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Drucknittelsteuervgntil
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckmittelsteuerventil mit einem
Ventilgehäuse, in welchem eine Ventilkörperanordnung mittels eines stirnseitigen
Bedienungselementes zum Sperren bzw.
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zur Freigabe innerhalb des Ventilgehäuses verlaufender Kanalverbindungen
zwischen Anschlußelementen des Ventilgehäuses verstellbar ist.
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Derartige Druckmittelsteuerventile sind-aus den deutschen eebrauchsmusterschriften
78 17 453 und 68 10 583 bekannt. Bevorzugtes Anwendungsgebiet von Druckmittelsteuerventilen
dieser Art ist die Steuerung bzw. Betätigung von druckmittelbetriebenen Einrichtungen
eines Kraftfahrzeugs vom Armaturenbrett des Führerstandes aus, wobei die Druckmittelsteuerventile
beispielsweise mit Kippschalter-Bedienungselementen ausgerüstet sind, die auf dem
Armaturenbrett neben elektrischen Kippschaltern in einer Schalterreihe oder Tastenreihe
angeordnet sind.
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Die bekannten Druckmittelsteuerventile enthalten als-Steuerorgane
Schieberkörper, welche in mit Absätzen und Ausnehmunqen versehenen Bohrungen des
Ventilgehäuses verschieblich geführt sind und beispielsweise mittels eines Nockens
eines Kippschalter-Bedienungselementes zwischen bestimmten Betriebsstellungen in
Axialrichtung bewegt werden.
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In bestimmten Fällen ist es jedoch wünschenswert, eine Ventilkörperanordnung
mit Ventilkörpern zu verwenden, die gegen einen Ventilsitz gepreßt werden bzw. von
diesem Ventilsitz abgehoben werden, wobei die Verbindung zwischen einem Anschluß
zum Verbraucher und einer Entlüftungsöffnung oder einem Pumpensumpf einerseits und
die Verbindung zwischen dem Anschluß zum Verbraucher und der Druckmittelquelle andererseits
durch jeweils gesonderte Ventile gesteuert wird.
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Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei einem Druckmittelsteuerventil
der eingangs kurz beschriebenen Art einen Betätigungsmechanismus für die Ventilkörperanordnung
so auszubilden, daß die auf das Bedienungselement aufzubringenden Betätigungskräfte
und die Betätigungsbewegung gering gehalten werden und eine sichere Einstellung
der Ventilkörper auf die jeweiligen Betriebsstellungen erreicht wird. Diese Aufgabe
wird durch die im kennzeichnenden Teil des anliegenden Anspruches 1 angegebenen
Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand
der dem Anspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich
zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut
zu wiederholen.
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Es sei noch auf den besonderen Vorteil der hier angegebenen Konstruktion
hingewiesen, daß das der Entlüftungsöffnung bzw.
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dem Pumpensumpf zugeordnete Ventil und das der Druckmittelzuleitung
zugeordnete Ventil in Richtung einer Achse fluchten, welche in einer Radialebene
zur Kippachse des Kippschalter-Bedienungselementes gelegen ist, während die Anschlüsse
zur Entlüftungsöffnung bzw. dem Pumpensumpf, zum Verbraucher oder dem zu steuernden
Gerät und zur Druckmittelzuleitunq auf der Ventilgehäuserückseite ausmünden. Das
Ventilgehäuse erhält aufgrund dieser Anordnung in Richtung der Kippachse des Kippschalter-Bedienungselementes
eine geringe Abmessung, wobei trotz dieser geringen Abmessungen die Anordnung der
Anschlüsse übersichtlich bleibt.
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Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform können mehrere
Druckmittelsteuerventile mit ihren Ventilgehäuserückseiten an einen Verteilerblock
angeschlossen sein, in dem ein Druckmittelzuführungskanal und eine Entlüftungsöffnung
oder Druckmittelableitung in Querrichtung zu seitlichen Sammelanschlüssen verlaufen,
während mit dem Verbraucheranschluß des Ventilgehäuses einzeln in Verbindung stehende
Verbraucheranschlußkanäle auf der Unterseite des Verteilerblockes ausmünden.
