DE2426566A1

DE2426566A1 - Druckmittelsystem mit mehr als einer versorgungsstelle

Info

Publication number: DE2426566A1
Application number: DE19742426566
Authority: DE
Inventors: Frederick John Adams
Original assignee: TRW Steering Systems Ltd
Current assignee: TRW Steering Systems Ltd
Priority date: 1973-05-31
Filing date: 1974-05-31
Publication date: 1974-12-19
Also published as: JPS5026971A; FR2231867A1; AU6913274A; IT1011888B; FR2231867B1; GB1449143A

Description

München ^ / ο c r c c

3o.o5.1974 242bbbb

UT 74o6 P

CAM GEARS LIMITED

45 Wilbury Way, Hitchin

Hertfordshire, England

Großbritannien

Druckmittelsystem mit mehr als einer Versorgungsstelle

Die Erfindung betrifft ein Druckmittelsystem, bei dem eine Mehrzahl von Yersorgungsstellen aus einer Quelle mit Druckmittel versorgt werden. Beispielsweise in Straßenfahrzeugen werden von einer einzigen Pumpe ein Bremssystem, eine kraftbetriebene Lenkeinrichtung oder eine Lenkhilfe und eine Nivelliereinrichtung versorgt. TJm eine wirtschaftlich kleine Pumpe als primäre Druckmittelquelle, benutzen zu können, ist ein Druckspeicher vorgesehen, der durch die Pumpe aufgeladen wird, und der ausreichend Druckmittel bereit hält, um normalerweise zu erwartenden Spitzenbedarf zu genügen. Diese Maßnahme reicht jedoch nicht aus, wenn eine Minderleistung; der Pumpe, ein besonders lange dauernder Druckbedarf o.dgl. auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Druckmittelsystem mit mehr als einer Versorgungsstelle bereitzustellen, bei dem bei teilweisem oder völligem Ausfallen der Pumpe, einem teilweisem Ausfall der Druckversorgung irgendwelcher Art oder einem Druckabbau infolge nicht zu erwartend langen oder häufigen Bedarfs

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Vorkehrungen gegen den Ausfall des gesamten Druckmittel-Systems getroffen sind.

Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Druckmittelsystem nach der Erfindung dadurch gelöst, daß Maßnahmen getroffen sind,, durch die bei Ausfallen der Druckmittelversorgung selbsttätig eine oder mehr Versorgungsstellen zwecks Verminderung des Gesamtbedarfs von dem System getrennt werden, so daß die jeweils wichtigeren Versorgungsstellen unbeeinträchtigt bleiben. Dieses System ermöglicht es, für die Versorgungsstellen Prioritäten zu setzen, so daß beispielsweise bei Abschalten verschiedenen Versorgungsstellen ein Bremssystem bis zuletzt voll funktionsfähig bleibt.

Ein Druckmittelsystem mit den erfindungsgemäßen Vorzügen soll nachstehend erläutert werden.

Es sind bereits Druckmittelsysteme für Fahrzeuge vorgeschlagen worden, bei denen der vorhandene Druckmitteldruck Ventileinrichtungen getrennt betätigt, um die Druckmittelversorgung einer Mehrzahl von Versorgungsstellen, beispielsweise Bremssystem und Lenkung, zu steuern. Bei einigen dieser Vorschläge war als eine der Versorgungsstellen ein Druckmittelspeicher vorgesehen, der wiederum in Reihe eine oder ein G-ruppe Ver- . sorgungsstellen versorgte. Keiner dieser Vorschläge enthielt jedoch das Kennzeichen einer Versorung sämtlicher einer Mehrzahl von Versorgungsstellen von einem Druckspeicher au3, so daß also auch bei völligem Ausfall der Druckmittelpumpe weniger, jedoch besonders wichtige Versorgungastellen wie beispielsweise das Bremssystem zumindest für eine Notzeit funktionsfähig bleiben.

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Weiter ist ein Druckmittelsystem bekannt, bei dem lediglich zwei Versorgungsstellen bei lediglich teilweisen oder bei fortschreitendem Druckabfall mittels Ventileinrichtungen mit Vorrang zueinander versorgt werden können.

