DE2128266A1

DE2128266A1 - Steuerventil

Info

Publication number: DE2128266A1
Application number: DE19712128266
Authority: DE
Inventors: Richard Lowell South Bend Ind. Lewis (V.StA.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1970-06-08
Filing date: 1971-06-07
Publication date: 1971-12-16
Also published as: FR2094103A1; CA930640A; GB1309042A; JPS521064B1; FR2094103B1; AU2958571A; US3768370A

Description

Patentanwälte
Dr. ing. H. Necendank

Dipl. ^:ng. H. Hauck Dip!. Phys. VV. Schmitz

8München 1£, MozGrfcfr.23

Tel. 5 38 05 86

The Bendix Corporation

Executive Offices
Bendix Center

Southfield, Michigan tf8o75/USA 7. Juni 1971

Anwaltsakte M-1635

Steuerventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil und insbesondere auf ein hydraulischesSteuerventil, durch das die Servobetätigung einer Ausgangs-Steuereinrichtung, beispielsweise eines Hauptbremszylinders, normalerweise in Abhängigkeit von der Betätigung eines Eingangs-Steuergliedes, beispielsweise eines Bremspedals gesteuert und der Strömungsmittelstrom in einer weiteren hydraulischen Steuereinrichtung, beispielsweise einem Servolenkgetriebe, aufrechterhalten wird.

Es ist bereits ein Steuerventil vorgeschlagen worden, bei dem in einer Gehäusebohrung, die mit einer an eine Strömungsmitteldruckquelle angeschlossenen Einlaßöffnung sowie zwei Auslaßöffnungen .in Verbindung steht, dichtend ein beweglicher Ventilschieber sitzt, der eine Strömungsmittelverbindung zwischen der Einlaßöffnung und einer der beiden Auslaßöffnungen bei Betätigung des in der Bohrung sitzenden Ventilschiebers gestattet.

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Ein derartiges Steuerventil läßt sich bei Einbau in ein Kraftfahrzeug mit seinen Auslaßöffnungen an das in der Mittellage geöffnete Ventil des Lenkgetriebes bzw. an die Arbeitskammer eines den Hauptbremszylinder betätigenden Servoverstärkers anschließen.

Trotz einer zufriedenstellenden Arbeitsweise eines derartigen Steuerventils kann es vorkommen, daß sich der Ventilschieber beispielsweise infolge von Verschmutzungen in der Gehäusebohrung verklemmt. Dies führt im allgemeinen zu einem zumindest kurzzeitigen Verlust der ServoverStärkung, was eine Gefährdung des Fahrzeugs und seiner Insassen bedeuten kann.

Zur Vermeidung dieser Machteile schafft die Erfindung ein Steuerventil, bei dem in einer Gehäusebohrung ein Ventilkörper verschiebbar angeordnet ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Gehäusebohrung ein erstes und ein zweites Ventilsitzglied angeordnet sind, zwischen denen eine mit einer Druckmittelquelle verbundene Einlaßkammer gebildet ist, daß der Ventilkörper in der Einlaßkammer zwischen einer ersten Schaltlage, in der er dichtend am ersten Ventilsitzglied anliegt und mit dem zwäten Ventilsitzglied zwecks Bildung eines aus dem einen Ende der Einlaßkammer herausführenden Strömungsmittelkanals zusammenwirkt s und einer zweiten Schaltlage verschiebbar ist, in der der Ventilkörper vom ersten Ventilsitzglied abgehoben und dadurch zwischen dem Ventilkörper und dem ersten Ventilsitzglied ein zweiter, aus dem anderen Ende der Einlaßkammer herausführender Strömungskanal gebildet ist, und daß der Ventilkörper durch Federglieder elastisch in die erste Schaltlage

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gedrückt ist.

Vorzugsweise enthält der Ventilkörper einen gleitend im Gehäuse gelagerten Schaft und einen am Schaft angeordneten kugelförmigen Kopf, der in die Einlaßkammer ragt und mit den Ventilsitzgliedern zwecks Steuerung des die Einlaßkammer verlassenden Strömungsmittelstroms zusammenwirkt. Zweckmäßigerweise bestehen die Ventilsitzglieder jeweils aus einem die Gehäusebohrung begrenzenden kreisförmigen Ring.

