DE2812106A1

DE2812106A1 - Drucksteuerventil

Info

Publication number: DE2812106A1
Application number: DE19782812106
Authority: DE
Inventors: John Keith Anderson; Peter Lewyckj
Original assignee: Clayton Dewandre Co Ltd
Current assignee: Wabco Automotive UK Ltd
Priority date: 1977-03-21
Filing date: 1978-03-20
Publication date: 1978-10-05
Also published as: DE2812106C2; US4172619A; GB1588313A

Description

DipUng. A.Spalthoff ^{D43 Essen} ^l- ^den 281 21

Patentanwalt «9 Pelmanstraße 31

^ Postschließfach 1533

Telefon (0201) 772008

Akten-Nr. 22 Q92

in der Antwort bitte angeben

CLAYTON DEWANDRE CO. LTD. Titanic Works, Lincoln, England

Drucksteuerventil

Die Erfindung betrifft ein Drucksteuerventil, insbesondere für die Steuerung der Arbeitsweise von unter Federkraft betätigten und unter Fluiddruck gelösten Bremseinheiten bei Fahrzeugbremssystemen.

Drucksteuerventile für diese Zwecke müssen eine Positionseingabe haben, d. h. der Abgabedruck muß proportional zu einer bestimmten geometrischen Variablen sein, beispielsweise zum Winkel des Steuerhebels, durch den das Ventil betätigt wird. Ein einfaches Verfahren zur Gewährleistung einer derartigen Positionseingabe besteht darin, daß eine Feder zwischen dein Steuerhebel und einem Reaktionskolben angeordnet wird, der auf den Abgabedruck anspricht. Diese Anordnung erfordert jedoch die Entwicklung einer relativ großen Reaktionskraft, um eine vernünftige Linearität zu erreichen, wodurch eine entsprechend große Betriebskraft erforderlich ist. Der Nachteil einer derartigen Anordnung kann dadurch ausgeschlossen werden, daß Nachlaufeinrichtungen vorgesehen werden, bei denen ein Ventilelement relativ zu einem Ventilsitz beweglich ist, der einerseits durch einen Reaktionskolben in Schließrichtung auf dem Ventilelement bewegbar ist, wobei der Kolben durch eine Stufenfeder vorgespannt ist. Aber auch bei Verwendung einer

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derartigen Nachfolge- bzw. Nachführungseinrichtung ist eine ziemlich große Kraft zur Betätigung des Ventils erforderlich, insbesondere bei hohen Drucken.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Drucksteuerventil zu schaffen, das einfach herzustellen ist und mit einer relativ kleinen Kraft betätigt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Stößelventilelementes gelöst, das in einer Bohrung in einer Führung oder in einem Träger gleitend verschiebbar ist und ein Ventil aufweist, das mit einem Sitz auf dem Träger so zusammenwirkt, daß der Fluidstrom zwischen einer Einlaßöffnung und einer Abgabeöffnung gesteuert wird. Der Träger ist dabei in die Öffnungsstellung des Ventils vorgespannt und entgegengesetzt zu einer Vorspannkraft zum Schließen des Ventils durch den darauf wirkenden Abgabedruck schließbar. Das Ventilelement hat eine Fläche, die auf den Abgabedruck derart anspricht, daß das Ventilelement in die Offenstellung des Ventils entgegengesetzt zu einer Vorspannkraft gedrückt wird, die das Ventilelement in die Schließlage auf den Sitz drücken möchte.

Vorzugsweise besteht das Ventilelement aus Zwischenabschnitten des Elementes mit unterschiedlichen Durchmessern, die dazwischenliegend den Bereich begrenzen, der dem Abgabedruck ausgesetzt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der Träger und das Ventilelement von einer Feder vorgespannt. Die Trägerfeder hat dabei einen wesentlich größeren Vorspannungswert als die Ventilelementfeder. Durch Einstellen der Spannung der das Ventilelement belastenden Feder kann somit die für die Betätigung des Ventils erforderliche Kraft in mäßigen Grenzen gehalten werden, während der Vorteil der Nachführungs-Ventilwirkung beibehalten wird.

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Gegenstand der Erfindung ist somit ein Drucksteuerventil zum Steuern von Federbremseinheiten bei Fahrzeugbremssystemen, die durch Fluiddruck lösbar sind. Das dabei verwendete Ventil erfordert weniger Betriebskraft als herkömmliche Ventile, auch v/enn diese Nachlauf einrichtungen aufweisen. Das Ventil hat ein Stoßelventilelement, das in dem Träger gleitend verschiebbar ist und den Fluidstrom zwischen der Einlaßöffnung und der Abgabeöffnung steuert. Der Träger ist in die Offenstellung des Ventils durch den Abgabedruck entgegen einer Federkraft vorgespannt. Das Ventilelement spricht auf den Abgabedruck zum Öffnen des Ventils entgegen einer weiteren Federkraft an. Die Trägerfeder hat einen wesentlich größeren Wert als die Ventilelementfeder und kann so eingestellt werden, daß die für die Betätigung des Ventils erforderliche Kraft in mäßigen Grenzen gehalten werden kann, wobei die Vorteile der Nachlaufwirkung beibehalten werden.

