DE1650602B2 - Steuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil mit mehreren Kammern, die mit einer Druckmittelquelle, der Atmosphäre bzw. einem druckmittelgesteuerten Gerät verbunden sind.

Die US-PS 28 12 218 zeigt ein Steuerventil mit mehreren Kammern, welches derart arbeitet, daß bei Betätigen eines Pedales ein Hohlkolben, dessen eine Seite als Ventilsitz dient, gegen ein Ventilverschlußteil verschoben wird und das aus dem Hohlkolben und dem Ventilverschlußteil gebildete Auslaßventil schließt, wobei gleichzeitig ein zweites Ventilverschlußteil das mit dem ersten Ventilverschlußteil starr verbunden ist und mit einem zweiten Ventilsitz ein Einlaßventil bildet, vom zweiten Ventilsitz abgehoben wird, so daß von einer Druckmittelquelle über einen Einlaß, eine erste Ventilkammer und eine zweite Ventilkammer Druckmittel einem Verbraucher zugeführt wird. In dieser zweiten Kammer baut sich ein dem im Verbraucher herrschenden Druck entsprechender Druck auf. Wenn die Druckkraft in dieser Kammer größer wird als die Kraft des auf den an diese Kammer angrenzenden Kolben einwirkenden Federelementes, verschiebt sich der Kolben gegen die Kraft des Federelementes. Der zweite Ventilsitz legt sich an das zweite Ventilverschlußteil, so daß die Druckmittelzufuhr zum Verbraucher unterbrochen wird. Durch das Verschieben des Kolbens entspannt sich die zwischen diesem und dem ersten Ventilverschlußteil angeordnete Druckfeder, so daß der Hohlkolben und somit auch das Pedal eine gewisse Entlastung erfährt. Nachteilig ist bei diesem bekannten Steuerventil, daß die Steuerorgane gegen eine sich schnell verändernde Last, die von der Menge des eingesteuerten Druckmittels abhängig ist, bewegt werden müssen. Eine feinfühlige Regelung ist deshalb nicht möglich.

Die DE-AS 11 75 448 zeigt einen pneumatischen Kraftkompensator, dessen durch ein Wellrohr, einen Kopf und ein Zwischenstück gebildete Kammer über eine feste Drossel mit einer Druckmitteleinlaßkammer in Verbindung steht Bei Druckeinsteuerung in einen Verbraucher über den Einlaßkanal, Kammern sowie einen Kanal wird über die Drossel auch die eine s Kammer belüftet Bedingt durch die Drossel baut sich der Druck in dieser Kammer langsamer auf als in der anderen Kammer und somit auch im Verbraucher.

Die deutsche Patentschrift 8 86 991 zeigt ein Steuerventil dieser Art mit einem hohlen, federbelasteten Steuerkolben, dem ein Ventil zugeordnet ist, über das das druckmittelgesteuerte Gerät entlüftet bzw. mit über den Hohlkolben zugeführtem Druckmittel beaufschlagt werden kann, und der mit einem Membrankolben verbunden ist der eine zur Atmosphäre offene Kammer von der mit dem druckmittelgesteuerten Gerät verbundenen Kammer trennt

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuerventil zu schaffen, bei welchem die bei Betätigen des Ventils auf die Betätigungsglieder wirkenden Rückstellkräfte auf ein Minimum reduziert werden, um eine Regelung des Druckes in kleinen Schritten zu ermöglichen und bei dem bei der Umstellung von der Regelung eines zunehmenden Druckes auf die Regelung eines abnehmenden Druckes und umgekehrt die Hysteresis und die Reibungskräfte minimal sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ventil von dem mit dem Membrankolben verbundenen Steuerkolben getragen wird und sein Ventilverschlußteil von einem zweiten, mit einer Entlüftungsbohrung versehenen, ebenfalls hohlen, und mit einer Rückstellfeder belasteten Steuerkolben in die Offenstellung bewegbar ist und daß die mit dem druckmittelgesteuerten Gerät verbundene Kammer unterteilt und der zum druckmittelgesteuerten Gerät hin offene Teil dieser Kammer mit dem an die Membran angrenzenden Teil über eine Drossel verbunden ist

