DE2003554A1

DE2003554A1 - Reglerventil

Info

Publication number: DE2003554A1
Application number: DE19702003554
Authority: DE
Inventors: Macduff Stanley Irving
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1969-01-27
Filing date: 1970-01-27
Publication date: 1970-08-06
Also published as: GB1230548A; FR2029448A1; US3575192A; DE2003554B2; JPS4914666B1

Description

Or. Ing. H. Nem#nd«?nk

DM-In₃. H. H uck Dip!. Phyj. W. Schmifz

The Bendix Corporation τ*
Executive Offices

Bendix Center .27. Januar 1970

Southfielä. Mich. 48075, USA Anwaltsakte M-I009

"Reglerventil"

Die Erfindung betrifft ein Strömungsreglerventil zur Verwendung in einem hydraulischen Steuerungssystem, um die Strömung eines Mediums von einer Hydraulikpumpe zu einem Ventil mit einer geschlossenen Mitte und zu einem Ventil mit offener Mitte, welche zwei Servosteuerungseinheiten zugehören, zu regeln.

Die Erfindung ist verwirklicht in einem Reglerventil zum Hegeln der Strömung eines Mediums von einer an einer Hydraulikpumpe anschließbaren Einlaßöffnung zu einer ersten und einer zweiten Auslaßöffnung, welche über einen Hydraulikspeicher an ein geschlossenes Hydrauliksteuersystem anschließbar sind und mit einem offenen Hydrauliksteuersystem verbunden werden können, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß eine schmale Öffnung zwischen Einlaßöffnung und einer Steuerungskammer angeordnet mit der ersten Auslaßöffnung in Verbindung steht, daß ein erstes Ventil auf den Druckunterschied zwischen Einlaßöffnung und Steuerungskammer anspricht, um die Strömung des Mediums von der Einlaßöffnung zur zweiten Auslaßöffnung zu steuern, und daß ein zweites, durch einen federbelasteten Kolben betätigtes Ventil auf den Druck des Mediums an der ersten Auslaßöffnung anspricht, um die Steuerungskammer mit einer Auslaßöffnung zu verbinden, wenn der Auslaßdruck oberhalb eines bestimmten ¥ertes liegt.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, welche eine schematische Längs-Sohnittansicht des Reglerventils nach der vorliegenden Erfindung wiedergibt. Das Reglerventil ist

009832/t706

an ein schematisch dargestelltes Hydrauliksteuerungssystein eines Fahrzeuges angeschlossen.

In der dargestellten Zeichnung ist eine Drehflügelpumpe 10 wiedergegeben, welche vorzugsweise von der Kurbelwelle über einen Riemen angetrieben wird, und welche in einem xJehälter 12 mit darin befindlichem Druckmittel angeordnet ist. Der Auslaß dieser Pumpe steht über eine Leitung lh mit der Einlaßöffnung l6 eines die Strömung teilenden Reglerventils, welches auch als Entladeventil 18 bezeichnet wird, in Verbindung. Die erste Auslaßöffnung 20 des Ventils 18 ist über eine Leitung 22 mit der Einlaßöffnung des offenmittigen Ventilteiles eines herkömmlichen Lenkgetriebes 2h in Verbindung. Das Lenkgetriebe wird durch die Lenksäule 26 und durch das Lenkrad 28 betätigt und steht über einen Lenkhebel 30 mit den steuerbaren Rädern (nicht dargestellt) in Verbindung. Die Auslaßöffnung des Lenkgetriebeventils 2h steht über eine gemeinsame Rückleitung 32 mit dem Hydraulikbehälter/ln Verbindung.

Das Ifeglerventil 18 ist weiterhin mit einer Behälter- oder Rückführungsöffnung 3h ausgestattet, welche tin die Leitung 32 angeschlossen ist. Eine weitere Auslaßöffnung 36 steht über Leitung 38 mit einem herkömmlichen Hydraulikspeicher hO in Verbindung. Die Leitung 38 ist auch an einem Zusatzgerät h2 angeschlossen, das durch einen Pedalhebel 50 betätigbar ist, um einen geteilten Hauptzylinder hh zu beaufschlagen. Die Auslaßöffnungen hß und 48 des Hauptzylinder bzw. Hauptbreraszylinders sind mit zwei unabhängig voneinander bestehenden Bremssteuerungssystemen in Verbindung.