Wesentlicher Gedanke der vorliegenden Erfindung ist die Verfügbarkeit gespeicherten Drucks zu allen Versorgunsstellen und die Vorkehrung einfacher Ventilelemente zur Versorgung einer Mehrzahl von Versorgungsstellen in bestimmter Rangfolge bei Abschalten einer Versorgungsstelle nach der anderen bis zu dem Zustand, daß eine Versorgungsstelle mit höchstem Vorrang noch so lange versorgt wird, wie überhaupt noch Druck besteht.

Ein erfindungsgemäßes Druckmittelsystem enthält ein federbelastetes Ventil, mit dem je nach dessen Stellung ein Druckspeicher mit allen oder einem Teil der Versorgungsstellen verbunden ist, und dessen Stellung durch den der Federkraft entgegenwirkenden Druck der Druckquelle bestimmt ist. Wenn dieser Druck zunächst eine bestimmte Menge absinkt, wird das Ventil durch die Federkraft (die aus der Vorspannung der Feder resultierende Kraft) in eine Stellung gebracht, bei der die am wenigsten wichtige Versorgungsstelle abgeschaltet ist. Mit weiterem Absinken des Drucks werden so Versorgungsstelle um Versorgungsstelle abgeschaltet, bis schließlich nur noch die wichtigste Versorgungsstelle - bei einem Fahrzeug wohl das Bremssystem - angeschloßen ist.

Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausbildung sind eine Druckquelle und ein Druckspeicher so miteinander verbunden,

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daß dieser von der Druckquelle aufgeladen wird. Die Ladung des Druckspeichers ist über Ventilelemente für mindestens eine Versorgungsstelle verfügbar, wobei das Öffnen und Schließen der Ventilelemente durch den Speicherdruck gegenüber der Federkraft bewerkstelligt wird.

Vorzugsweise besteht das Ventil aus einer in einem Ventilgehäuse gleitend gelagerten Spindel, deren eines Ende nach Art eines Druckmittel mit dem Speicherdruck entgegen dem Druck einer Feder beaufschlagbar ist.

Vorzugsweise ist eine einzige Leitung zur Verbindung des Druckspeichers mit dem Ventil vorgesehen, jedoch besteht eine Abänderungsmöglichkeit darin, daß eine zweite Leitung von der Druckquelle zu dem Ventil führt, wodurch das Ventil bei unterschiedlichem Druck aus der Druckquelle un dem Druckspeicher durch den Druck aus der Druckquelle gesteuert wird."Hierbei ist ein Rückschlagventil zwischen der Druckquelle und dem Druckspeicher vorgesehen.

Nahe der Erfindung ist das Ventil gegen eine im ausgedehnten Zustand unbelastete Druckfeder mit Euler'scher Federdehnungscharakteristik druckgetätigt. Insofern wird die Feder einerseits bei einem Druck wenig oberhalb eines kritischen Drucks und andererseits bei einem Druck wenig unterhalb des kritischen Drucks arbeiten, so daß eine Art Kippfunktion besteht.

Weitere Schutzbegehren ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen und/oder der Voranmeldung.

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-R-

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.
Es zeigen:

Fig. 1 ein Druckmittelsystem für drei Versorgungsstellen,

Fig. 2 ein Druckmittelsystem, wie in Fig. 1, ,"jedoch mit einer Vorkehrung, den vollen Speicherdruck einer der Versorgungsstellen aufzugeben,

Fig. 3 ein anderes Druckmittelsystem, bei dem zur Vereinfachung nur zwei Versorgungsstellen vorgesehen sind.

