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Steuereinrichtung mit zwei gleichachsigen Einzelventilen Die Erfindung
betrifft eine Steuereinrichtung mit zwei gleichachsig angeordneten, durch Federdruck
in Schließstellung gehaltenen, von einer Seite des Ventils aus zu betätigende Einzelventilen
zur Steuerung je eines Druckmittelverbrauchers mit einer übertragung der Betätigungskraft
zwischen beiden Einzelventilen durch einen Stößel.
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Bei einer bekannten derartigen Steuereinrichtung liegen die beiden
Einzelventile in Tandemanordnung hintereinander und sind durch einen seitlich von
der gemeinsamen Längsachse der Einzelventile liegenden Stößel miteinander derart
verbunden, daß nach Betätigung des ersten Einzelventils dieses mit einem Bauteil
an dem seitlich liegenden Stößel in Anlage kommt und den Stößel so mitnimmt, daß
er nach Anlage am zweiten Einzelventil dieses mitnimmt, um ein schnelles Schließen
der Einzelventile sicherzustellen. Bei dieser bekannten Anordnung besteht zwangläufig
ein Spiel zwischen den Mitnehmerteilen der beiden Einzelventile und dem Stößel,
so daß zuerst das erste Ventil geöffnet und dann über den Stößel erst das zweite
Ventil mitgenommen wird. Dadurch ist keine gleichförmige Betätigung der Ventile
möglich, wodurch derartige Ventile in einer ganzen Reihe von Anwendungsgebieten,
z. B. zur Zweikreisbremsbetätigung bei Fahrzeugen nicht voll geeignet sind.
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Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine derartige
Steuereinrichtung zu schaffen, bei der durch Betätigung von einer Seite des Ventils
unabhängig vom Bearbeitungsspiel und Verschleiß, z. B. in den elastischen Dichtungen,
eine genau gleichzeitige Betätigung beider Ventile möglich ist.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Stößel in
Ruhestellung an beiden Ventilen anliegt und das Widerlager des von der Betätigungskraft
abgelegenen Einzelventils in Richtung auf den Stößel unter Druck einer Feder steht.
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Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung wird der Stößel durch die auf
das Widerlager des von der Betätigungskraft abgelegenen Ventils wirkende Feder in
Anlage an den Mitnehmerteilen beider Einzelventile gehalten, so daß bei Betätigen
des ersten Ventils dessen Öffnungsbewegung unmittelbar und ohne Verzögerung auf
das zweite Einzelventil übertragen wird.
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Um einen einfachen platzsparenden Aufbau des Ventils insbesondere
im Hinblick auf die Anordnung der erforderlichen Strömungsdurchgänge zu ermöglichen,
weisen vorzugsweise die Einzelventile in Schließrichtung gegen am Gehäuse feste
Sitze federbelastete Verschlußteile auf, die durch einen hohlen Stößel geöffnet
werden, dessen hohles Innere als Druckmittel- bzw. Entlastungsleitung dient.
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Um eine einwandfreie Rückstellung nach Betätigung zu erreichen, sind
die Stößel vorzugsweise in Öffnungslichtung durch eine Feder vorgespannt. Um eine
zusätzliche Entlastungsleitung für den abflußseitigen Raum insbesondere des der
Betätigungskraft zugewandten vorderen Einzelventiles und eine konstruktive Vereinfachung
zu erreichen, kann auch das vordere Verschlußteil hohl sein, wobei vorzugsweise
der Stößel durch dieses hohle Verschlußteil verläuft.
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Um auch seitliche Toleranzen auszugleichen und eine einwandfreie Zentrierung
sicherzustellen, kann der Stößel stirnseitig abgerundet sein und in entsprechende
Pfannen an den Betätigungselementen angreifen.