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme
auf die anliegende Zeichnunq näher erläutert. Es stellen dar: Fig. 1 eine Stirnansicht
mehrerer in einem Schalttafelausschnitt nebeneinander angeordneter Druckmittelsteuerventile
mit Kippschalter-Bedienungselementen, Fig. 2 eine Aufsicht auf die Anordnung von
Druckmittelsteuerventilen gemäß Figur 1, Fig. 3 eine Seitenansicht eines Druckmittelsteuerventils
der Ventilanordnung gemäß Figur 1, Fig. 4 eine teilweise im Schnitt gezeichnete
Seitenansicht des Druckmittelsteuerventils nach Figur 3 in vergrößertem Maßstab,
Fig. 5 eine im Schnitt gezeichnete Seitenansicht des Druckmittelsteuerventils ähnlich
Figur 4, jedoch in einem Zwischenzustand beim Wechsel der Schaltstellung und Fig.
6 eine im Schnitt gezeichnete Seitenansicht des Druckmittelsteuerventils nach den
Fiquren 4 und 5 nach dem Wechsel der Schaltstellung qegenüber dem Zustand nach Figur
4.
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In Figur 1 ist eine Schalttafel, beispielsweise das Armaturenbrett
eines Kraftfahrzeugs, mit 1 bezeichnet. Die Schalttafel ist mit einem rechteckigen
Ausschnitt versehen, in den eine Anordnung
von drei nebeneinanderliegenden
Druckmittelsteuerventilen 2, 3 und 4 eingesetzt ist. Die Druckmittelsteuerventile
weisen in beispielsweise aus Kunststoff gefertigten Gehäuserahmen 5 um horizontale
Kippachsen gelagerte Kippschalter-Bedienungselemente 6 auf, deren Gestalt im einzelnen
aus den Schnittdarstellungen der Figuren 4 bis 6 erkennbar ist.
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Zur Befestigung der Druckmittelsteuerventile an der Schalttafel 1
ist nahe dem Rande des Schalttafelausschnittes hinter der Schalttafel ein Befestiqungswinkel
7 angeordnet, an welchem ein die Druckmittelsteuerventile 2, 3 und 4 zusammenschließender
Verteilerblock 8 mittels Schrauben 9 festgeschraubt ist.
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Durch den Verteilerblock 8 erstreckt sich in Querrichtung ein Entlüftungssammelkanal
9 sowie ein Druckmittelzuführungssammelkanal 10, wobei diese Kanäle auf einer Seite
des Verteilerblockes 8 durch Verschlußstopfen abgeschlossen sind, während sich auf
der anderen Seite des Verteilerblockes, wie aus der Aufsicht von Figur 2 ersichtlich
ist, Anschlußnippel für die Kanäle 9 und 10 befinden, die in Figur 2 mit 11 bzw.
12 bezeichnet sind.
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In der in vergrößertem Maßstab wiedergegebenen Seitenansicht gemäß
Figur 4 ist ein Schnitt durch das Ventilgehäuse eines der Ventile 2, 3 oder 4 wiedergegeben,
wobei das Ventilgehäuse mit 13 bezeichnet ist. Der Gehäuserahmen 5 ist mit dem Ventilgehäuse
13 in der aus Figur 4 ersichtlichen Weise verbunden, beispielsweise durch eine Verrastung,
wobei diesbezügliche Einzelheiten dem Fachmann gelaufig sind und einer näheren Beschreibung
nicht bedürfen. Von dem Ventilgehäuse 13 steht ein stirnseitiger Lagerbock 14 ab,
an welchem über eine Achse 15 das Kippschalter-Bedienungselement 6 innerhalb des
Gehäuserahmens 5 kippbar gelagert ist.
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Auf der von der Bedienungsfläche abgewandten Seite weist das Kippschalterbedienungselement
6 einen Ansatz 16 mit einer Gelenkpfanne
auf, in welche eine Gelenkkugel
17 eines Pleuelelementes 18 eingreift dessen andere Gelenkkugel 19 in der (;elenkpfanne
eines in einer Axialbohrung 20 des Ventilgehäuses teführo ten Betätigungskolbens
21 abgestützt ist.