Zwischen den Leitungen 38 und 32 können auch andere mit geschlossener Mitte wirkende Geräte mit geschlossenem Kreis angeordnet werden, wie durch Bezugsnummer 52 angedeutet ist.

Das Reglerventil 18 besteht aus einem Gehäuse 56 mit einer darin befindlichen Ventilbohrung, in welcher ein Ventilplunger 58 iig eingepasst ist. Der Ventilplunger 58 ist von zylindrischer

009832/1706

Form und weist eine große, zylindrische Ausnehmung 60 an der Innenseite auf, in welcher eiia Ende einer Steuerungsfeder 62 eingesetzt ist. Das andere Ende der Feder befindet sich am Ende der Bohrung 56.

Ein rohrförmiger Einsatz 63 herkömmlicher Ausgestaltung ist in die Einlaßöffnung 16 gepresst und vollführt eine doppelte Funktion. Der Einsatz "bildet zunächst einen Sitz für die verbindende Leitung und ferner einen Haltekörper für den Ventil- * plunger 58. 11er Ventilplunger 58 ist gleichfalls mit einer kleinen Öffnung 64 versehen, welche so an der Endwandung des Plungers angeordnet ist, daß eine begrenzte Menge des Mediums Jj bzw. Druckmittels von der Einlaßöffnung 16, durch den Plunger und in den rechtsliegenden Teil der Bohrung 56 geleitet werden kann, in welchem sich die Feder befindet. Wenn der Plunger in seiner freien Lage ausgerichtet ist und durch die Feder nach links in Anlage an die Basis des Einsatzes 63 gedrückt wird, wird eine Ausnehmung 66 blockiert, an welche die Auslaßöffnung 20 über eine Bohrung 68 angeschlossen ist. Die leitende Verbindung zwischen der Ausnehmung 66 und der Einlaßöffnung 16 ist somit unterbrochen. Wie im Verlaufe der Beschreibung anhand der Arbeitsweise des Systems erläutert wird, kann der Plunger 58 etwas nach rechts verlagert werden, um diese Verbindung herzustellen. Die Auslaßöffnung 36, welche mit dem Hydraulikspeicher in Verbindung steht, ist im Gehäuse so ausgerichtet, daß eine sich von der I Öffnung erstreckende Bohrung 70 den die Feder aufnehmenden Hohlraum der Ventilbohrung 56 unterteilt. Die Bohrung 70 ist mit einer passenden Schulter ausgestattet, so daß der Sitz 72 eines Rückschlagventils dagegen angelegt werden kann.'Eine Ventilkugel 74 des Rückschlagventils liegt auf dem Sitz auf und wird durch eine Feder 76 des Ventils an den Sitz angepresst. Das andere Ende der Feder befindet sich in einem Hohlraum, der einen Teil einer Leitung durch einen weiteren Einsatz 78 bildet. Das Ventilgehäuse ^>h ist mit einer zweiten Bohrung ausgestattet, welche sich gewöhnlich parallel zur ersten Bohrung von einem Ende des Gehäuses zum anderen erstreckt. Die Bohrung weist von

09 8 32/17 06

links nach rechts gesehen, folgende Bauteile auf: einen mit Gewinde ausgestatteten Verschlußzapfen 80, dessen sechseckiger Kopf mit Hilfe einer Gummiabdichtung 82 gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist. Daran schließt sich eine kleine Ventilfeder an, welche in einer Ausnehmung des Verschlußzapfens ausgerichtet ist, und welche eine entlastende Kugel 86 eines HilfsVentils gegen ihren Sitz 88 andrückt. Ein das Hilfsventil betätigender Plunger 90 wird durch eine kalibrierte Steuerfeder 92 nach rechts gedruckt (ein Flansch 94 zwischen den Enden des Plungers 90 bildet einen Anlagekörper des Plungers, welcher sich an einer Hülse 96 anlegt. In dieser Hülse ist der zylindrische Teil des fe. Plungers 90 eng eingepasst.) Daran schliesst sich eine -abdichtende Membran 98 an, welche das Ende des Plungers 90 und die Hülse 96 abdeckt. Der Außenrand der Membran 98 ist mit Hilfe eines Verschlußkörpers 100 befestigt, welcher in das rechte Ende der zweiten Bohrung eingeschraubt ist. Eine Gummiabdichtung 102 dichtet das Ende des Verschlußkörpers 100 gegenüber äußerer Leckage ab. Ein weiterer "0"—Ring 104 dichtet den Außenumfang der Hülse 96 ab.