Durch das erfindungsgemäße Steuerventil wird durch das Druckmittel, welches bei Betätigung des Ventiles vom Vorratsbehälter zum Verbraucher strömt, gleichzeitig eine Kraft gebildet welche der auf die Betätigungsglieder wirkenden Rückstellkraft entgegensteht, so daß diese nur gegen eine gleichmäßige, vergleichsweise kleine Kraft bewegt werden müssen.
Beim Steuerventil gemäß der Erfindung wird durch die Unterteilung der Einlaßkammer in einen mit dem druckmittelgesteuerten Gerät verbundenen Kammerteil und einen an den Membrankolben angrenzenden Kammerteil sowie die Verbindung dieser Kammerteile über eine Drossel der technische Fortschritt gegenüber der Anordnung nach der US-Patentschrift 2812 218 erzielt, daß der Verbraucher über den Kammerteil schnell be- und entlüftet werden kann, der mit den Steuerorganen in Wirkverbindung stehende Membrankolben jedoch nur einem langsam über die Drossel in dem Kammerteil erfolgenden Druckaufbau und Druckabbau ausgesetzt ist was eine Regelung in kleinen Schritten ermöglicht. Hierin liegt der entscheidende Vorteil gegenüber diesem älteren Bremsventil.

Der Unterschied zwischen dem Kraftkompensator nach der DE-AS 11 75 448 und der Erfindung ist darin zu sehen, daß bei dem älteren Gerät durch Belüften der Kammer eine der über eine Stange, einen Kopf, das Wellrohr und einen Draht auf einen Steuerkörper einwirkenden Kraft entgegenstehende Kraft erzeugt wird, so daß der mit dem Kopf verbundene Steuerkörper demzufolge gegen eine ständig zunehmende Kraft bewegt werden muß. Dagegen wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung eine in Betätigungsrichtung des

Steuerkörpers auf die Membrane einwirkende Kraft erzeugt, wodurch der Steuerkörper und auch die Betätigungsglieder entlastet werden, so daß dieser Steuerkörper nur gegen eine gleichmäßige kleine Kraft bewegt werden muß und dadurch eine genaue und feinfühlige Regelung ermöglicht wird.

Das erfindungsgemäße Steuerventil ist nachstehend anhand der Zeichnung noch etwas näher veranschaulicht In dieser zeigt in rein schematischer Weise

F i g. 1 sinen senkrechten Schnitt durch das erfindungsgemäße Steuerventil in derjenigen Stellung, in welcher keine Einsteuerung des Druckmittels in das druckmittelgesteuerte Gerät erfolgt,

F i g. 2 einen Teilschnitt durch das erfindungsgemäße Steuerventil, bei welchem der in das druckmittelgesteuerte Gerät eingesteuerte Druck ein Maximum ist,

Fig.3 einen senkrechten Schnitt längs der Linie KII-III in F ig. Z

Das erfindungsgemäße Steuerventil besitzt ein Gehäuse 1, das aus den drei Teilen 2, 3 und 4 besteht, welche von herkömmlichen, in der Zeichnung nicht weiter dargestellten Mitteln, z. B. Schrauben und dergleichen, zusammengehalten werden. In dem Gehäuseteil 4 ist eine Bohrung 5 vorgesehen, in welcher ein Steuernocken 6 gelagert ist Dieser Steuernocken 6 wird von einem elektrischen Schaltmotor 7 (F i g. 3) über eine Welle 8 betätigt, welche sich durch den Gehäuseteil 4 hindurcherstreckt Der Steuernocken 6 steht mit einem Nockenstößel 9 im Kraftschluß, der in einem reibungsarmen Lager 10 gelagert ist. Mit dem Nockenstöße) 9 ist ein als Hohlkolben ausgebildeter Steuerkolben 11 verbunden, welcher durch die waagerechte Wand des Gehäuseteiles 3 hindurchgeführt und in geeigneter Weise abgedichtet ist. Der Steuerkolben 11 ragt in eine Kammer 12 des Teiles 3 des Gehäuses 1 hinein. Der Nockenstößel 9 wird gegen den Steuernocken 6 von einer Druckfeder 13 gedruckt, welche zwischen der waagerechten Wand des Gehäuseteiles 3 und einem Flansch 14 des Steuerkolbens 1 zusammengedrückt wird. Mit 15 ist eine Kammer bezeichnet, die im mittleren Teil des Steuerkolbens 11 vorgesehen ist und über eine Entlüftungsbohrung 16 mit der Kammer 17 verbunden ist, die ihrerseits über den Kanal 18 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Das obere Ende der Kammer 15 ist offen, während das untere Ende derselben geschlossen ist.

Zwischen dem Gehäuseteil 3 und dem Gehäuseteil 2 ist ein Membrankolben 19, 20 in geeigneter Weise gehaltert. Die Halterung ist bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform als Klemmverbindung ausgebildet Mit diesem Membrankolben 19, 20 ist ein als Hohlkolben ausgebildeter Steuerkolben 21, 26 verbunden, wobei sich der die Form eines Stößels aufweisende Teil 21 durch eine Wand in dem Gehäuseteil 2 hindurcherstreckt und dichtend in eine Kammer 22 hineinragt, welche über den Kanal 23 mit einer in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Druckmittelquelle verbunden ist.

