DE2001680A1

DE2001680A1 - Hydraulisches Steuerventil

Info

Publication number: DE2001680A1
Application number: DE19702001680
Authority: DE
Inventors: Macduff Stanley Irving; Lewis Richard Lowell
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1969-01-15
Filing date: 1970-01-15
Publication date: 1970-07-30
Also published as: US3532027A; BR7016001D0; GB1254081A; SE344988B; JPS4919751B1

Description

Hydraulisches Steuerventil

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuerventil mit einer Einlaßmündung und einer Entlastungsmündung, die mit einer hydraulischen Druckquelle bzw. einem hydraulischen Reservebehälter verbindbar sind, um die Betätigungs-Druckverstärkung an einer Arbeitsmündung zu regeln, die an eine druckbetätigte Vorrichtung anschließbar ist und um den hydraulischen Strömungsmittelfluß durch eine Auslaßmündung aufrecht zu erhalten, 'die mit wenigstens einer hydraulischen Steuervorrichtung verbindbar ist, wobei das Steuerventil einen bewegbaren Ventilschieber aufweist, der bei einer Betätigung durch ein Eingangssteüerglied, das mit dem Ventilschieber durch eine Verbindung mit einer eingeschlossenen Feder verbunden ist, die normale Strömungsmittelverbindung zwischen der Entlastungs mündung und der Arbeltsmündung beendet und sodann die letztere mit der Einlaßmündung verbindet, während er gleichzeitig die normale StrömungsinittelVerbindung ^wischen der letzteren und der AuslaßmUndung drosselt und danach beendet _t wobei der Ventilschieber eine erste wirksame PläGhe aufweist, die auf

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den hydraulischen Druck der Arbeitsmündung anspricht, so daß sie einer veränderlichen Reaktionsdruckkraft ausgesetzt ist, die der von der Verbindung mit der eingeschlossenen Feder ausgeübten Steuerkraft entgegenwirkt.

Bei Betätigung eines bekannten Steuerventils der oben beschriebenen Art (US-PS 3 119 255) wird der bewegbare Ventilschieber in seine Normalstellung gedrückt, um einen minimalen hydraulischen Strömungsmittelfluß an die hydraulische Steuereinrichtung aufrecht zu erhalten, wenn die Reaktionskraft auf die erste wirksame Fläche des Ventilschiebers die ursprüngliche Belastung der Verbindung mit der eingeschlossenen Feder überwindet, die zwischen dem Ventilschieber und dem Eingangs-Ventilsteuerglied vorgesehen ist, d.h., wenn der an die druckbetätigte Vorrichtung abgegebene hydraulische Druck über einem als Funktion der ursprünglichen Belastung bestimmten Wert liegt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Vorspannung der Federverbindung nicht konstant ist und zwar auf Grund von Temperaturschwankungen, zeitlichen Änderungen der Federkonstante und dergleichen. Das hat eine entsprechende Änderung der maximal an der Druckverstärkungseinrichtung anstehenden Reaktionskraft zur Folge. Ferner muß die Feder der genannten Verbindung verhältnismäßig schwer sein, da ein hoher Druck benötigt wird, um die Druckverstärkervorrichtung zu betätigen, so daß die Verbindung zwischen dem Eingangs-Ventilsteuerglied und dem bewegbaren Ventilschieber übermäßig groß wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Steuerventil der oben beschriebenen Art dahingehend

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ORIGINAL INSPECTED

zu verbessern, daß die erwähnten Mangel vermieden werden. Ein hydraulisches Steuerventil ist daher gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber eine zweite wirksame Fläche aufweist, die auf den hydraulischen Druck in einer Strömungsmittelkammer anspricht, die mit der Arbeitsmündung über einen gedrosselten Durchgang und mit der AuslaßmUndung durch ein normalerweise geschlossenes, federbelastetes Entlastungsventil verbunden ist, wobei der Ventilschieber einer zweiten veränderlichen Reaktionskraft unterworfen ist, die der ersten Reaktioriskraft entgegenwirkt und die Eingangs-Steuerkraft unterstützt.