Nach Fig. 1 wird ein Druckspeicher 1 von einer Pumpe 2 über ein Rückschlagventil 3 aufgeladen, wobei die Pumpe 2 ein Druckmittel aus einem herkömmlichen, nicht weiter dargestellten Vorratsbehälter über eine Leitung 4 ansaugt. Das Druckmittel 5 in dem Druckspeicher 1 fließt durch eine leitung 6 und einen An-. schlußstutzen 7 in einen mit einer zylindrischen Bohrung 9 versehenen Ventilkörper 8. In der Bohrung 9 befindet sich eine Spindel 1o, die durch eine Feder 11 in einer Richtung - in der Zeichnung nach links - mit Druck beaufschlagt ist. Die Feder 11 stützt sich gegen einen Stopfen 12 ab, der mit einem O-Rine; 14 abgedichtet und mittels eines Sprengringes 13 gehalten ist. Der Stopfen 12 kann auch mit einem Gewinde versehen sein, so daß die Federkraft einstellbar ist.

Die Spindel 1o besitzt drei kreisringförmige Nuten 16, 16A . und 16B, die durch bzw. über einen Verteilerkanal 17 in dem Körper 8 mit dem Anschlußstutzen 7 verbunden sind. Der Verteilerkanal 17 führt auch zu einem Druckraum 18 in der Bohrung 9 gegenüber der Feder 11, so daß der Druckmitteldruck der Feder 11 entgegenwirken kann.

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Ver Ventilkörper 8 besitzt - in Ebene der Einmündungen des Verteilerkanals 17 in die zylindrische Wand der Bohrung 9 drei Öffnungen 15, 15A und 15B, die zu Versorgungsstellen führen, angenommen 15 zu einem "höchst vorrangigen" Bremssystem, 15A zu einem Lenksystem und die Öffnung 15B zu einer Nivelliereinrichtung. Bei normalen Betriebsbedingungen befindet sich die Spindel 1o bei zusammengespreßer Feder 11 in ihrer, in der Zeichnung rechten Stellung, so daß die Öffnungen 15, 15A und 15B über die Nuten 16, 16A und 16B und damit die dort angeschloßenen Versorgungstellen sämtlich voll versorgt sind. Die Nuten 16, 16A und 16B besitzen unterschiedliche Breite,.so daß bei Bewegen der Spindel 1o infolge Nachlaßen des Drucks in dem Druckraum 18 und der Vorspannkraft der Feder 11 nach links, die Nuten 16B und 16A gegenüber den Öffnungen 15B und 15A nacheinander außen Überdeckung geraten, wodurch erst die Versorgungsstelle an Öffnung 15B und dann die Versorgungsstelle an Öffnung 15A abgeschaltet werden und schließlich der verbleibende Druck allein der Versorgungsstelle an Öffnung 15 zukommt.

Der zu der Feder 11 gelegene Raum rechts der Spindel 1o sollte belüftet sein, damit durch einen dortigen Druckaufbau nicht die einwandfreie Funktion der Spindel behindert wird.

Nach Fig. 2 fehlt dem Verteilerkanal 17 ein zu dem Druckraum 18 führender Abzweig. Stattdessen ist der Druckraum 18 über eine Leitung 2o an die Verbindungsleitung zwischen der Pumpe 2 und dem Rückschlagventil 3 angeschloßen. Fällt bei dieser Anordnung die Pumpe 2 aus, so drückt die Feder 11 die Spindel 1o völlig nach links und die volle Druckmittelladung aus dem Druckspeicher kommt allein der höchstrangigen Versorgungs-

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stelle an Öffnung .15, eben dem Bremssystem, zugute, da in dieser Stellung die Öffnungen 15B und 15A geschloßen sind.

Nach Pig. 3 und Fig. 3A sind wiederum eine Pumpe 2, eine Ansaugleitung 4, ein Rückschlagventil 3 und ein Druckspeicher 5 in oben beschriebener Anordnung vorgesehen. Von dem Druckspeicher 5 führt eine Leitung 3o zu einem Ventilkörper 31, mit einer öffnung 32 zum Anschluß einer vor- oder höchstrangigen Versorgungsstelle - einem Bremssystem - und einer Öffnung 33 für eine nachrangige Versorgungsstelle - angenommen, einer Lenkhilfe - . Sine dritte Öffnung 34 ist mittels einer Leitung mit dem Vorratsbehälter verbunden, um einen Rückfluß des zuvor durch das Ventil gefloßenen Druckmittels zu ermöglichen.

