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Die Erfindung betrifft ein druckmittelbetätigtes Steuerventil, insbesondere
für die Regelanlage zur Niveauregulierung von Kraftfahrzeug-Öl-Luftfederungen, dessen
Stellglied aus einem von einer Störgroße über Federmittel betätigten Kolbenschieber
besteht, welcher die Verbindung einer zum Verstellglied führenden Steuerleitung
entweder mit dem Druckanschluß oder mit dem Rücklauf steuert und welchem eine druckabhängige
Rastvorrichtung zugeordnet ist.
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Steuerventile für die Niveauregulierung der obengenannten Federungen
haben den Nachteil, daß sie beim Übergang aus der Füllstellung in die Entleerungsstellung
manchmal gewissermaßen hängenbleiben. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn der eingeleitete
Stellimpuls an sich schon nicht groß ist und wenn der Gegendruck aus den Verstellgliedern
der Fahrzeugfederung infolge der Drosselwirkung an den Steuerkanten nicht schnell
genug abgebaut werden kann. Dies kann sogar zu einem eine gewisse Zeit dauernden
stationären Schwebezustand führen. In diesem Zustand arbeitet nun die Pumpe gegen
den Drosselwiderstand an den Steuerkanten. Es wird daher unnötig Leistung verbraucht.
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Andererseits sind durch die deutschen Auslegeschriften 1179 067 und
1116 954 Steuerventile der eingangs genannten Art bekanntgeworden. Bei der erstgenannten
Anordnung wird die Raste durch einen quer in den Kolbenschieber eingreifenden Stift
gebildet, der durch Federkraft im Eingriff gehalten und durch Druckaufbau ausgerückt
wird. Diese Einrichtung ist als Sicherheitsmaßnahme gedacht. Sie ist für den hier-speziell
interessierendenAnwendungsfäll vom Prinzip her ungeeignet. Bei der zweitgenannten
Einrichtung handelt es sich um, einen über ; einen Zahntrieb von Hand verstellbaren
Steuerschieber eines Servomotors. Dem Zahntrieb ist für jede Betriebsstellung eine
federbelastete Rastvorrichtung zugeordnet. Der Schieber kann durch den Druckaufbau
im Servomotor entgegen dieser Federkraft aus einer bestimmten Stellung in eine andere
Schaltstellung umgeschaltet werden. Auch dies ist eine ganz andere Aufgabenstellung.
Dieser Steuerschieber ist hier auch nicht anwendbar. In beiden Fällen ist übrigens
die Sperrkraft der Rastvorrichtung allein von der Federkraft abhängig.
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Die Eifindung hat zur Aufgabe, die geschilderten Nachteile zu vermeiden
und einen Steuerschieber zu schaffen, der beim Übergang aus der Füllstellung in
die Entleerungsstellung schnell einen ausreichend großen Querschnitt freigibt.
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Sie löst diese Aufgabe bei den eingangs genannten Ventilen dadurch,
daß die Rastvorrichtung in ihrer Sperrstellung durch eine zumindest teilweise vom
Arbeitsdruck erzeugte Sperrkraft gehalten ist, die zum Übergang des Steuerschiebers
aus der Füllstellung in die Entleerungsstellung durch die Störkraft am Steuerschieber
überwunden werden muß, und daß die Rastvorrichtung nach Überwindung der Sperrkraft
selbstätig zumindest von dem druckabhängigen Teil der Sperrkraft entlastbar ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird der Vorteil erreicht, daß
die Störgröße zunächst einmal bis auf einen bestimmten Betrag wachsen muß, ehe überhaupt
der Steuerschieber eine Bewegung ausführt. Ist diese Größe dann erreicht, so öffnet
er - wegen des selbsttätigen Abbaus der Sperrkraft -um einen größeren Betrag, d.
h., er bewegt sich um eine etwas größere Strecke, so daß an seinen Steuerkanten
keine Drosselwirkung mehr auftreten kann.
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Die Erfindung bevorzugt eine Lösung, wonach als Rastvorrichtung im
Kolbenschieber ein Ventil angeordnet ist, dessen federbelastetes Verschlußteil beim
Übergang. des Kolbenschiebers aus der Füll- in die Entleerungsstellung durch einen
unbewegbaren Stößel von seinem Sitz abhebbar ist, und der das Verschlußteil aufnehmende
Ventilraum durch eine erste Drosselöffnung mit dem Druckanschluß der hinter dem
Ventilsitz liegende Raum durch eine zweite Drosselöffnung mit dem Rücklauf in ständiger
Verbindung steht. Dadurch wird eine baulich außerordentlich einfache Anordnung und
auch der Vorteil erzielt, daß die auf das Verschlußteil wirkende Feder nicht zu
groß bemessen werden muß. Ferner braucht die gesamte Schließkraft des Ventils nicht
durch äußere Mittel auf den jeweiligen Druck eingestellt zu werden.