Auf Grund dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steuerventils kann die Federverbindung sehr leicht ausgeführt werden, da das Schieberventil im wesentlichen als Funktion der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Reaktionskraft, d.h. als Funktion der hydraulischen Druckdifferenz zwischen dem Druck an der ArbeitsmUndung und dem Druck in der Strömungsmittelkannner, betätigt werden kann, der von dem federbelasteten Entlastungsventil gesteuert wird. ^j

Das erfindungsgemäße hydraulische Steuerventil eignet sich zur Verwendung in einem hydraulischen Schaltkreis mit einer hydraulischen Druckquelle, beispielsweise einer Verdrängungspumpe, einem druckbetätigten Motor, beispielsweise einem Druckverstärker für einen Hauptbremszylinder, und mit wenigstens einer hydraulischen Steuereinrichtung, beispielsweise einer hydraulischen, durch ein Ventil mit offener Mittelstellung

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gesteuerten Servolenkung, um die Druckbeaufschlagung der Verstärkungsvorrichtung zu regeln und den hydraulischen Strömungsmittelfluß an die Steuereinrichtung aufrecht zu erhalten. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt j

Fig. 1 eine schematisohe Darstellung eines hydraulischen Drucksystems, wie es beispielsweise in Kraftfahrzeugen zu finden ist, das ein erfindungsgemäßes Steuerventil zum Aufbringen von hydraulischem Druck für eine Fahrzeug-.Bremsvorrichtung aufweist;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen hydraulischen Druckverstärker mit einem erfindungsgemäßen Steuerventil; und

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie J>-J von Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Fahrzeug-Hydrauliksystem gezeigt, das hydraulischen Druck an eine Servolenkungs-Ventileinrichtung 10 und ein Servo-Bremsventil 12 zur Betätigung des Hauptbremszylinders 14 abgibt. Das System weist ferner eine Pumpeneinrichtung 16 auf, die Strömungsmittel aus einem Reservebehälter 18 aufnimmt und es durch eine Leitung 20 an eine Einlaßmündung 22 des Servoventils 12 abgibt. Dieses Strömungsmittel wird durch im Innern angeordnete Einrichtungen zu einer Durchfluß-Auslaßmündung

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24 und durch eine Leitung 26 zu dem Steuerventileinlaß 28 einer Servolenkung geleitet* Es verläßt das Ventil 10 durch eine Mündung JO über eine Leitung 52, die zu dem Behälter 10 zurückführt. Zusätzlich weist das Servoventil 12 eine Auslaßmündung 34 auf, an die eine zu dem Behälter 18 führende Leitung 36 angeschlossen ist. Das System wird durch von Hand oder.von einem Bedienungsmann betätigbare Steuerelemente 37 und 39 für die Lenkung bzw» das Bremssystem vervollständigt.

In Fig. 2 sind der Bremsdruckverstärker und das Servo-Ventil .g

12 im einzelnen gezeigt. Sie weisen ein Gehäuse 38 auf, das ' eine Bohrung 40 hat, in der ein Kolben 42 hin- und herbewegbar gelagert ist. Der Kolben 42 hat eine Bohrung 44 zur Aufnahme eines Ventilschiebers 46. Der Ventilschieber 46 wird.normalerweise nach rechts (Fig. 2) durch eine Feder 48 gedrückt, so daß ein radialer Kanal 50, der in der Mitte einer Nut 52 liegt, mit einem radialen Kanal 54 (Fig. 3) in Verbindung gebracht wird, der von einem erhöhten Abschnitt 56 zur linken Seite der Nut 52 führt. Ein weiterer erhöhter Abschnitt 58 ist in den Wänden der Bohrung 44 rechts von der Nut 52 vorgesehen. Der ™ Abschnitt 58 hat einen radialen Kanal 6ö, der mit einem, axialen Kanal 62 in Verbindung steht, der sich in einen Steuerkammerabschnitt 64 zwischen dem Kolben 42 und einem Verschlußteil öffnet, der an dem Gehäuse 38 am rechten Ende der Bohrung 40 durch einen Haltering 68 gehalten wird. Auf der rechten Seite 0|ig. 2) des Abschnittes 58 ist eine weitere Nut 70 in der Bohrung 44 des Kolbens 42 vorgesehen. Ein radialer Kanal 72,

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der in der Mitte der Nut 70 angeordnet ist, führt zu einem Schlitz 74 in der Seitenwand des Kolbens 42 und bildet eine Strömungsmittelverbindung zu einer RUokflußmündung 54. Ein ähnlicher Schlitz 76 (Fig. 3) verbindet die Mündung 22 und den radialen Kanal 50.