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Die den Betätigungskolben 21 enthaltende Axialbohrung 20 trifft auf
eine Vertikalbohrung 22 etwas geringeren Durchmessers, welche sich in Richtung nach
aufwärts zu einer Ventilkammer 23 erweitert, an die wiederum ein Senkbohrung 24
größeren Durchmessers zur Aufnahme eines Federgehäuseeinsatzes 25 in Richtung nach
aufwärts anschließt, wie aus Figur 4 ohne weiteres zu ersehen ist.
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Auf der Unterseite des Ventilgehäuses 13 befindet sich eine der Senkbohrung
24 entsprechende Senkbohrung 26 qrößeren Durchmessers, die einen Federgehäuseeinsatz
27 beherbergt. Der Federgehäuseeinsatz 25 enthält eine axiale, oben abqeschlossene
Bohrung zur Aufnahme einer Druck-Schraubenfeder 28, welche das Bestreben hat einen
mit einem Dichtungsring 29 versehenen Ventilkörperteller 30 von dem Ventilsitz in
Gestalt der Berandung der Axialbohrung des Federgehäuseeinsatzes 25 weg in die Ventilkamw
mer 23 hineinzudrängen.
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Der Federgehäuseeinsatz 25 ist mit Radialbohrungen versehen, über
die durch fluchtende Bohrungen des Ventilgehäuses 13 und horizontal verlaufende
Bohrungen die Verbindung zu dem Entltiftungssammelkanal 9 hergestellt ist.
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Der Federgehäuseeinsatz 27 auf der Unterseite des Ventilgehäuses 13
mit Bezug auf die Darstellung nach-Figur 4 enthält eine Senkbohrung großen Durchmessers
zur Ausbildung einer Ventilkammer 31, in welcher sich ein mit einem Dichtungsring
32 versehener Ventilkörper 33 befindet, der von der Druck-Schraubenfeder 34 in Richtung
auf einen Ventilsitz in Gestalt der Ringfläche des Uberganges zwischen der Senkbohrung
26 und der Querbohrung 22 gedrückt wird. Der Ventilkörper 33 ist mit einem
in
die Querbohrung 22 hineinreichenden Betätigungsansatz 35 versehen. Das untere Ende
der Druckschraubenfeder 34 stützt sich in einer am Boden der Ventilkammer 31 vorgesehenen
Federgehäusebohrung ab.
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Ähnlich wie der Federgehäuseeinsatz 25 ist auch der Federgehäuseeinsatz
27 mit auf die Ventilkammer 31 treffenden Radialbohrungen versehen, welche mit horizontal
verlaufenden Bohrungen des Ventilgehäuses 13 und des Verteilerblockes 8 fluchten,
so daß die Verbindung zu dem Druckmittelzuführungssammelkanal 10 hergestellt ist.
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In Figur 4 ist zur Vereinfachung der Darstellung die Verbindung zum
Verbraucheranschlußkanal des Verteilerblockes 8 nicht dargestellt. Diesbezügliche
Einzelheiten sind aus Figur 5 erkennbar, wobei im übrigen in Figur 5 auch die praktische
Ausbildung der Federgehäuseeinsätze mit in Ringnuten eingesetzten Dichtungsringen
sowie die durch Dichtungsringe abgedichtete Verbindung der rückseitigen Kanalmündungen
des Ventilgehäuses 13 mit den entsprechenden Kanalbohrungen des Verteilerblockes
8 gezeigt sind.
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Auf die Ventilkammer 23 sowie auf den dem Ventilkörper 33 naheliegenden
Teil der Bohrung 22 treffen Horizontalbohrungen, die in einer Sammelkammer 36 münden,
von der wiederum eine Horizontalbohrung 37 ausgeht, die ihrerseits über eine fluchtende
Horizontalbohrung des Verteilerblockes 8 mit einer zu einem Anschlußnippel führenden
Vertikalbohrung 38 des Verteilerblockes führt.
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Gemäß einem wichtigen Merkmal der hier angegebenen Konstruktion befinden
sich in dem nicht von dem Betätigungskolben 21 eingenommenen Raum der Bohrung 20
und in der Bohrung 22 zwischen Betätigungsansätzen der Ventilkörper 30 und 33 drei
Wälzkörper, insbesondere drei Kugeln 39, 40 und 41 vorzugsweise gleichen Durchmessers
wobei die Kugeln 40 und 41 in
ihrem Durchmesser mit dem Durchmesser
der Bohrung 22 mit Spiel übereinstimmen, während die Kugel 39 merklichen kleineren
Durchmesser besitzt als die Bohrung 20.