Die einzelnen, beschriebenen Teile unterteilen die zweite Bohrung in mehrere Kammern. Die erste diesel· Kammern ist die Kammer 106 zwischen dem Verschlußstopfen 80 und dem Ventilsitz 88; in dieser Kammer befindet sich die Kugel des Hilfs-P ventils. Diese Kammer steht durch eine kleine Bohrung 108 mit der die Feder aufnehmenden Kammer der Bohrung 50 in Verbindung. Die Bohrung 108 stellt eine in axialer Richtung gebildete Fortsetzung der Bohrung 70 dar, welche mit der Auslaßöffnung 36 in Verbindung steht. Diese kleine Bohrung 108 ist so angeordnet, daß das rechte Ende des Plungers sich der Bohrung nähert, wenn der Ventilplunger 58 nach rechts bewegt wird, um die Verbindung zwischen der mit der Pumpe in Verbindung stehenden Einlaßöffnung l6 und der Auslaßöffnung 20 herzustellen, welche mit dem Lakgotriebe in Verbindung steht. Bei weiterer Bewegung des Ventilplungers nac.lr rechts schnürt der Plunger die Strömung des Druckmittels" aus tier Federkammer in diose Bohrung ein bzw. schließt die Verbindung ab. Die zweite der genannten Kümmern

009832/17 0.6

ist die Federkammer 110, welche zwischen Ventilsitz 88 und Hülse 96 vorgesehen ist. ₄Die Kammer 110$ in welcher die kalibrierte bzw. geeichte Feder 92 angeordnet ist, steht mit der an den Behälter angeschlossenen Öffnung J>h in Verbindung. Die letztgenannte Kammer besteht aus einem inneren Hohlraum 112, welcher in dem mit Gewinde versehenen Verschlußkörper 100 geformt ist. Diese Kammer steht über eine Querbohrung 114 mit dem Druckmitte lspicher 40 in Verbindung. Die Querbohrung 114 ist an eine Bohrung II6 angeschlossen, welche im Gehäuse 54 angeordnet ist. Die Bohrung II6 schneidet die an die Sammel- bzw. Speicheröffnung angeschlossene Bohrung 70 im Bereich zwischen dem Ventilsitz72 des Rückschlagventils und dem Röhreneinsatz 78. Die Membran 98 bildet eine Wandung dieser Kammer und ist des- f| halb fortwährend dem Druck im Druckmittelspeicher ausgesetzt.

Die Drehflügelpumpe 10 erzeugt einen geregelten Fluß des Druckmittels, welcher im Bereich von 7f6 l/min liegen kann. Diese Strömung ist normalerweise nicht unter Druck, bis die Funktion des Lenkgetriebes erforderlich ist und das Lenkrad bewegt wird. Das Ventil im Lenkgetriebe schnürt daraufhin die Strömung vom Getriebe ein und erzeugt dadurch den Druck im System. Ein geringer Anteil der in die Einlaßöffnung l6 gelangenden Strömung wird durch die Öffnung. 64 in die Federkammer geführt. Das Medium bzw. Druckmittel gerät von dort durch die Bohrung 108 in die Kammer 1Ö6, in welcher sich die Kugel des j Hilfsventils befindet. Wenn man davon ausgeht, daß der Speicher bzw. Sammler aufgeladen ist und ein unter genügendem Druck befindliches Druckmittel in Verbindung mit dem Hohlraum 112 stehend auf die Membran 98 einwirkt, wird der Plunger 90 gegen die Kraft der kalibrierten Feder 92 verlagert, so daß die Kugel des Ventils durch den Schaft des Plungers 90 von ihrem Sitz abgehoben wird. In diesem Fall strömt das Druckmittel an der Kugel vorbei durch die in der Mitte befindliche Öffnung dea Ventilsitzes und die Federkammer 110$ von dort gelangt das Druckmittel durch die Auslaßöffnung 3^ in den Behälter. Die Öffnung 64 sollte so bemessen sein, daß bei einer möglichen Strömung von 0,38 l/min ein Druckgefälle erzeugt wird, so daß