Der Membrankolben 19, 20 wird in seiner Lage von einer Druckfeder 24 gehalten, die in der Kammer 25 gelagert ist und sich gegen die waagerechte Wand des Gehäuseteiles 2 und gegen den Membrankolben 19, 20 anlegt Der die Form eines Stößels aufweisende Teil 21 des Steuerkolbens 21,26 dringt in die Kammer 22 hinein und wird durch die Kammer 25 bis zum Membrankolben 19, 20 nach unten geführt. In dem Teil 26 des Steuerkolbens 21_S 26 äst ein Ventil vorgesehen, wobei xu bemerken ist, daß der Teil 26 mit der unteren Seite des Membrankolbens 19,20 verbunden ist Das in dem Teil

26 des Steuerkolbens 21, 26 liegende Ventil liegt unterhalb einer Kammer 27, in welcher eine Druckfeder 28 und das als Platte ausgebildete Verschlußglied 29 gelagert sind. Dieses Verschlußglied 29 wird von der Druckfeder 28 gegen den Ventilsitz 30 in der Kammer

27 gedruckt Der Steuerkolben 21,26 ist in der Wand 31 des Gehäuses 1 gleitend geführt

Mit 32 ist eine Kammer bezeichnet welche in dem Gehäuseteil 2 zwischen der Wand 31 und dem Membrankolben 19,20 liegt Diese Kammer 32 steht mit der Kammer 12 über eine Drosselstelle 33 in Verbindung, wobei die Kammer 12 über den Kanal 34 mit dem in der Zeichnung nicht weiter dargestellten druckmittelgesteuerten Gerät verbunden ist

Bei dem elektrischen Schaltmotor 7 (F i g. 3) handelt es sich um einen herkömmlichen elektrischen Schaltmotor mit hohem Drehmoment und der auch auf Stillstand geschähet werden kann. Dabei ist das auf die Welle S unmittelbar übertragene Drehmoment proportional der über die Leitungen 35 und 36 eingespeisten Spannung. Dadurch, daß keinerlei Getriebe zur Anwendung gelangen, ist jedweder toter Gang zwischen der Welle 8 und dem Steuernocken 6 ausgeschaltet

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Druckübersetzers ist die folgende:

Die elektrische Energie wird dem elektrischen Schaltmotor 7 r^er die Leitungen 35, 36 (Fig.3) zugeführt Die:: elektrische Schaltmotor 7 dreht die Welle 8 und damiS den Steuernocken 6 nach Maßgabe der über die Leitungen 35,36 eingespeisten Spannung. Der Steuernocken 6 wirkt auf das reibungsarme Lager 10, welches in der Zeichnung als Kugellager ausgeführt ist. Durch die Zuordnung von Steuernocken 6 und Lager

10 wird der Steuerkolben U nach Maßgabe des Verdrehungswinkels des Steuernockens 6 verschoben.

Wenn auf den Steuernocken 6 ursprünglich überhaupt kein Drehmoment ausgeübt wird, so befindet sich das Steuerventil in einem Betriebszustand, in welchem das Verschlußglied 29 des Ventiles sich gegen den Ventilsitz 30 anlegt, so daß jeglicher Druckmittelfluß aus der Kammer 27 unterbunden ist Dabei wird der Steuerkolben 11 in eine Lage gebracht in welcher ein geringer Zwischenraum zwischen diesem Steuerkolben

11 und dem Verschlußglied 29 besteht Hierdurch wird die Kammer 12 über die Kammer 15 des Struerkolbens 11 und von da aus über die Entlüftungsbohrung 16 in die Kammer 17 und in den Kanal 18 entlüftet Wenn die in

so den elektrischen Schaltmotor 7 eingesteuerte Spannung ein wenig größer wird, so verdreht sich der Steuernokken 6, was eine Verschiebung des Steuerkolbens 11 nach oben zur Folge hat Dabei schlägt der Steuerkolben U an dem Verschlußglied 29 des Ventiles an, wodurch die Entlüftung der Kammer 12 über den Steuerkolben 11 unterbunden wird. Eine weitere Aufwärtsbewegung des Steuerkolbens 11 als Folge einer weiteren Verdrehung des Steuernockens 6 bewirkt, daß der Steuerkolben 11 das Verschlußglied 29 des Ventiles von dem Ventilsitz 30 abhebt so daß Druckmittel aus der Druckmittelquelle über den Kanal 23, die Kammer 22 und den Steuerkolben 21, 26, und zwar in die Kammer 27 des Ventiles, einströmen kann. Das Druckmittel strömt dann an dem Ventilsitz 30 vorbei und gelangt in die Kammer 12, und strömt von da aus über den Kanal 34 in das in der Zeichnung nicht weiter dargestellte druckmittelgesteuerte Gerät, welches auf diese Weise mit Druckmittel beaufschlagt wird. Gleichzeitig strömt aber auch das