In dem Ventilkörper 3 befindet sich eine zylindrische Bohrung

35 mit einer Ringnut 35A in Ebene der Öffnung 33, einem Anschlag 35B und diesem axial gegenüber einem weiteren Anschlag 35G, bestehend aus einem Spreizring. Die Anschläge 35B und 35C begrenzen den Weg einer Spindel 36,.die eine Ringnut 36A besitzt. Diese befindet sich bei rechter Stellung der Spindel

36 im Bereich der Ringnut 35A (Fig. 3). Befindet sich dagegen die Spindel 36 in ihrer linken Stellung (Fig. 3A), so ist die Verbindung der Ringnuten 35A und 36A unterbunden. In der Bohrung 35 befindet sich ferner ein Druckraum 31A mit Verbindung zu den Leitungen 3o und 32.

Weiter ist in der Spindel 36 ein Kanal 36B zur Verbindung des Druckraumes 31A mit der Ringnut 36A vorgesehen. Im rechten Ende der Spindel 36 ist eine Walze 37 schwenkbar gelagert, eine weitere Walze 37 in einer mittels eines O-Rings

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38A abgedichteten und mittels eines Federringes 38C in der Bohrung 35 gehaltenen Scheibe 38. In jede der Walzen 37 ist eines der Enden einer Blattfeder 39 eingelaßen. Wie durch Vergleich der beiden Darstellungen zu ersehen ist, ist bei Stellung der Spindel 36 rechts (Fig. 3) die Feder 39 stark, bei Stellung der Spindel 36 links die Feder 39 nur schwach gebogen.

Die Blattfeder 36 ist eine Feder der als "Euler-Spreize" bekannten Art mit der Eigenschaft, ungeachtet sehr kleiner Fertigungsungenauigkeiten, einer Druckfeder mit Nullwert. Hieraus folgt, daß die Spindel 36 ihren vollen Weg von Anschlag 35B zu Anschlag 35C nehmen wird, wenn ein bestimmter kritischer Druck in dem Druckraum 31A geringfügig überschritten ist. Die Ringnut·36A öffnet sich jetzt zu der Ringnut 35A und das Druckmittel von Leitung 3o und Druckraum 31A kann nun durch den Kanal 36B unddie Leitung 33 zu der zweiten Versorgungsstelle fließen. Fällt aus irgendwelchen Gründen der Druck in dem Druckraum 31A unter den kritischen Druck, so springt die Feder 39 in die gestrecktere Stellung nach Fig. 3B, so daß das Druckmittel nur durch die Leitung 32 zu der höchstrangigen Versorgungsstelle gelangen kann, der Druck ist der, der auch in dem Druckspeicher 5 besteht. Selbstverständlich kann das ganze lastfreie Ventil vervielfältigt werden, so wenn ein höchstrangiges und zwei nachrangige Versorgungssysteme bestehen, die wiederum - mit - unterschiedlichen Drucken arbeiten, indem zwei Spindeln und zwei Federn mit ihrem Zubehör gegebenenfalls in einem gemeinsamen Ventilkörper vorgesehen werden. In solchem Falle sind die Federn dem jeweiligen Druck anzupassen und/oder entsprechende Querschnitte

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der Spindel zum Erzielen des gleichen Effekts zu wählen. Beispielsweise kann die G-röße des Drucks, ausgehend von einem Wert 1 für die höchstrangige Versorgungsstelle, z.B. ein Bremssystem, für das nächstrangige Versorgungssystem. z.B. ein Lenkluftsystem, mit dem Wert 1,5 und für ein Versorgungssystem noch geringeren Ranges, z.B. einer Nivelliereinrichtung, mit dem Wert 2 vorgesehen werden.

Aufgabe der Walzen 37 ist es, die Reibung gering zu halten, und ein merkliches Haftenbleiben zu vermeiden durch das eine Minderfunktion der Feder 39 eintreten könnte.