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Dabei erscheint es zweckmäßig, wenn nach einem weiteren Erfindungsgedanken
- die erste Drosselöffnung im Querschnitt kleiner ausgeführt wird als die zweite
Drosselöffnung, damit Druckstauungen im Ventilraum vermieden werden können.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung des Steuerventils hat zunächst zur
Folge, daß die Schließkraft des kleinen im Kolbenschieber befindlichen Ventils abhängig
ist von dem jeweiligen Druckniveau am Kolbenschieber, d. h., -die Ventilfeder für
das Verschlußteil kann sehr klein ausgeführt werden. Die Größe der Schließkraft
am Ventil - welche die Sperrkraft der Rastvorrichtung bildet - richtet sich insgesamt
gesehen nach dem am Steuerventil herrschenden Druck. Diese Kraft wiederum bricht
nach Öffnen des Ventils sofort bis auf den kleinen durch die Feder dargestellten
Rest zusammen. Dadurch bewegt sich der Kolbenschieber um einen relativ großen Weg,
d.. h., er kann nicht an den Steuerkanten mit der bereits geschilderten nachteiligen
Wirkung h'ängenbleiben.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
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Einzelheiten der Erfindung zeigt das Ausführungsbeispiel der Zeichnung,
und zwar zeigt F i g.1 einen Längsschnitt durch ein Steuerventil und F i g. 2 einen
um 90° versetzten weiteren Längsschnitt durch dasselbe Steuerventil.
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Nach den F i g. 1 und 2 ist in einem Gehäuse 10 eine Durchgangsbohrung
11 angeordnet, die an einem Ende durch einen Verschlußstopfen 12 druckdicht abgeschlossen
ist. In diese Durchgangsbohrung 11 mündet ein Druckanschluß 13, der von einer Pumpe
oder einem Druckspeicher kommt. Ferner mündet in die Durchgangsbohrung 11 ein Anschluß
14, der zum Verstellglied, d. h. also z. B. zum Federbein eines Kraftfahrzeuges
führt, sowie noch ein Anschluß 15, der zum Steuerventil der anderen Achse bzw. zum
Vorratsbehälter zurückführt, und schließlich noch ein Anschluß 16, der ebenfalls
in den Vorratsbehälter druckentlastet ist. In der Durchgangsbohrung 11 ist ein Kolbenschieber
17 angeordnet, der mit einer Kolbenstange 18 eine Dämpfungsvorrichtung 19
durchdringt.
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Der Kolbenschieber 17 hat unter anderem einen Kolbenabschnitt 20,
dessen Steuerkante 21 den
Druckanschluß 13 steuert. Ein weiterer
Kolbenabschnitt 22 steuert mit seiner Steuerkante 23 den Rücklauf 16 zum Vorratsbehälter.
Der Kolbenabschnitt 20 geht in einen konischen Teil 24 über, mit dessen
Hilfe über einen Stößel 25 ein Rückschlagventil 26 in der Leitung 14 zu den Federbeinen
der einen Achse gesteuert wird. Dieses Rückschlagventil 26 und die Art seiner
Steuerung sind jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Im Kolbenschieber 17 ist zentral ein Kugelventil 27 angeordnet, welches
als Rastvorrichtung dient. Zur Aufnahme dieses Kugelventils 27 dient eine zweistufige
Bohrung 28, die von dem dem Verschlußstopfen 12 zugekehrten Ende des Kolbenschiebers
17 in diesen hineingearbeitet ist. Im größeren Teil 29 dieser zweistufigen Bohrung
28 ist ein Einsatzstück 30 befestigt, welches den Ventilsitz 31 bildet. Dieses Einsatzstück
30 hat eine zentrale Bohrung 32, durch die ein Stößel 33 hindurchgreift, der am
Verschlußstopfen 12 befestigt ist.
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Im kleineren Teil 34 der zweistufigen Bohrung 28 ist eine Feder 35
angeordnet, welche die Kugel 36 als Verschlußteil auf den Ventilsitz 31 drückt.
Es leuchtet ein, daß die Kugel 36 dann von ihrem Sitz 31 abgehoben wird, wenn -
bei der Abwärtsbewegung des Kolbenschiebers 17 - der Stößel 33 die Kugel berührt.