Das erfindungsgemäße Steuerventil verbessert die Strömungsmittelabdichtung des Ventilkörpers aufgrund des günstigen Zusammenwirkens des kugelförmigen Ventilkörperkopfes und der Sitzflächen der Ventilsitzglieder und verringert gleichzeitig bei einfacher Bauweise die Gefahr eines Verklemmens.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen und der nachfolgenden beispielsweisen Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, die in schematischer Darstellung eine Kraftfahrzeug-Hydraulikanlage mit einem Servo- \ verstärker zeigt, der ein erfindungsgemäß ausgebildetes, im Schnitt dargestelltes Steuerventil enthält.

Gemäß der Zeichnung enthält der Servoverstärker Io ein Steuerventil 48, dessen Gehäuse 12 eine Strömungsmitteleinlaßöffnung 14, eine Auslaßöffnung 16 und eine Rückström- oder Entlüftungsöffnung 18 aufweist. Die Einlaßöffnung 14 ist mit der Hochdruckseite einer Servopumpe 2o verbunden und die Auslaßöffnung 16 steht mit dem Einlaß eines Servοlenkgetriebes 22 in Verbindung.

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Die Entlüftungsöffnung 18 ist ebenso wie die Auslaßöffnung des Servolenkgetriebes 22 an einen nicht gezeigten Strömungsmittelspeicher auf der Niederdruckseite der Servtpumpe 2ο angeschlossen.

Im Gehäuse 12 ist eine Bohrung 24 angeordnet, die die Öffnungen 14, 16 und 18 miteinander und mit einer Arbeitskammer 26 verbindet. Ein Arbeitskolben 2 8 ist in einer weiteren Bohrung 3o des Gehäuses 12 gleitend angeordnet. Das eine Ende des Kolbens 28 verläuft in die Arbeitskammer 2 6 und das andere Kolbenende ist mittels einer Kolbenstange 29 an einen nicht gezeigten, links neben dem Gehäuse 12 liegenden herkömmlichen Hauptbremszylinder angeschlossen. Bei einer Verschiebung des Arbeitskolbens 2 8 im Sinne der Figur nach links wird im Hauptbremszylinder auf herkömmliche Weise ein Druck aufgebaut, durch den die Kraftfahrzeugbremsen eingerückt werden. Eine Feder 32 drückt den Arbeitskolben 2 8 elastisch im Sinne der Figur nach rechts in die Brems-Lüftungslage.

Am anderen Kolbenende ist ein Bügel 34 angebracht. In einer weiteren Bohrung 38 des Gehäuses 12 ist eine vom Bedienungsmann betätigte Steuerstange 36 gleitend gelagert. Eine Feder 4o drückt eine gleitend an der Steuerstange 36 geführte Hülse 42 elastisch in Anlage gegen einen am im Sinne der Figur linken Ende derSteuerstange 36 gelegenen Anschlag. Ein Hebelpaar 46 ist an seinem einen Ende am Bügel 34 angefenkt. Die Hülse 42 ist mit dem Hebelpaar 46 ebenfalls gelenkig verbunden.

Die Strömungsmittelverbindung zwischen der Einlaßöffnung, der Auslaßöffnung 16 und der Arbeitskammer .2 6 wird durch ein Kugel-Steuer-

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ventil 48 gesteuert. Zwei axial auf Abstand gehaltene, ringförmige Ventilsitzglieder 5o, 52 begrenzen die Bohrung 2 4'beidseitigder Einlaßöffnung 14 und bilden dadurch eine Einlaßkammer 54. Jedes der Ventilsitzglieder 5o, 52 ist mit einer entsprechenden Durchgangsbohrung 56, 58 versehen. Das Ventilsitzglied 5o bildet gemeinsam mit einem Verschlußstück 6o eine Auslaßkammer 62, die mit der Auslaßöffnung 16 in Verbindung steht. Das Kugelventil 48 enthält ferner einen kugelförmigen Kopf 66, der/Ln der Kammer 54 auf dem Ende eines Ventilschaftes 64 angeordnet ist. Eine Feder 68 drückt den kugelförmigen Kopf 66 elastisch in dichtende Anlage an das Ventilsitzglied 52, wodurch ein Strömungsmittelstrom ™ durch die Öffnung 58 unterbunden wird.