Es ist anzumerken, daß der Erfindung ein weiter Anwendungsbereich zukommt, und daß die Anwendung an einem Fahrzeug lediglich las Beispiel gewählt ist. Beispielsweise wird ein mit Geräten bestückter Motorschlepper etliche Steuerungen für unterschiedliche Aufgaben und unterschiedlicher Wichtigkeit besitzen, so für die Lenkung, für eine Winde, für einen Ausleger u.a.m., jeweils betätigt mittels eines Versorgungssystems, Wesentlich bei der Erfindung ist die Möglichkeit, den Versorgungsstellen eine Rangfolge zuordnen und dabei mit einer Energiequelle bzw. einer einzigen Pumpe und einem Druckspeicher auskommen zu können.

- 1o Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche:

Druckmittelsystem mit mehr als einer Versorgungsstelle, »ei «em Ton einer Quelle Druckmittel einem Druckspeicher aufgegeben wird und bei des von dem Druckspeicher eine erste und.weitere Versorgungsstellen vorgewählten Ranges versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Ventilelemente (8, 1o) zwischen dem Druckspeicher (1 baw. 5) und den Versorgungsstellen vorgesehen sind, dad die Ventilelemente durch den Quellendruck gegen eine Rückstelle- oder federkraft zu betätigen sind, dafl durch die auf diese Weise bestimmte Stellung bestimmend dafür ist, welche der weiteren Versorgungsstellen Druckmittel aus dem Druckspeicher erhalten, derart, daß di.e Versorgung von dem Quellendruck abhängig ist.
2. Druckaittelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einer Rückstellkraft belastete Ventil, je nach seiner Position den Druckspeicher (1, 5) mit allen, einem einzigen oder mehreren der Versorgungsstellen verbindet, wobei die Stellung des Ventils durch den Quellendruck gegenüber der Rückstellkraft bestimmt ist.
3. Druckmittelsystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckquelle (2) und ein Druckspeicher (1, 5) so miteinander verbunden sind, so

. daß dieser von der Druckquelle aufgeladen wird und zugleich zur Versorgung aller einer Mehrzahl von Versorgungsstellen dient, daß die Ladung des Speichers ständig mindestens einer der Versorgungsstellen durch Ventil-

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elemente verfügbar ist, deren Öffnen und Schließen durch den Speicherdruck gegenüber der Rückstellkraft gesteuert wird, derart, daß ein derartiges Öffnen und Schließen den zufluß von Druckmittel von dem Speicher zu den weiteren Versorgungsstellen gestaltet oder verhindert.
4. Druckmittelsystem nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil die Form einer in einem Ventilkörper (8) gleitend gelagerten Spindel (1o) besitzt, daß das eine Ende der Spindel nach Art eines Druckmittelkolbens dem Speicherdruck ausgesetzt ist, und das Federelemente vorgesehen sind, die die Spindel (1o) gegen den Speicherdruck mit Druck beaufschlagen.
5. Druckmittelsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung des Speichers durch eine einzige Leitung (6) mit dem Ventil verbunden ist.
6. Druckmittelsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung des Speichers mit dem Ventilkörper (8) durch eine einzelne Leitung (6) verbunden ist, und daß eine zweite Leitung (2o) die Druckquelle (2) mit dem Yentilkörper (8) verbindet, wobei das Ventil direkt durch den Quellendruck betätigt ist.

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7. Druckmittelsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckquelle (2) und dem Druckspeicher (1, 5) ein Rückschlagventil (3) in der Weise angeordnet ist, daß der Druck in dem Druckspeicher gehalten wird, und daß die zweite Leitung (2o) zwischen der Quelle und dem Rückschlagventil angeschloßen ist,

' so daß der Ventilbetätigungsdruck direkt von der Quelle und nicht von dem Speicherdruck herleitet.
8. ·Druckmittelsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft des Ventils eine Feder (11, 39) mit Euler'scher Dehnung und eine wesentlich lastfreie Feder ist.

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