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Durch diese erfindungsgemäße Anordnung der Betätigungsstößel für beide
Einzelventile mit der mechanischen Betätigungseinrichtung wird ein Kräfteausgleich
zwischen den gegeneinanderwirkenden Betätigungsfedern der Stößel und den Rückstellfedern
der Verschlußteile derart erreicht, daß eine Addition der Reaktionsdrücke erfolgt,
so daß die Betätigung sehr feinfühlig wird und insbesondere für die Verwendung in
Kraftfahrzeugbremsanlagen besonders geeignet ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Das Steuerventil nach der Erfindung wird im allgemeinen in einem Zweikreisbremssystem
1 benutzt, welches zwei getrennte Bremszweige 2 und 3 aufweist. Zu dem Zweig 2 gehört
ein Druckbehälter 4,
der über eine Leitung 6 an das Steuerventil
5 ange-
schlossen ist. Das Steuerventil s hat zwei getrennte Auslaßöffnungen,
und eine Betätigungsleitung 7 stellt die Verbindung von einem der Auslässe mit einer
Bremskammer 8 her, die auf einen Bremshebel 9 wirkt. Der Zweig 3 enthält einen Druckbehälter
10, der mit dem Ventil 5 über eine Leitung 11 verbunden ist. Eine weitere Leitung
12 verbindet den anderen Auslaß des Steuerventils mit einer zweiten Bremskammer
13, die auf einen Bremshebel 14 wirkt. Ein Kompressor 15 steht mit den Vorratsbehältern
4 und 10 über Leitungen 16 und 17 in Verbindung.
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Das Ventil 5 besitzt ein aus zwei Teilen 18, 18a zusammengesetztes
Gehäuse. Die Gehäuseteile 18, 18 a sind stirnseitig an der Verbindungsplatte 19
mit Schrauben 21 befestigt. Die Verbindungsplatte 19 hat eine axiale Durchgangsbohrung
22, die durch eine Querbohrung 23 mit der Außenkante der Platte in Verbindung steht.
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Der Abschlußdecke122 ist an der oberen Stirnseite des Gehäuses 18
mit Schrauben 24 befestigt und weist eine axiale Durchgangsbohrung 25 auf.
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Die Gehäuseteile 18, 18a haben koaxiale Bohrungen 26 und 26 a sowie
Gegenbohrungen 27, 27 a, zwischen denen die radialen Gehäusewände 28, 28 a liegen;
die Bohrungen 26, 26a bilden Einlaßkammern und die Gegenbohrungen 27, 27 a Auslaßkammern,
die mit Einlaßöffnungen 29, 29a bzw. Auslaßöffnungen 30, 30 a in Verbindung stehen.
Verbindungsdurchlässe 31, 31a verlaufen axial durch die Gehäusewandungen 28, 28a
zwischen den Bohrungen 26, 26a und den Gegenbohrungen 27, 27a. Ventilsitze
32, 32a sind an den Wänden 28, 28a gegenüber den Bohrungen 26, 26a um die Verbindungsdurchlässe
31, 371a angebracht.
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Ventilführungen 33, 33 a sind im unteren Ende der Bohrungen 26 bzw.
26a untergebracht und liegen normalerweise an je einem Sprengring an, der am unteren
Ende der Bohrungen in einer Nut 34 bzw. 34 a liegt. Die Ventilführungen 33,
33 a weisen Boh- , rungen 35, 35a auf, in welchen die Verschlußteile
36, 36a gleiten können und Dichtungen 37, 37a sowie 38, 38a sind in
den Ventilführungen 33, 33a gegen die Gehäusebohrungen 26, 26a bzw. die Verschlußteile
36 bzw. 36a vorgesehen. Die Verschluß- , teile 36, 36a besitzen axiale Abblasdurchlässe
39, 39a für die Gegenbohrungen 27, 27a. Die Abblasöffnung 39 steht über die Ventilführungsbohrung
35 und das untere Ende der Gehäusebohrung 26 sowie über die Querbohrung 23 in der
Verbindungsplatte 7.9 mit der Atmosphäre in Verbindung, während der Abblasdurchlaß
39a über die Ventilführungsbohrung 35a und das untere Ende der Gehäusebohrung
26 a mit der Atmosphäre verbunden ist. Verbreiterte Dichtköpfe 40, 40a befinden
sich an den Verschlußteilen 36, 36a und besitzen Dichtungsscheiben 41, 41a;
Ventilfedern 42, 42a liegen zwischen den Ventilführungen 33, 33a und den Dichtköpfen
40, 40a, welche die Ventilführungen 33, 33a gegen den jeweiligen Sicherungsring
in der Nut 34 bzw. 34a drükken und normalerweise die Ventildichtungen 41, 41a der
Dichtungsköpfe 40, 40a auf die Ventilsitze 32, 32a an den Gehäusewänden 28, 28a
pressen.
