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Hydraulisches Wegeventil als Gleichdruck-
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proportional regler Die erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches
Wegeventil als Gleichdruckproportionalregler gemäß Gattungsbegriff des.Patentanspruchs
1. Ein solches Wegeventil findet beispielsweise Anwendung in Bremsanlagen für Kraftfahrzeuganhänger
und steuert die Versorgung zumindest eines Bremszylinders der Bremsanlage mit Druckfluid.
Das Wegeventil wird seinerseits hydraulisch servobetätigt, indem der auf den Kolbenschieber
wirkende Druck im Servoraum verändert wird, beispielsweise durch Betätigung eines
Bremspedals, das mittels eines hydraulischen Druckgebers den.Steuerdruck erzeugt,
der auf den Servoraum des Wegeventils gegeben wird.-Erfolgt eine Beaufschlagung
des 5ervoraums, verbindet der Kolbenschieber den Zulaufraum mit
dem
Ablaufraum, so daß beispielsweise die Bremsen eines Anhängers betätigt werden. Durch
die Verbindung des Ablaufraums mit dem Gegendruckraum wirkt dabei auf den Kolbenschieber
eine Rückstellkraft, die in wieder in die Ausgangsstellung zurückführt, so daß eine
weitere Beaufschlagung des Ablaufraums unterbleibt. Auf diese Weise kann dieses
Wegeventil bei Anwendung in einer Bremsanlage den Bremsdruck proportional zur Kraft
auf das Bremspedal steuern.
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Es ist bereits ein Wegeventil dieser Art vorgeschlagen, bei dem beim
Verbinden von Ablauf raum mit Zulaufraum bzw. Rücklaufraum der Druckunterschied
schlagartig wirksam wird, so daß das Ventil hart anspricht und daher beispielsweise
bei Bremsanlagen für Unstetigkeiten im Bremsverhalten Anlaß gibt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wegeventil der eingangs beschriebenen
Gattung so weiterzubilden, daß die jeweiligen Umschaltungen gedämpft erfolgen und
eine kontinuierliche Änderungscharakteristik erreicht wird.
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Diese Aufgabe ist durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs
1 gelöst. Durch die Vordrosseln baut sich in dem jeweils aufgesteuerten Raum der
Druck linear auf bzw. ab, wobei auch die Rückstellung des Kolbenschiebers unter
dem Gegendruck verzögert .erfolgt, so daß sprunghafte Änderungen verhindert werden
und die Wirkung eines Proportionalreglers erreicht wird.
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Zu einer besonders einfachen Weiterbildung kommt man durch die Merkmale
des Unteranspruchs 3, da sich solche Kerben denkbar einfach anbringen lassen und
das erwünschte Übergangsverhalten durch die Querschnittsgestalt und/oder durch die
Anzahl solcher Kerben auf einfachste Weise beeinflußt werden kann.
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We-iterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird m folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
einem Ausführungsbeispiel naher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung
einer Anhängerbremsanlage, die ein Anwendungabeispiel für das Wegeventil darstellt;
Fig. 2 eine Ausführungsform des Wegeventils im Längsschnitt.
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In Fig. 1 ist ein Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Wegeventil
dargestellt. Dieses Anwendungsbeispiel zeigt einen Ausschnitt aus einer Bremsanlage
für einen Anhänger, die unabhängig von der Bremsanlage der Zugmaschine ist. Eine
solche Anhängerbremsanlage ermOglicht es, den Anhänger auch dann zuverlässig zu
bremsen, wenn beispielsweise der Antriebsmotor der Zugmaschine ausfällt. Die dargestellte
Bremsanlage umfaßt einen Speicher 1 für Druckfluid sowie eine auf beliebige Weise
angetriebene Gleichdruckpumpe 2, die aus einem Rücklaufbehälter 3 den Speicher 2
sowie eine Zulaufleitung 33 mit Druckfluid speist, wobei die Zulaufleitung 33 auch
in Verbindung mit dem Speicher 1 steht, so daß auf der Zulaufleitung 33 ständig
Druckfluid unter konstantem Druck verfügbar ist. Der Ablauf des Druckfluids wird
von einem Wegeventil gesteuert, das drei Stellungen A, B und C sowie zwei Zwischenstellungen
A1 und C1 hat. In der Stellung A -ist die Zulauf leitung 33 gesperrt und ist eine
Ablaufleitung 37 des Wegeventils 4 mit einer zum Rücklaufbehälter 3 führenden Rücklaufleitung
39 verbunden. In der Stellung B-des Wegeventils 4 sind die Zulauf leitung 33, die
Ablauf-
leitung 37 und die Rücklauf leitung 39 gesperrt. In der
Stellung C des Wegeventils 4 ist die Rücklaufleitung 39 gesperrt, während die Zulaufleitung
33 und die Ablaufleitung 37 miteinander in Verbindung stehen. Beim Umschalten aus
der Stellung B in die Stellung A bzw. C erfolgt zunächst der Anschluß an die Rücklaufleitung
39 bzw. die Ablaufleitung 37 über eine Drosselstelle, bevor der zugehörige Durchflußquerschnitt
vollständig öffnet. Das Wegeventil 4 wird im folgenden noch ausführlicher erläutert.