Der Ventilschieber 46 hat erhöhte Abschnitte 77, 78 und 80, die durch Nuten voneinander getrennt sind, damit sie mit den erhöhten Abschnitten und Nuten in der Wand der Bohrung 44 zusammen wirken können und bei einer Bewegung des Ventilschiebers 46 in der genannten Reihenfolge das Schließen der Verbindung des Kanales 70 mit dem Kanal 72, das öffnen der Verbindung des Kanals 50 und des Kanals 60 und die Drosselung der Verbindung zwischen dem Kanal 50 und dem Kanal 54 ermöglichen. Diese Bewegung wird durch eine Betätigungsdruckstange 82 ermöglicht, die abdichtend in die Bohrung 44 vorgeschoben werden kann, um eine erste Strömungsmittelkammer 84 an der Stirnseite des Ventilschiebers 46, d.h. zwischen dem Ventilschieber 46 und der Betätigungsstange in dem Kolben 42, abzutrennen. Der Kolben 42 hat eine blinde Bohrung, in der ein federbelastetes Kugelventil 86 angeordnet ist, um normalerweise eine Verbindung der Kammer 84 mit einer radialen Kammer 88 in dem Körper des Ventilschiebers 46 zu verhindern. Der Kanal 88 ist so an dem zugehörigen erhöhten Abschnitt 80 angeordnet, daß er bei geöffnetem Ventil 86 zu dem Kanal 72 hin geöffnet ist, um einen Rückfluß zu der Mündung 34 zu gestatten. Das Ventil 86 ist normalerweise durch die Feder 87 so vorgespannt, daß es sich bei einem Druck öffnet, der unter dem zum öffnen des Entlastungsventils in der Pumpe 16 notwendigen Druckes liegt.

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Der Ventilschieber 46 hat zusätzlich einen weiteren radialen Kanal 90 in seinem Körper, der mit einer Bohrung 92 in Verbindung steht, die an eine zweite getrennte Kammer 94 an dem anderen Ende des Ventilschiebers 46 führt, um zu ermöglichen, daß Druck von der Kammer 67 mit dem linken Ende des Ventilsohiebers 46 in Verbindung treten kann, so daß normalerweise die daran angreifenden Kräfte ausbalanciert sind. Ein vom Bedienungsmann wahrnehmbarer Widerstand wird durch eine Kraft erzeugt, die auf die Betätigungsstange 82 auf Grund des Druckes in der Kammer 84 wirkt, die mit dem Kammerabschnitt 64 durch

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einen gedrosselten Kanal 98 in Verbindung steht. '"

Die Betätigungsstange 82 hat eine Bohrung zur Aufnahme einer Feder 96, die durch eine von einem Sprengring 114 gehaltene Ringplatte 112 in einem vorgespannten Zustand gehalten wird, um dadurch eine Verbindung mit einer gut bekannten vorgespannten in einem Käfig eingeschlossenen Feder zwischen der Betätigungsstange 82 und dem Ventilschieber 46 zu bilden. Dadurch wird sichergestellt, daß die Bewegung der Betätigungsstange eine Bewegung des Ventilschiebers 46 verursacht und daß dieser J unabhängig von der Betätigungsstange 82 durch, den Druck in der Kammer 94 bewegt werden kann» Ein Filter 100 ist an der Betätigungsstange 82 über der Mündung 98 befestigt, um ein Blockieren der Mündung zu verhindern, .

Der Aufbau des•Druckverstärker-Servoyentils12 wird durch Befestigen einer die Kraft übertragenden Stange, 102 an dem Kolben 42 und durch Anordnen einer Rückholfeder 104 zwischen einer Federlagerplatte 106 und einer Platte I08 auf einem.

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Kopf 109 für die Stange Io2 vervollständigt. Die Feder hält " daher die Stange 102 in Anlage an dem Kolben 42 und unterstützt die Rückholfedern in dem Hauptbremszylinder 14 beim Zurückbewegen des Kolbens 42 in seine Ruhestellung. Das Bremspedal 34 ist über ein Auge 110 mit der Betätigungsstange 82 verbunden.

Der Unterschied der Betriebsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung gegenüber der Betriebsweise der erwähnten bekannten Vorrichtung (US PS 3 119 235) besteht darin, daß der Steuerdruck über den radialen Kanal 60, den axialen Kanal 62 an einen Steuerkammerabschnitt 64 der Bohrung 40 des Servoventils 12 übertragen wird. Dieses Steuerströmungsmittel erzeugt einen Druck, um den Kolben 42 axial zu verschieben, wodurch wiederum der Hauptbremszylinder 14 betätigt wird, der mit Bolzen an dem Ende des hydraulischen Druckverstärker-Servoventils 12 befestigt ist.