009832/1706

der Druck am linken Ende des Plungers 58 den Druck in der Federkammer genügend übersteigt, um auf den Plunger 58 eine Kraft auszuüben, welche die Eigenspannung der Feder 62 überwindet. Der Plunger 58 wird aus diesem Grund nach rechts verlagert und stellt die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 16 und der Aualaßöffnung 20 her. Dies geschieht mit Hilfe der ringförmigen Ausnehmung 66 und der Bohrung 68. Der Restanteil der Pumpenströmung, welcher in diesem Fall einer Menge von 7,2 l/min entspricht, wird zum Lenkgetriebe und von dort zum Lenkgetriebeventil geleitet, von dort zur Leitung 32 und zurück zum Behälter. Falls das Lenkgetriebesystem betätigt wird, um die Strömung einzuschnüren, entsteht ein Druck in der Leitung 22 und auch in der Leitung 14. Das Ansteigen des Druckes bewirkt, dau die Strömung durch die Öffnung 64 vergrössert wird. Diese vergrösserte Strömung erzeugt ein vergrössertes Druckgefälle, wodurch sich der Plunger 58 weiter nach rechts bewegt, bis er teilweise die Bohrung 108 abdeckt und die Strömung genügend einschnürt, um die bestimmte Menge von etwa 0,38 l/min aufrechtzuerhalten. Es entsteht eine leichte Zunahme der Strömung wegen der geringen Zunahme des Druckgefälles, welches erforderlich ist, um die zusätzliche Spannung der Feder zu kompensieren. Unabhängig davon, ob das Lenkgetriebesystem verwendet wird oder nicht, existiert eine mehr oder weniger genau geregelte, geringe Strömung durch die Öffnung 64 in der bereits beschriebenen Weise.

Falls der Bremsdruckverstärker 42 oder andere Geräte 52 betätigt werden, fällt der Druck im Sammler j als Ergebnis davon wird die auf die Membran 98 und den Plunger 90 ausgeübte Kraft reduziert. Wenn dies der Fall ist, drückt die Feder 92 den Plunger 90 nach rechts. Bei einem gewissen, vorbestimmten Niedrigniveau des Sammler- bzw. Speicherdruckes wird die Kugel 86 so nahe an den Sitz 88 herangebracht, daß ein Druckgefälle durch das entlang Kugel und Ventilsitz strömende Druckmittel erzeugt wird. Dieses Druckgefälle übt eine zusätzliche Kraft auf den Plunger 90 aus, wtlche sich zur Kraft der Feder 92 addiert und welche eine weitere, nach rechts gerlohtete Bewegung des Plunger 90 herbeiführt. Somit wird ein weiteres Bruokgefälle erzeugt.

009832/1706

Das Resultat dieser wechselnden Beziehungen besteht darin, daß, die Kugel in volle Berührung mit dem Sitz gelangt und daß die Strömung in den Behälter durch die Öffnung 34 unterbrochen wird. Dies wiederum ruft ein weiteres Ansteigen des Druckes an der Rückseite der Kugel 86 hervor und erzeugt eine Zunahme des Pumpendruckes in der Leitung 14 und am Einlaß 16 der Pumpe. Dies würde eine verstärkte Strömung des Druckmittels entlang des P lunge rend es in der Ausnehmung 66, in die Öffnung 20 und/In die zum Lenkgetriebe führende Leitung 22 herbeiführen. Die momentane Unterbrechung der Strömung durch die Bohrung 64 reduziert jedoch das Druckgefälle und damit den Druckunterschied zwischen den Enden des Plungers. Der Plunger wird nach links .ja bewegt und vergrössert die Einschnürung zwischen Einlaßöffnung der Pumpe und Auslaßöffnung für das Lenkgetriebe. Wenn der Druck im System ansteigt entspricht er innerhalb sehr kurzer Zeit dem Druck im Speicher- bzw. Sammlersystem, Zu diesem Zeitpunkt ist der unterbrochene Fluß des Druckmittels durch die Öffnung 64 ausreichend, um die Kugel 74 des Rückschlagventils anzuheben, so daß die Strömung durch die Öffnung 36 und die Leitung 38 in den Sammler bzw. Speicher gelangt. Diese Strömung in den Sammler bewirkt, daß die Gasladung komprimiert'wird, wodurch der Druck innerhalb des Sammlers natürlich ansteigt. An einem bestimmten Hochdruckniveau ist die auf die Membran 98 ausgeübte Kraft so weit angestiegen, daß sie die kombinierte Kraft der Feder 92 und de.s Druckes am linken Ende der Kugel 86 überwinden kann. |

Auf diese Weise wird die Kugel 86 von ihrem Sitz abgehoben. Wenn sie beginnt, sich von ihrem Sitz abzuheben, beginnt das Medium wieder in die Bohrung 108, in die Feuerkammer 110 und

von dort in den Behälter 12 zu strömen.