- In der Bohrung 24 ist ferner ein Ventilbetätigungsglied 7o gleitend gelagert, das schwenkbar mit den freien Enden des Hebelpaars 46 verbunden ist. Das Ventilbetätigungsglied 7o enthält axial verlaufende, über seinen Außenumfang verteilte Nuten 72, die die Arbeitskammer 2 6 mit einer Kammer 74 verbinden, welche durch das Ventilsitzglied 52 und das Ende des Betätigungsgliedes 7o begrenzt wird. Ein axialer Strömungskanal 76 verläuft durch Λ das Betätigungsglied 7o und verbindet die Kammer 74 mit der Entlüftungsöffnung 18, wenn die Bremsen gelüftet sind. Ein weiterer Kanal 78 erstreckt sich durch das Kugelventil 48, um eine Kammer 8o, in der die Feder 68 untergebracht.ist, zur öffnung 18 zu entlüften. Das Betätigungsglied 7o vermag mit seinem im Sinne der Figur linken Ende mit dem Kugelförmigen Kopf 66 zusammenzuwirken, um diesen vom Ventilsitzglied 52 fortzudrücken, wenn der Fahrzeugführer die Bremsen einrückt. Eine Feder 82 drückt das Ventilbetätigungsglied 7o elastisch vom Kugelventil 48 fort. -

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Um die zur Verschiebung des Kugelventils 48 erforderliche Kraft klein zu halten, ist es von Vorteil, daß im wesentlichen gleicht Hydraulikdrücke an den Enden des Ventils 48 angreifen. Aus diesem Grund ist an dem Ventilschaft 64 eine Druckangri-ffsflache 84 ausgebildet, die eine Ausgleichskammer 86 begrenzt. Ein Kanal verbindet die Kammer 86 mit der Arbeitskammer 26, so daß die Druckhöhen in der Kammer 86 und der Kammer 26 gleich groß sind. Der an der Druckangriffsfläche 84 anliegende Strömungsmitteldruck beaufschlagt das Kugelventil 48 mit einer Kraft, die das Kugelventil im Sinne der Figur nach rechts drückt und derjenigen Kraft entgegenwirkt, die durch den am rechten Ende des Ventils 48 anliegenden Druck in der Kammer 74 erzeugt wird und das Ventil 48 nach links drückt.

Wenn die Fahrzeugbremsen gelüftet sind, ist die Arbeitskammer 2 über die Nuten 72, die Kammer 74 und den Kanal 76 mit der Entlüftungsöffnung 18 verbunden. Das gesamte von der Pumpe 2o in die Einlaßöffnung 14 fließende Strömungsmittel gelangt über den zwischen der Ventilkugel 48 und dem Sitzglied 5o gebildeten Kanal zur Auslaßöffnung 16, von wo es unmittelbar zum Servolenkgetriebe 2 2 strömen kann. Wenn der Fahrzeugführer ein Einrücken der Bremsen durch Niederdrücken des nicht gezeigten, in der Fahrzeugkabine angeordneten Bremspedals auslöst, verschiebt sich die Steuerstange 36 im Sinne der Figur nach links, wodurch das Hebel-

das paar 46 um den Bügel 34 verschwenkt und/Ventilbetätigungsglied im Sinne der Figur nach links verschoben wird. Bei einer Verschiebung des Betätigungsgliedes 7o um dtien, sehr geringen Betrag gelangt das linke Ende des Ventilbetätigungsgliedes 7o in dichtende Anlage an den Kopf 66 des Kugelventils 48, wodurch die

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Strömungsmittelverbindung von der Kammer 74 über den Kanal 76 zur Entlüftungsöffnung 18 unterbrochen wird. Wenn das Ventilbetätigungsglied 7ο weiter verschoben wird, wird der Kopf 66 vom Ventilsitzglied 52 fortgedrückt, so daß das Strömungsmittel von der Einlaßkammer 54 über die Öffnung 58 zu einer Kammer 26 gelangen kann. Gleichzeitig wird der zwischen dem Kopf 66 und dem anderen Ventilsitzglied 5o begrenzte Durchflußquerschnitt verringert, so daß der Strömungsmittelstrom von der Einlaßkämmer zur Auslaßkammer 62 gedrosselt wird, was zu einer Druckerhöhung in der Einlaßkammer 54 führt. Zumindest ein Teil des der Einlaß-

kammer 54 zugeführten StrömungsmitteIstroms wird jedoch ständig ™ zur Auslaßkammer 62 geleitet. Zu diesem Zweck ist das Ventilsitzglied 5o mit einer Durchgangsbohrung versehen, die einen StrÖmungsmittelstrom zwischen den Kammern 54 und 62 selbst dann sicherstellt, wenn das Ventil 48 in dichtende Anlage an das Ventilsitzglied 5o gedrückt wird. Wenn das Strömungsmittel über die Öffnung 5 8 in die Arbeitskammer 2 6 gelangt, wird der Arbeitskolben 2 8 im Sinne der Figur nach links gedrückt, wodurch der nicht gezeigte Hauptbremszylinder beaufschlagt wird und somit die Fahrzeugbremsen eingerückt werden. μ