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Betätigungsteile 43, 43a liegen in den Gegenbohrungen 27,
27a und tragen Dichtungen 44, 44a zur Abdichtung mit den Gegenbohrungen.
Die Betätigungsteile 43, 43 a besitzen koaxiale Ansätze 45, 45 a
als hohle
Stößel zu den Gegenbohrungen 27, 27a
und den Verbindungsdurchlässen
31, 31a, an deren freien Enden Ventilsitze 46, 46a gebildet sind. Diese Ventilsitze
werden normalerweise durch Rückstellfedern 47, 47a in einem vorbestimmten Abstand
von den Ventildichtungen 41, 41a der Verschlußteile 36, 36a gehalten, die zwischen
den Betätigungsteilen 43,
43a und den Gehäusewänden 28, 28a liegen. Abblasdurchlässe
48, 48a befinden sich in den hohlen Stößeln 45, 45 a und erstrecken sich
koaxial durch die Ventilsitze 46, 46a hindurch. Die Abblasöffnungen 48, 48
a stehen in Verbindung mit axial fluchtenden Bohrungen 49, 49 a in den Betätigungsteilen
43, 43 a. Am Umfang der Betätigungsteile 43, 43 a befinden sich zwischen
deren oberen Enden und den Dich tungen 44, 44a Ausnehmungen 50,
50a, die über eine Anzahl von Querbohrungen 51, 51a mit den Kolbenbohrungen
49; 49a in Verbindung stehen. Ferner sind Auslässe52, 52a in den Gehäuseteilen
18, 18a im Bereich deren oberen Enden angebracht, die immer in Verbindung mit den
Ausnehmungen 50, 50a stehen. Zwischen den Schultern zwischen den Kolbenauslässen
48, 48 a und den Bohrungen 49, 49a liegen vorgespannte Druckfedern 53, 53a,
die über Widerlagerplatten 54, 54a in den Kolbenbohrungen durch Sprengringe in Nuten
55, 55a festgelegt sind. Pfannen 56, 56a liegen gleitfähig in der
Abschlußbohrung 25 bzw. in der Bohrung 22 der Verbindungsplatte 19 und liegen an
den Widerlagerplatten 54, 54 a der Einzelventile 43, 43 a auf. Ein
Stößel 57 liegt zwischen der Widerlagerplatte 54 und der Pfanne 56a. Der
Stößel ragt in axialer Richtung durch die Bohrung 49 und durch den Auslaß 48 des
Kolbens 43 hindurch und verläuft koaxial zu dem Verbindungsauslaß 31, der Auspufföffnung
39 des Verschlußteiles 36 und zu dem unteren Ende der Gehäusebohrung 26.
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Beim Betrieb des Steuerventils 5 in dem System 1 wird von dem Bedienungsmann
von Hand eine Kraft auf die Pfanne 56 ausgeübt, die von der Widerlagerplatte 54
über die Druckfeder 53 auf den Kolben 43 und über den Stößel 57 auf die Pfanne
56a und von da über die Widerlagerplatte 54 a und die Druckfeder
53 a auf den Kolben 43 a wirkt.
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Die Gegenkräfte, die von dem Druckmittel bei Betätigung in den Auslaßkammern
27, 27a erzeugt werden und auf die effektiven Bereiche der Kolben 43, 43 a einwirken,
sind praktisch gleich groß und wirken zusätzlich gegen die aufgewendete Kraft. Mit
anderen Worten, die Reaktionskraft auf den Kolben 43 wird mit Hilfe der Druckfeder
53 auf die Widerlagerplatte 54 und die Pfanne 56 indirekter Gegenwirkung zu der
aufgewendeten Kraft überträgen, und die Reaktionskraft auf den Kolben 43 a wird
über die Druckfeder 53 a, die Widerlagerplatte 54 a, die Pfanne
56a und das Verbindungsstück auf die Widerlagerplatte 54 und die Pfanne 56
gegen die aufgewendete Kraft übertragen. Sind nun die Reaktionskräfte gleich der
von Hand ausgeübten Kraft, dann bewegen sich die Kolben 43, 43 a gemeinsam und gegen
die Kraft der Federn 53, 53 a nach oben, so daß die Einzelventile 36, 36a sich zusammen
bis zur Berührung mit den Ventilsitzen 32, 32a an den Gehäusewänden 28, 28
a bewegen, wobei die Ventilfedern 42, 42a und die Kolben-Ventilsitze 46, 46a in
Berührung mit den Einzelventilen 36, 36a stehen.