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Die Ablaufleitung 37 führt zu einer Hydraulikkupplung 8 zwischen Zugmaschine
und Anhänger, an die anhängerseitig eine Leitung 9 angeschlossen ist, die zu zumindest
einem Bremszylinder des Anhängers führt.
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An einem Bremspedal 5 der Zugmaschine befindet sich ein Druckgeber
6, in dem bei Betätigung des Bremspedals Druck aufgebaut wird, wobei die Beziehung
zwischen Druckhöhe im Druckgeber 6 und Pedalkraft mittels einer Stellschraube 7
einstellbar ist. Der Druckgeber 6 ist über eine Steuerleitung 35 mit dem Wegeventil
4 verbunden, das je nach Druckhöhe auf der Steuerleitung 35 eine seiner drei Stellungen
A, B oder C einnimmt.
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Im folgenden wird das Wegeventil 4 ausführlicher erläutert. Es sei
klargestellt, daß die vorstehend beschriebene Bremsanlage nur ein Anwendungsbeispiel
für das Wegeventil 4 ist und daß das Wegeventil auch in beliebigen anderen Anlagen
anwendbar ist.
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Das Wegeventil umfaßt ein Gehäuse 10, in dem eine axial verlaufende
Gehäusebohrung 12 ausgebildet ist, die einen einen Ringkanal 14 bildenden Abschnitt
mit größerem Durchmesser aufweist. In der Gehäusebohrung 12 ist ein Kolbenschieber
20 angeordnet, der eine erste Ringnut 22 sowie eine zweite Ringnut 24 aufweist.
Die erste Ringnut 22 und die Gehäusebohrung 12 begrenzen einen Rücklaufraum
28
in den ein im Gehäuse 10 ausgebildeter Rücklaufkanal 38 mündet, an den die Rücklauf
leitung 39 angeschlossen ist. Die zweite Ringnut 24 und die Gehäusebohrung 12 beg.renzen
einen Druckraum 26, in den ein im Gehäuse 10 ausgebildeter Zulauf kanal 32 mündet,
der an die Zulaufleitung 33 angeschlossen ist. Auf seiner in Fig. 2 rechten Seite
teilt der Kolbenschieber 20 in der Gehäusebohrung 12 einen Servoraum 30 ab, in den
ein Steuerkanal 34-mdndetj der an die Steuerleitung 35 angeschlossen ist.
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In-den--Ringkanal 14 mündet ein im Gehäuse 10 ausgebildeter Ablaufkanal
36, der an die Ablaufleitung 37 angeschlossen ist. Im-Gehäuse ist ferner ein Kanal
40 ausgebildet, der den Ablaufkanal 36 mit einem Gegendruckraum 16 am linken Ende
des Gehäuses 10 über eine Drossel 53 verbindet.
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Im Gegendruckraum 16 befindet sich eine Rückstell--feder -42, deren
Vorspannung über eine justierbare Stellschraube 44instellbar ist und die über einen
Pedersitz 46 auf. einen Stift 48 wirkt, -der abgedichtet durch eine -Doichtscheibe-18
verläuft und sich in seinem in Fig. 2 rechtenSEnde.an der Rückseite des Kolbenschiebers
20 abstützt. Der Stift 48 zentriert die Rückstellfeder 42, überträgt deren Kraft
zum Kolbenschieber 20 und ist an seinem.in Fig. 2 linken Ende dem Druck in dem Gegendruckraum
16 ausgesetzt.
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Die Rückseite des Kolbenschiebers ist durch einen -Stichkanal 60
mit einer durch den Kolbenschieber verlauenden Längsbohrung 50 verbunden, die sich
über dessen .gesamte Länge erstreckt und über eine Drosselbohrung 52 -mit dem Rücklaufraum
28 in Verbindung steht.
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Die im Servoraum 30 endende Kolbenvorderseite ist mit einem Stopfen
54 verschlossen. In den Schultern 61 und 62 der Ringnuten 22 bzw. 24 befindet sich
jeweils mindestens eine Kerbe 63 bzw. 64, die als Vordrossel wirken, bevor die Ringschultern
die zugehörigen Steuerkanten 65 und 66 des Ringkanals 14 überfahren.
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Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 die Funktionsweise
des vorstehend beschriebenen Wegeventils 4 erläutert. Fig. 2 zeigt das Wegeventil
in seiner Stellung B.
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Wenn die Steuerleitung 35 drucklos ist, ist der Kolbenschieber in
Fig. 2 nach rechts verschoben. Der Ablaufkanal 36 steht dann über den Ringkanal
14 und den Rücklaufraum 28 in Verbindung mit dem Rücklaufkanal 38.