Von der Kammer 64 tritt der Steuerströmungsmitteldruck durch den Filter 100 durch die Mündung 98 in die Kammer 84 ein. Daher ist die Druckaufhängung des Ventilschiebers 46 so beschaffen, daß der Ventilschieber 46 normalerweise ausbalanciert ist. Da das Kugelventil 86 sich bei einem Druck unter dem Entlastungsdruck der Pumpe l6 öffnet, ist dieser Druckausgleich bis zu einem maximalen Betätigungsdruck für den Kolben 42 sichergestellt, d.h., während der Druck in der Kammer 84 auf einen Wert des maximalen Betätigungsdruckes für die Kammer 64 ansteigt, öffnet sich das Ventil 86, um eine Druckentlastung auf der

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rechten Seite des Ventilschiebers 46 zu gestatten. Der Druck in der Kammer 94, der gleich dem Druck in der Steuerkammer 64 ist, bewegt dann den Ventilschieber 46 nach rechts, bis das Kugelventil 86 wiederum geschlossen wird und der Druck in der Kammer 84 das Anhalten der Bewegung bewirkt, Durch diese Wirkungsweise wird jederzeit ein maximaler Fluß zu der Mündung 24 dadurch aufrecht erhalten, daß das Schließen der erhöhten Abschnitte 78 und 56 verhindert wird, während die Abschnitte 78 und 58 in eine solche Lage gebracht werden, daß der maximale Betätigungsdruck für den Kammerabschnitt 64 aufrecht erhalten wird, wenn der Bedarf hierfür besteht. - . "

Da der Ventilschieber 46 und die Betätigungsstange 82 über die von dem Sprengring 114 gehaltene Platte 112 mit der eingeschlossenen Feder 96 in der Bohrung der Betätigungsstange 85 in Eingriff stehen, kann die erwähnte Positionierung des Ventil Schiebers 46 stattfinden, obwohl der Bedienungsmann das Pedal niedergedrückt hat, um das Angreifen des Anschlagringes II6 der Betätigungsstange 82 an dem Kolben 42 zu bewirken. Daher wird selbst bei einer Übersteuerung des Kolbens 42 von Hand die ä Wirksamkeit der Servolenkung nicht dadurch beeinträchtigt, daß der Druck in dem System entlastet wird.

Während einer Servobetätigung wirkt der Druck in der Kammer 64 auf die Betätigungsstange 82 und erzeugt einen Widerstand, den der Bedienungsmann fühlt, der das Bremspedal ~}K betätigt. Im Betrieb wächst bei diesem Ventil der vom Bedienungsmann wahrgenommene Widerstand über den gesamten Bereich der Servobetätigung allmählich an.

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Claims

Patentansprüche

.1 Hydraulisches Steuerventil mit einer Einlaßmündung und einer Entlastungsmündung, die mit einer hydraulischen Druckquelle bzw. einem hydraulischen Reservebehälter verbindbar sind, um die Betätigungs-Druckverstärkung an einer Arbeitsmündung zu regeln, die an eine druckbetätigte Vorrichtung anschließbar ist, und um den hydraulischen Strömungsmittelfluß durch eine Auslaßmündung aufrecht zu erhalten, die mit wenigstens einer hydraulischen Steuervorrichtung verbindbar ist, wobei das Steuerventil einen bewegbaren Ventilschieber aufweist, der bei einer Betätigung durch ein Eingangssteuerglied, das mit dem Ventilschieber durch eine Verbindung mit einer eingeschlossenen Feder verbunden ist, die normale Strömungsmittelverbindung zwischen der Entlastungsmündung und der Arbeitsmündung beendet und sodann die letztere mit der Einlaßmündung verbindet, während er gleichzeitig die normale Strömungsmittelverbindung zwischen der letzteren und der AuslaßmUndung drosselt und danach beendet, wobei der Ventilschieber eine erste wirksame Fläche aufweist, die auf den

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hydraulischen Druck der Ärbeitsmündung anspricht, so daß sie einer veränderlichen Reaktionsdruckkraft ausgesetzt ist, die der von der Verbindung mit der eingeschlossenen Feder ausgeübten Steuerkraft entgegenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (46) eine zweite wirksame Fläche aufweist, die auf den hydraulischen Druck in einer StrÖmungsmittelkammer (84) anspricht, die mit der ArbeitsmUndung (6o) über einen gedrosselten Durchgang (98) und mit der Auslaßmündung (72) durch ein normalerweise geschlossenes,federbelastetes Entlastungsventil (86) verbunden ist, wobei der Ventilschieber (46) einer zweiten veränderlichen Reaktionskraft unterworfen ist, die der ersten Reaktionskraft entgegenwirkt und die Eingangs Steuerkraft unterstützt. .
2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssteuerglied (82) eine wirksame Fläche hat, die auf den hydraulischen Druck in der Strömungsmittelkammer (84) anspricht.

3· Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Feder (87) einstellbar ist, die das Entlastungsventil (86) vorspannt.

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