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Ist die gewünschte Bremskraft erreicht, dann wird die von Hand ausgeübte
Kraft von der Pfanne 56 weggenommen, und die Reaktionskräfte, die auf die
Kolben
43, 43 a zusammen mit den Druckkräften der Rückstellfedern 47, 47 a einwirken, bewegen
die Kolben 43, 43 a nach oben in ihre ursprünglichen Ausgangsstellungen in den Gehäuseteilen
18, 18 a, während die Druckfedern 53, 53 a die Widerlager 54, 54 a
in
ihre ursprünglichen Ausgangsstellungen zurückführen.
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Diese Aufwärtsbewegung der Kolben 43, 43 a trennt die Kolbenventilsitze
46, 46a von den Verschlußteilen 36, 36a, um die Abblasöffnungen 39, 39
a und 48, 48 a zu öffnen und die Abblasöffnungen 27, 27 a mit der
Umgebungsluft zu verbinden. Auf diese Weise wird die Bremskraft der zu der Bremskammer
8 gehörigen Bremse weggenommen, aber auch die Reaktionskraft auf den Kolben 43 infolge
der Wegnahme des Druckmittels aus der Bremskammer 8 durch die Betriebsleitung 7,
den Auslaß 30, die Auslaßkammer 27, die Abblasöffnung 48, die Kolbenbohrung 49 und
den Kolbenquerdurchlaß und die Nuten 51 und 50 bis zu der Auslaßöffnung 52 in dem
Gehäuse 18. Der Druck des strömenden Mediums kann auch aus der Auslaßkammer 27 durch
die Auslaßöffnung 39 in dem Verschlußteil 36, das untere Ende der Gehäusebohrung
26 und den Querdurchlaß 22 in der Verbindungsplatte 19 entspannt werden. Gleichzeitig
wird auch die hydraulische Energie der zu der Bremskammer 13 gehörigen Radbremse
weggenommen, und die auf den Kolben 43 einwirkende Reaktionskraft wird ihrerseits
dadurch aufgehoben, daß das Druckmittel aus der Bremskammer durch die Betriebsleitung
12, die Auslaßöffnung 30 a, die Auslaßkammer 27 a, den Auslaßdurchgang
48 a in dem Kolben 43 a, die Kolbenbohrung 49a und die quer verlaufende Kolbenbohrung
sowie die Nuten 51 a und 50 a in die Auslaßöffnungen 52 a in
dem Gehäuse 18 a abströmt.
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Fällt irgendeiner der beiden Zweige 2 oder 3 aus und fällt dadurch
der Überdruck in einem der beiden Vorratsbehälter 4 oder 10 ab, dann bewegt die
Betätigungskraft die Kolben 43, 43 a im Sinn einer Bewegung der Verschlußteile 36,
36a. Der Überdruck wird aber dann in dem intakten der beiden Zweige hergestellt,
um die mit diesem in Verbindung stehende Bremskammer zu betätigen. Der so hergestellte
Überdruck wirkt auf den effektiven Bereich des Kolbens 43 oder 43 a, um eine Reaktionskraft
zu erzeugen, die der angelegten Kraft entgegengesetzt gerichtet ist. Dabei entsteht
kein toter Gang oder kein zusätzlicher Fußhebelhub, wenn einer der beiden Zweige
2 oder 3 ausfällt. Die gegen die angelegte Kraft übertragene Reaktionskraft ist
praktisch halb so groß wie diejenige Kraft, die während des normalen Betriebs des
Steuerventils 5 übertragen wird.