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Über den Kanal 40 steht auch der Gegendruckraum 16 mit dem Rücklaufkanal
38 in Verbindung,und auch der Raum links vom Kolbenschieber 20 ist über die Längsbohrung
50 sowie die Drosselbohrung 52 mit dem Rücklaufkanal 38 verbunden. Der Druckraum
26 steht nur mit dem Zulaufkanal 32 in Verbindung, so daß der Zulauf gesperrt ist.
Die Ablaufleitung 37 ist drucklos, so daß die Bremsen nicht betätigt werden0 Wenn
durch Betätigung des Bremspedals der Druck in der Steuerleitung 35 und somit im
Servoraum 30 ansteigt, verscisiebt der höhere Druck im Servoraum 30 den Schieber
20 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 42 zunächst in die in Fig. 2 dargestellte
Stellung B, indem die Ringschulter 61 die Steuerkante 65 überfährt. Hierbei bleibt
zunächst noch der Ablaufraum 28 mit dem Rücklaufraum verbunden, bis auch die Drosselkerbe
63 von der Steuerkante 65 überfahren ist. Durch dieses verzögerte Schließen kann
der Gegendruckraum 16 bis zur Erreichung der endgültigen Stellung B entlastet werden.
In der Stel--lung B ist der Zulaufkanal 32 noch gesperrt und ist die Verbindung
zwischen dem Rücklaufkanal 38 und dem Ablaufkanal 36 unterbrochen. Das aus dem Raum
links vom Schieber 20 verdrängte Druckfluid kann durch die Langsbohrung 50, die
Querbohrung 52 und den Rücklaufraum 28 zum Rücklaufkanal 38 entweichen.
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Weiterer Druckanstieg im Servoraum 30 verschiebt den Kolbenschieber
zunächst soweit (Stellung C1 in Fig.1), bis die Xerbe 64 die Steuerkante 66 überstreicht,
so daß über'deren engen Querschnitt zunächst die Verbindung vom Zulauf 32 zum Ablauf
36 hergestellt wird, in dem sich langsam Druck aufbaut. Anschließend überstreicht
die Ringschulter 62 vollständig die Steuerkante 66, so daß der volle Durchflußquerschnitt
zur Verfügung steht (Stellung C in'Fig, 1), Der Zulaufkanal 32 steht jetzt über
den Druckraum 26 in Verbindung mit dem Ablauf kanal 36, so daß auf die Ablaufleitung
37 Druck gelangt. Der Rücklaufkanal 38 steht lediglich über die Längsbohrung 50
und die Querbohrung 52 in Verbindung mit dem Raum auf der in Fig. 2 linken Seite
des Schiebers 20. Wenn das Wegeventil 4 Bestandteil einer Bremsanlage gemäß itig.
1 ist, werden die Bremsen mit Bremsdruck versorgt.
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Da der Druck im Gegendruckraum 16 mit dem Druck im Ablaufkanal 36
ansteigt, steigt die vom Stift 48 auf den Kolbenschieber 20 ausgeübte Rückstellkraft.
Diese bringt das Wegeventil erneut in seine in Fig. 2 dargestellte Stellung, wenn
der Druck im Ablaufkanal 36 ein bestimmtes Verhältnis zum Druck im Servoraum 30
erreicht hat, wobei nach Uberfahren der Ringschulter 62 über die Steuerkante 66
nach rechts die Drosselkerbe'64 als Restquerschnitt für einen gedämpften Übergang
sorgt. Weiterer Druckanstieg im Ablaufkanal 36 erfolgt dann nicht, so daß das Wegeventil
den Druck im Ablauf auf einen zum Druck im Servoraum 30 proportionalen Druck einstellt.
Bei Anwendung des Wegeventils in einer Bremsanlage gemäß Fig. 1 bedeutet dies, daß
der Bremsdruck proportional zur Kraft auf das Pedal 5 ist.
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Wenn'der Druck im Servoraum 30 sinkt, beispielsweise dadurch, daß
das Bremspedal freigegeben wird, ver-
schiebt sich das Wegeventil
aufgrund der Kraft der Rückstellfeder 42 und des im Gegendruckraum 16 herrschenden
Drucks aus seiner in Fig. 2 dargestellten Stellung B in seine in Fig. 1 dargestellte
Stellung A zurück, wobei die dann voreilende Drosselkerbe 63 über die Stellung A1
in Fig. 1 für die notwendige Dämpfung sorgt.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Axialabstand der Flachkerben
63 und 64 kleiner als der Axialabstand der Steuerkanten 65 und 66 ist. Dadurch bleiben
in der Mittelstellung B des Kolbenschiebers 20 Zulauf-, Ablauf- und Rücklaufraum
26, 28, 14 miteinander in Verbindung, so daß jede Bewegung des Kolbenschiebers augenblicklich
eine Änderung der Druckverhältnisse in diesen Räumen bewirkt.
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