Die Feder 35 ist naturgemäß nur schwach. Um sie zu verstärken und um eine vom Druck
abhängige Schließkraft zu erzeugen, ist der kleinere Teil 34 der Stufenbohrung 28
durch Querbohrungen 37 mit dem Ringspalt verbunden, der sich zwischen Durchgangsbohrung
11 und Kolbenschieber 17 befindet. Um 90° am Umfang gegenüber diesen Querbohrungen
37 versetzt befinden sich Längsschlitze 38 (F i g. 2), welche in der Füllstellung
- d. h. also in der oberen Stellung des Kolbenschiebers 17 - den Druckanschluß 13
mit dem Raum 39, d. h. also mit dem Anschluß 14 zu den Federbeinen verbinden.
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In der Füllstellung steht der Kolbenschieber 17 weiter oben, und die
Steuerkante 21 verschließt die Verbindung zwischen den Anschlüssen 13 und 15. Dagegen
verbinden die Längsschlitze 38 den Druckanschluß 13 mit dem Anschluß 14. Der Druck
hebt das Ventil 26 von seinem Sitz ab und strömt in die als Verstellglieder
dienenden Federbeine. Zugleich kriecht das Druckmittel durch den bereits erwähnten
Ringspalt zwischen der Durchgangsbohrung 11 und dem Kolbenschieber 17 aus dem Druckanschluß
13 auch in die Querbohrungen 37 hinein. Dadurch wirkt auf die Kugel 36 nunmehr neben
der Feder 35 auch der Druck.
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Wird nun der Kolbenschieber 17 durch einen Impuls in Richtung »Entleeren«,
d. h. also nach unten bewegt, so wirkt dieser Bewegung die soeben geschilderte Schließkraft
an der Kugel 36 entgegen. Der Bewegungsimpuls am Kolbenschieber 17 muß also
zunächst so weit anwachsen, daß er imstande ist, diese Schließkraft zu überwinden.
Erst wenn dies der Fall ist, erfolgt eine weitere Abwärtsbewegung des Kolbenschiebers
17 und die Kugel 36 wird durch den Stößel 33 von ihrem Sitz 31 abgehoben. In diesem
Moment wird aber durch die Bohrung 32 der Ventilraum vom Druck entlastet, so daß
einer Bewegung des Kolbenschiebers 17 nunmehr nur noch die schwache Feder 35 entgegenwirkt.
Das heißt also, der Kolbenschieber 17 macht eine gewissermaßen ruckartige weitere
Bewegung nach unten. Dadurch wird die Steuerkante 21 so weit nach unten verschoben,
daß an ihr keine Drosselwirkung mehr auftreten kann und die Pumpe entlastet ist.
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Nach F i g. 2 ist auf der Kolbenstange 18 am Steuerschieber 17 mit
zwei Hülsen 40 und 41 eine Membran 42 festgelegt. Zwischen den beiden Hülsen
40 und 41 sind rollbalgartige Dichtungselemente 43
eingeklemmt,
die außen in einem Deckelteil 44 festgehalten sind. Dieser Deckelteil besteht aus
zwei aneinander befestigten Blechteilen und ist mit seinem äußeren Rand durch eine
überwurfmutter 45 am Gehäuse 10 des Kolbenschiebers befestigt. Bei dieser
Befestigung werden gleichzeitig die wiederum rollbalgähnlich ausgebildeten Dichtungen
46 der Membran 42 festgelegt.
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Die Membran 42 besteht aus zwei Blechscheiben 47 und 48, die aneinandergelegt
sind. Dabei ist die Scheibe 48 an ihrem Außenrand felgenartig umgebördelt,
so daß die rollbalgartige Dichtung 46 zwischen den beiden Außenrändern der Scheiben
47 und 48 eingeklemmt werden kann. Die Scheibe 48
hat eine Ringwulst
49, die mit der Scheibe 47 zusammen einen Ringraum 50 bilden. In diesen Ringraum
münden von beiden Seiten Bohrungen 51, die in den Scheiben 47 und 48 zweckmäßigerweise
gegeneinander versetzt angeordnet sind. Diese Drosselbohrungen 51 bewirken die Dämpfung
der Bewegungen des Kolbenschiebers 17. Um zu verhindern, daß sich an der Membran
42 ein Druck aufbauen kann, ist der Raum 52 durch eine Längsbohrung 53 mit dem Rücklauf
16 verbunden. In der Bohrung 53 sind dabei weitere Drosselelemente angeordnet.