlüftung
vent
2323
Gummierung
gumming
2424
Dichtung
poetry
3030
Wirkfläche des Ventils im ersten Raum
Effective area of the valve in the first room
3131
Wirkfläche des Ventils im zweiten Raum
Effective area of the valve in the second room
3232
Wirkfläche des Betätigungstellers im ersten Raum
Effective area of the actuator in the first room
3333
Wirkfläche des Betätigungstellers im dritten Raum
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