Bei einer normalen Servobetätigung der Bremsen hält die Feder die Hülse 42 in Anlage am Anschlag 44, so daß das Hebelpaar 46 bei einer Verschiebung der Steuerstange 36 verschwenkt und dadurch einen Strömungsmittelstrom in die Arbeitskammer 26 auslöst. Falls jedoch infolge einer Störung ein Strömungsmittelzustrom zur Arbeitskammer 2 6 unterbleibt, wird die Steuerstange 36durch die anschließende Erhöhung der vom Fahrzeugführer aufgebrachten

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Kraft in Anlage an den Arbeitskolben 2 8 gedrückt. Eine weitere Verschiebung der Steuerstange 36 wird unmittelbar an den Arbeitskolben 2 8 übertragen, so daß die Bremsen "manuell" eingerückt werden können.

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Claims

The Bendix Corporation

Executive Offices
Bendix Center

Southfield, Michigan 48"2o2/USA 7. Juni 1971

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Patentansprüche

Steuerventil, bei dem in einer Gehäusebohrung ein Ventilkörper verscHebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gehäusebohrung (24) ein erstes und ein zweites Ventilsitzglied (5o, 52) angeordnet sind, zwischen denen eine mit einer Druckmittelquelle (2o) verbundene Einlaßkammer (54) gebildet ist, daß der Ventilkörper (64, 66) in der Einlaßkammer (54) zwischen einer ersten Schaltlage, in der er dichtend am ersten Ventilsitzglied (52) anliegt und mit dem zweiten Ventilsitzglied (5o) zwecks Bildung eines aus dem einen Ende der Einlaßkammer herausführenden Strömungsmittelkanals zusammenwirkt, und % einer zweiten Schaltlage verschiebbar ist, in der der Ventilkörper vom ersten Ventilsitzglied (52) abgehoben und dadurch zwischen dem Ventilkörper (64, 66) und dem ersten Ventilsitzglied (52) ein zweiter, aus dem anderen Ende der Einlaßkammer (54) herausführender Strömungsmittelkanal gebildet ist, und daß der Ventilkörper (64, 66) durch Federglieder (68) elastisch in die erste Schaltlage gedrückt ist.

- Io -

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- Io Steuer-
2./Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß' der Ventilkörper (64, 66) einen gleitend im.Gehäuse (12) gelagerten Schaft (64) und einen am Schaft angeordneten kugelförmigen Kopf (6) enthält, der in die Einlaßkammer (54) ragt und mit den Ventilsitzgliedern (5o, 52) zwecks Steuerung des die • Einlaßkammer verlassenden Strömungsmittelstromes zusammenwirkt.
3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzglieder aus kreisförmigen, die Gehäusebohrung (24) begrenzenden Ringen (5o, 52) bestehen.
4. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (12) ein vom Bedienungsmann betätigtes Ventilsteuerglied (7o) gleitend angeordnet ist, das durch eines der Ventilsitzglieder (52) verläuft und durch das der Ventilkörper (64, 66) in die zweite Schaltlage verschiebbar ist.
5. Steuerventil nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Federglieder (89), die das Ventilsteuerglied (7o) vom Ventilkörper (64, 66) fortdrücken.
6. Steuerventil nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (12) eine Entlüftungsöffnung (18) und im Ventilsteuerglied (7o) ein Strömungsmittelkanal (76) angeordnet sind, der die Arbeitskammer (26) eines druckmittelbetätigten Servomotors do) normalerweise mit der Entlüftungsöffnung (18) verbindet, und daß das Ventilsteuerglied (7o) beim Zusammenwirken mit dem Ventilkörper (64, 66) die Verbindung zwischen

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der Arbeitskammer (26) und der Entlüftungsöffnung (18) unterbricht.

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