Dies ruft offensichtlich einen Abfall im Druck des Systems hervor, so daß die Strömung zum Sammler aufhört. Die Kugel 74 des Rückschlagventils kehrt auf ihren Sitz zurück. Wenn bei vollständigem Abbau des Druices in der Kammer i06 der an der Kugel VOi* diesem Vorgang bestehende Druckunterschied ,vollständig aufgelöst wurde, übersteigt der Druck innerhalb des Speichers, welcher auf der Membran 98 wirksam ist, die Spannung der Feder 92 um diesen Betrag. Aus diesein Grunde wird der Plunger 90 beträcht-

009832/1706

lieh nach links bewegt und hebt die Kugel 86 vollständig vom Sitz 88 ab, bis die Pederspannung genügend groß wird, um die am Plunger wirkende Kraft auszugleichen. Durch geeignete Auswahl der Flächen des Plungers 90, des Kugelsitzes 88 und der Spannung und Federkonstanten der Feder 92 kann das Ventil so eingestellt werden, daß es zwischen bestimmten Hoch- und Niederdruckgrenzen arbeitet.

Aus der Beschreibung ist ersichtlich, daß die Pumpenströmung in einem vorbestimmten Verhältnis mit Hilfe des Iteglerventils 18 teilbar ist. Der kleinere Anteil der Strömung kann wahlweise bei erwünschtem Druckniveau einem Sammler zugeleitet werden oder zurück zum Behälter, wenn der Sammler oder Speicher bereits vollständig geladen ist. Der Hauptanteil der Pumpenströmung strömt in üblicher Weise durch das offenmittige Ventil des Lenkgetriebes. Die Arbeitsweise eines der Systeme beeinträchtigt in keiner 'Weise diejenige der anderen Systeme.

Eine wesentliche Einsparung ist durch Verwendung lediglich einer Pumpe erzielt, da der Einbau einer zweiten Pumpe für das Bremssystem und für die Betätigung anderer Geräte die Kosten wesentlich gegenüber dem System nach der vorliegenden Erfindung heraufsetzen würde.

Ü09832/1706

Claims

Dr. ing. H. ^

BeHdiix CorporaM ort 91

Executive: ©fflcös ■ *' *'

Eeiidix Geilte* '2*?» Jamaai«

JJM Äßwaltsaiete

i.. iKeglei*veritiI zttia Begeln dser Sti'Qntüaag ©ines ifediiunis; Von-

J am &1iiiß:T I^daraiwlikpiaraiie aaseEtlieBfearen EiLioßaWi£tmmg eiiier erateis ttiEd· eiriei? zweiten Ät*slaßö£frnprg^₅ weleite iaöier

e±m g^sebfl©ssieni&s Hiyfeefcttlik&t&irersiätl uaüiCf m±t ©fnem; affenen; H^diraiiliksteuer— system "Vrartaradiesii viertem %Μαηύτι, dadsttfßfi geikeanzeioliiieit,, daß eine

Eiiilaßciiimuag; ■ (l6) ttndt eiöei Steue- » emgß®räamt iadit dier ©raten ^italaßöff-

in ferbialiag stefctt^ d!aß ©in ©rat&s^ ¥en4i,Il aitf 4e)tt

Einlatiö^fnung; tmd! S tjt uiäs eilie Sträirajia-g (iess Mediums: 110η läer l

Gittern. fe^Äal^Sitetei» Ilolfeejn C§|€N,, tyki $&} Mtitig·* *

4ie. süriitÄi ve® i#tsßife*ipieie -itinwitg In₅ di#

daß das e«it« iföfttil Clt> aw^ti0ü ^i^iit» |»V tm

verbindung (lO8) von der Steuerungskantiaer (56) zum zweiten Ventil (86, 88) und zur Auslaßöffnung (94) einzuengen, wenn sich der Druckunterschied oberhalb eines bestimmten Wertes befindet.