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In der in Figur 4 gezeigten Betriebsstellung weicht der Betätigungskolben
21 aufgrund der Schrägstellung des Pleuelelementes 18 in der Bohrung 20 zurück und
die Kugeln 40 und 41 können sich in der Bohrung 22 unter der Vorspannkraft der Schraubenfedern
28 und 34 und der von ihnen beaufschlagten Ventilkörper 30 bzw. 33 aufeinander hinbewegen,
wobei die Schraubenfeder 34 so stark bemessen ist, daß sie in diesem Betriebszustand
den Ventilkörper 33 sicher in Schließstellung drückt, wobei die Schraubenfeder durch
den Druck der Druckmittelquelle unterstützt wird.
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Wird jetzt das Kippschalter-Bedienungselement 6 in die in Figur 5
gezeigte Stellung gekippt, so drückt das Pleuelelement 18 den Betätigungskolben
21 in der Bohrung 22 gegen die Kugel 39, welche ihrerseits sich zwischen die Kugeln
40 und 41 zu drängen sucht, wobei zunächst die Kugel 41 aufgrund der stärkeren Dimensionierung
der Schraubenfeder 34 ihre Stellung beibehält, während die Kugel 40 nach oben wandert
und den Ventilkörper 30 gegen die Kraft der Schraubenfeder 28 gegen den Ventilsitz
an dem Federgehäuseeinsatz 25 drückt.
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Wird dann das Kippschalter-Bedienungselement 6 in die in Figur 6 gezeigte
Stellung weitergekippt, so drängt sich die Kugel 39 weiter in den Zwischenraum zwischen
den Kugeln 40 und 41 hinein, wobei nunmehr wegen des Anstehens des Ventilkörpers
30 an dem zugehörigen Ventilsitz die Kugel 40 ihre Stellung beibehält und die Kugel
41 den Ventilkörper 33 an dem Betätigungsansatz 35 gegen die Kraft der Schraubenfeder
34 nach abwärts drückt, um die Verbindung zwischen dem Verbraucheranschluß und der
Drucks mittelquelle freizugeben. Während der Phase der Öffnung des Ventilkörpers
33 bewegt sich die Kugel 39 innerhalb der Bohrung 90 aufgrund von deren größerer
Dimensionierung ihres Durchmesa sers nach abwärts entlang der Kontur der Kugel 40.
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Man erkennt, daß der hier angegebene Betätigungsmechanismus in außerordentlich
einfacher Weise eine bestimmte Betätigungscharakteristik der beiden Ventile ermöglicht,
nämlich zuerst ein Schließen der Verbindung zur Entlüftung bzw. zum Pumpensumpf
und dann eine Herstellung der Verbindung zur Druckmittelquelle während des Einschaltens
und entsprechend umgekehrte Vorgänge beim Ausschalten.
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In der in Fig. 6 gezeigten Betriebsstellung, bei der der Anschluß
zum Verbraucher oder dem zu steuernden Gerät mit der Druckmittelzuführung verbunden
ist, hat das Pleuelelement 18 eine Verschwenkung etwas über die Totpunktlage hinaus
erfahren so daß die Ventilstellung durch das Kippschalterbedienungselement und einen
mit diesem zusammenwirkenden Anschlag verriegelt gehalten wird. Beim Ausschalten
muß die Bedienungskraft zunächst den Betätigungskolben etwas gegen die Vorspannkraft
der Schraubenfeder 34 in die Bohrung 20 hineinschieben bevor die Anordnung in die
in Fig. 4 gezeigte Ausschaltstellung zurückschnappt.
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Der Verteilerblock 8 ist mit den Ventilgehäusen 13 der nebeneinander
angeordneten Ventile mittels in der Zeichnung nicht dargestellter Schrauben zusammengespannt.
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Gemäß einer in Fig. 6 bei 43 in unterbrochenen Linien angedeuteten
Ausgestaltung kann die Gelenkpfanne des Kippschalter-Bedienungselementes zur Justierung
an einem etwa in Axialrichtung verschraubbaren Einsatz angeordnet sein.