Anhand der Zeichnung, die im Schnitt eine Ausführungsform eines Drucksteuerventils zeigt, wird die Erfindung näher erläutert.

Das in der Zeichnung gezeigte Drucksteuerventil hat ein Gehäuse 1, das mit einer vertikalen Durchgangsbohrung 11 und mit im Abstand angeordneter. Querkanälen 12, 13 und 14 versehen ist, welche die Bohrung mit einer Zuführungs- bzw. Speicheröffnung S, mit einer Abgabe- bzw. Bremsenöffnung D und einer Rücklauf- bzw. Speicheröffnung R verbinden. Mit einem abgedichteten Gleitsitz ist in dieser Bohrung eine rohrförmige Führung oder ein Träger 2 angeordnet, in dem sich ein.Stoßelventilelement 3 befindet, das darin in einem abdichtenden Gleitsitz sitzt. Das Ventilelement hat einen oberen Abschnitt 15, dessen Durchmesser geringer ist als der des unteren Abschnittes 16. Die beiden Abschnitte sind miteinander durch einen sich verjüngenden Abschnitt 17 verbunden, der ein konisches Ventilelement bildet, das mit einem Ringsitz 18 auf dem Träger zusammenwirkt.

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Der obere Abschnitt des Ventilelementes hat einen axialen Kanal 19, der an seinem unteren Ende mit einem Querkanal· 2o verbunden ist, welcher im unteren Abschnitt 16 des Ventilelementes unmittelbar unter dem konischen Ventilelemsnt 17 ausgebildet ist, wobei ein Kugelventil 21 mit einem Abgabesitz 22 am oberen Ende des Ventilelementes so zusammenwirkt, daß der Fluidstrom durch den Axialkanal 19 gesteuert wird und die Bohrung des Trägers 2 an diesem Ende offen ist und mit der Rücklauföffnung R in Verbindung steht. Unmittelbar über dem konischen Ventilteil 17 ist der Stößel 3 mit einer kleinen Außennut 23 oder einem Ring versehen, der über Bohrungen 24 im Träger und im Ventilgehäuse mit der Beschickungsöffnung in Verbindung steht. Der Querkanal 2o in dem Ventilstößelelement 2 öffnet in eine Ringkammer 25, die im Träger 2 ausgebildet ist und über einen weiteren Kanal darin mit einem Ringraum 26 verbunden ist, der sich außerhalb des Trägers befindet und an die Abgabeöffnung D angeschlossen ist. Der Träger 2 hat einen oberen Abschnitt 27, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der des unteren Abschnittes 28. Der Ringraum 26 ist an der Übergangsstelle der beiden Abschnitte angeordnet, so daß, wenn Fluid unter Druck in den Raum abgegeben wird, es auf den Träger 2 wirkt und ihn nach unten gegen die Wirkung der graduierenden Hauptfeder 29 drückt. Auf den Ventilstößel 3 wirkt weiterhin eine Feder 3o, die ihn nach oben drückt, wobei diese Feder auf einem Schubpolster 32 sitzt, das durch eine Schraube oder einen Bolzen 34 eingestellt v/erden kann, um dadurch die Axialkraft der Feder zu ändern.

Am oberen Ende des Gehäuses sitzt ein Betätigungs- oder Steuerhebel 4o, der im Winkel um eine horizontale Achse 42 und um einen Drehnocken 44 verschiebbar ist. Gewünschtenfalls kann ein Finger oder ein Nockenfolger vorgesehen werden, um einen Ventilbetätigungszapfen 45 nach unten zu verschieben, der fluchtend zum oberen Ende des Ventilstößels ausgerichtet ist.

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Nimmt man an, daß das Steuerventil die Arbeitsweise der Federbremsen eines Fahrzeugs steuern soll, so arbeitet das Ventil folgendermaßen:

Wenn die Federbremse sich im Zustand Parken oder entlüftet befindet, stehen der Ventilstößel 3 und der Träger 2 im Ventilgehäuse 1 unter der Wirkung ihrer Spannfeder 29 und 3o in ihren obersten Stellungen, wobei das konische Ventil 17 an seinem Sitz anliegt und den Ring 43 abdichtet, während der Ventilbetätigungszapfen 45 keinen Kontakt mit dem Kugelventil 21 hat, so daß die Bremsen über den Auslaßkanal in dem Ventilstößel und der Rücklauföffnung R entlüftet werden. Eine Bewegung des Steuerhebels 4o aus der Parkstellung verschiebt den Zapfen 45 nach unten, wobei zuerst das Kugelventil 21 mit dem Auslaßsitz 22 in Eingriff gebracht wird, wodurch die Abgabeöffnung D von der Rücklauföffnung R getrennt wird. Eine weitere Bewegung des Hebels 4o verschiebt dann den Ventilstößel 3 nach unten, wodurch das konische Ventil 17 von seinem Sitz 18 wegbewegt wird, wodurch eine Verbindung der Abgabeöffnung D mit der Zuführungsöffnung S über die Bohrungen 24 im Träger 2 und im Gehäuse 1 sowie den Ring 23 am Ventilstößel hergestellt wird. Der Abgabedruck wirkt auf die Ringfläche des Trägers 2, die durch die Differenz zwischen den beiden Durchmessern festgelegt ist, wodurch der Träger nach unten bewegt wird, bis das Steuerventil 17 wieder auf den Sitz gelangt. Die Abwärtsbewegung wird an einer Stelle gestoppt, an der das Kugelventil 21 den Auslaßluftkanal zu öffnen beginnen würde, wodurch der Abgabedruck reduziert wird. Auf diese Weise bestimmen die Größe der Feder 29, die auf den Träger 2 wirkt, und die Ringreaktionsfläche die Zwangsbeziehung zwischen der Bewegung des Zapfens 45 und des Abgabedrucks. Der von dem Steuerhebel 4o betätigte Nocken 44 ist so geformt, daß er für ein geeignetes oder variables Verhältnis zwischen den Bewegungen des Steuerhebels 4o und des Zapfens bzw. Stößels 45 sorgt. Wenn das konische Ventil von seinem Sitz wegbewegt wird, wird der Zuführungsdruck, der zu

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dem Ring 23 geleitet wird, abgedrosselt, wodurch man einen Abgabedruck erhält, der auf einender Differenz zwischen der unteren Abdichtungsfläche entsprechenden Flächenbereich wirkt, d. h. auf die Querschnittsfläche des unteren Abschnitt: des Ventilelementes 3. Die Mittelfläche des Ventilsitzes übt einen nach unten gerichteten Schub auf den Ventilstößel aus, so daß er in Richtung der Offenstellung zu stark ausgeglichen ist, während der Abwärtsschub durch die Feder 3o, die den Stößel unter Last setzt, kompensiert ist. Wenn der Wert der Feder 3o im Verhältnis zur Feder 29 in der gleichen Proportion wie die Ringreaktionsfläche des Stößels 3 zum Stößel 2 steht, ist die Betriebsbelastung null. Der Wert der Feder 3o wird deshalb als höherer Wert gewählt, um die gewünschte Betriebskraft zu erreichen. Somit ist die Federkraft am Ventilstößel 3 immer proportional zum Abgabedruck, unabhängig von der kleinen Anfangslast, die durch eine Schraube oder einen Bolzen 34 einstellbar ist, der aber nur, wie erwähnt, eine minimale Steigerung der Betriebskraft verursacht.

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Claims

. Drucksteuerventil, gekennzeichnet durch ein Stößelventileleirient (3) , das gleitend verschiebbar in einer Bohrung (11) in einer Führung oder einem Träger (2) sitzt und ein Ven ti Ie leine nt auf v/eist, das mit einem Sitz (18) an dem Träger (2) zusammenwirkt, um den Fluidstrom zv7ischen einer Einlaßöffnung (S) und einer Abgabeöffnung (D) zu steuern, wobei der Träger in eine Stellung zum Öffnen des Ventils vorgespannt und entgegengesetzt zu der Vorspannkraft zum Schließen des Ventils durch den darauf wirkenden Abgabedruck verschiebbar ist und das Ventilelement (3) eine Fläche hat, die auf den Abgabedruck derart anspricht, daß das Ventilelement (3) in eine Offenstellung des Ventils entgegengesetzt zur Vorspannkraft gedrückt wird, die das Ventilelement in die Schließstellung auf dem Sitz (18) drücken möchte.
2. Drucksteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventilelement (3) aus Zwischenabschnitten des Elementes mit unterschiedlichen Durchmessern besteht, die zwischen sich die Fläche bilden, die dem Abgabedruck ausgesetzt ist.
3. Drucksteuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger (2) und das Ventilelement (3, 17) jeweils durch eine Feder vorgespannt sind, wobei die Trägerfeder (29) einen wesentlich größeren Wert als die Ventilelementfeder (3o) hat.

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ORIGINAL INSPECTED

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4. Drucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Einrichtungen (34) zum Einstellen der Vorspannkraft, die das Ventileleraent (3, 17) in die Schließstellung auf dem Sitz (13) drücken möchte.
5. Drucksteuerventil, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Stößelventilelement (3), das gleitend verschiebbar in einer Bohrung (11) in einer Führung oder in einem Träger (2) sitzt und Zwischenabschnitte des Elementes mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, wobei ein konisches Ventilelement mit einem Sitz an dem Träger so zusammenwirkt, daß der Fluidstroiti zwischen einer Einlaßöffnung und einer Abgabeöffnung gesteuert wird, der Träger (2) in eine Stellung zum Schließen des Ventils durch den darauf wirkenden Abgabedruck entgegen der Kraft einer Stufenfeder verschiebbar ist und das Ventilelement eine zwischen den verschiedenen Durchmessern gebildete Fläche aufweist, die auf den Abgabedruck anspricht, der das Ventilelement in die Offenstellung entgegengesetzt zu einer Feder drückt, die das Ventilelement auf dem Sitz schließen möchte.

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