Druckmittel über die Drosselstelle 33 in die Kammer 32, welche von der Kammer 25 durch den Membrankolben 19,20 getrennt wird. Hierdurch baut sich in der Kammer 32 ein Druck auf, der auf den Membrankolben 19,20 zur Einwirkung gelangt, bis die Rückstellkraft der Druckfeder 24 überwunden wird, so daß sich der Membrankolben 19, 20 in eine Lage bewegt, in welcher sich der Ventilsitz 30 gegen das Verschlußglied 29 des Ventiles anlegt Hierdurch wird die weitere Einsteuerung von Druckmittel in die Kammer 12 unterbunden, wobei eine Gleichgewichtsstellung erreicht wird.

Eine weitere Zunahme der in dem elektrischen Schaltmotor 7 eingesteuerten Spannung hat eine weitere Verdrehung des Steuernockens 6 zur Folge, so daß der Steuerkolben 11 wiederum das Verschlußglied 29 des Ventiles von dem Ventilsitz 30 abhebt. In dieser Stellung wird wiederum Druckmittel in die Kammer 12 eingesteuert, bis der gleichzeitig sich vollziehende Druckaufbau in der Kammer 32 die bereits beschriebene Gleichgewichtslage herbeiführt.

Die Verkleinerung der in den elektrischen Schaltmotor 7 eingesteuerten Spannung bewirkt eine Drehbewegung des Steuernockens 6 in entgegengesetzter Richtung. Hierbei bewegt die Druckfeder 13 den Steuerkolben 11 und damit auch den Nockenstößel 9 nach unten, so daß die vordere Stirnfläche des Steuerkolbens 11 sich von dem Verschlußglied 29 des Ventiles löst. Hierdurch wird ein Zwischenraum zwischen dem Verschlußglied 29 und dem Steuerkolber 11 geschaffen, so daß Druckmittel des in der Zeichnung nicht dargestellten druckmittelgesteuerten Gerätes über die Kammer 12, die Kammer 15 des Steuerkolben! 11, die Entlüftungsbohrung 16, die Kammer 17 und der Kanal 18 zur Atmosphäre entlüftet wird. Dabei wird gleichzeitig die Kammer 32 über die Drosselstelle 33 und die Kammer 12 entlüftet, so daß sich der unter dei Einwirkung der Druckfeder 24 stehende Membrankolben 19, 21 nach unten bewegt. Während diesel Abwärtsbewegung legt sich das Verschlußglied 29 wiederum gegen den Steuerkolben 11 an, wodurch während der Herabsetzung der Spannung und während einer Druckminderung die Gleichgewichtsstellung wieder erreicht ist. Eine weitere Herabsetzung der in den elektrischen Schaltmotor eingespeisten Spannung bewirkt eine weitere Abwärtsbewegung des Nockenstößels 9 und des Steuerkolbens 11, so daß eine weitere Druckminderung des Druckmittels in der Kammer 12 und damit auch in der Kammer 32 eintritt, bis eine vollständige Entlüftung des druckmittelgesteuerten Gerätes erreicht ist, wie dies am Anfang der Beschreibung angedeutet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Steuerventil mit mehreren Kammern, die mit einer Druckmittelquelle, der Atmosphäre bzw. einem druckmittelgesteuerten Gerät verbunden sind und mit einem hohlen, federbelasteten Steuerkciben, dem ein Ventil zugeordnet ist, Ober das das druckmittelgesteuerte Gerät entlüftet bzw. mit über den Hohlkolben zugeführtem Druckmittel beaufschlagt werden kann, und der mit einem Membrankolben verbunden ist, der eine zur Atm« Sphäre offene Kammer von der mit dem druckmittelgesteuerten Gerät verbundenen Kammer trennt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (29, 30) von dem mit dem Membrankolben (19, 20) verbundenen Steuerkolben (21, 26) getragen wird und sein Ventilverschlußteil (29) von einem zweiten, mit einer Entlüftungsbohrung (16) versehenen, ebenfalls hohlen und mit einer Rückstellfeder (13) belasteten Steuerkolben (11) in die Offenstellung bewegbar ist, und daß die mit dem druckmittelgesteuerten Gerät verbundene Kammer (12, 32) unterteilt und der zum druckmittelgesteuerten Gerät hin offene Teil (12) dieser Kammer mit dem an die Membran (19,20) angrenzenden Teil (32) über eine Drossel (33) verbunden ist