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"Sperrventilvorrichtung zum Absperren
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einer an ein Niveauregelventil angeschlossenen Druckmittelfederung
eines Fahrzeuges" Die Erfindung bezieht sich auf eine Sperrventilvorrichtung nach
dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Bei einer bekannten Sperrventilvorrichtung dieser Art (DE-PS 19 16
236) wird die Hilfskraft für die Betätigung des Sperrventiles durch ein manuell
betätigbares Vorwählventil gesteuert. Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung,
eine an die Betriebsweise des Fahrzeuges abgestimmte selbsttätige Beeinflussung
des Sperrventiles zu schaffen.
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Die erläuterte Aufgabe ist in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden
Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen
der Sperrventilvorrichtung nach der Erfindung zum Gegenstand.
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Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen
in Verbindung mit der nachstehenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen. In der Zeichnung bedeuten Fig. 1 einen hydraulischen Schaltplan
einer an ein Niveauregelventil angeschlossenen Druckmittelfederung mit einer Sperrventilvorrichtung
nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform in der Sperrstellung, Fig. 2
die Sperrventilvorrichtung von Fig. 1 in der Betriebsstellung, Fig. 3 die SperrventilvorrichtungXvon
Fig. 1 in einer während der Schaltverzögerung sich ergebenden Zwischenstellung,
Fig. 4 das Aggregat gehäuse der Sperrventilvorrichtung von Fig. 1 als Einzelteil
in einem Querschnitt gemäß Linie IV-IV, Fig. 5 einen hydraulischen Schaltplan einer
an ein Niveauregelventil angeschlossenen Druckmittelfederung mit einer Sperrventilvorrichtung
nach der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform in schematischer Darstellung,
und
Fig. 6 einen hydraulischen Schaltplan einer an ein Niveauregelventil
angeschlossenen Druckmittelfederung mit einer Sperrventilvorrichtung nach der Erfindung
in einer dritten Ausführungsform in schematischer Darstellung.
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Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 ist ein hydraulischer Hubzylinder
59 eines hydropneumatischen Federbeines als Teil einer Druckmittelfederung 37 einer
Fahrzeugachse über eine Arbeitsdruckleitung 60 mit dem Ventilanschluß 61 eines in
üblicher Weise in Abhängigkeit vom Höhenniveau des abgefederten Fahrzeugaufbaues
eines Fahrzeuges in drei Schaltstellungen 64,65,66 bringbaren Niveauregelventiles
36 verbunden. Das Niveauregelventil 36 weist noch einen an eine Förderdruckleitung
34 einer Druckmittelpumpe 33 angeschlossenen Ventilanschluß 61 und einen an eine
zu einem Druckmittelvorratsbehälter 42 führenden Druckmittelrücklauf 43 angeschlossenen
Ventilanschluß 63 auf. Bei zu niedrigem Niveau befindet sich das Niveauregelventil
36 in seiner Schaltstellung 64, in welcher die Ventilanschlüsse 61 und 62 miteinander
verbunden sind und damit das Federbein mit der Druckmittelpumpe 33 verbunden ist.
Befindet sich der Fahrzeugaufbau in Konstruktionslage, dann steht das Niveauregelventil
36 in der Schaltstellung 65, in welcher der Ventilanschluß 61 abgesperrt ist und
die beiden anderen Ventilanschlüsse 62 und 63 miteinander verbunden sind = Durchflußprinzip.
Die Erfindung ist aber nicht auf solche Durchflußregler beschränkt. Wenn der Höhenabstand
des Fahrzeugaufbaues größer ist als es der
Konstruktionslage entspricht,
ist das Niveauregelventil 36 in seine Schaltstellung 66 gebracht, in der zumindest
die Ventilanschlüsse 61 und 63 - beim Durchflußprinzip auch noch der Ventil anschluß
62 - untereinander verbundensind, so daß das Federbein mit dem Druckmittelvorratsbehälter
42 verbunden ist.
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Von der Arbeitsdruckleitung 60 geht eine zu einem bedarfsweise einschaltbaren
Verbraucher 40 führende Druckmittelleitung 38 ab. Der Verbraucher 40 ist über eine
Druckmittelrücklaufleitung 41 an den Druckmittelvorratsbehälter 42 angeschlossen.
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In die Förderdruckleitung 34 sind in Reihe ein als Zeitglied verwendetes
Drosselschieber-Ventil 32 und ein Einwegventil in Form eines Kugel-Rückschlagventiles
6 eingeschaltet.
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In den Druckmittelrücklauf 43 ist ein Sperrventil 8 eingeschaltet.
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Die Druckmittelleitung 38 ist durch ein Sekundärsperrventil 11 absperrbar.
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Die vorgenannten Ventile 32,6,8 und 11 sind baulich in ein Aggregatgehäuse
1 integriert, das zu diesem Zweck eine Zentralbohrung 25 und mit ihren Achsen 50,51,52
und 54 senkrecht zur Zentralachse 2-2 der Zentralbohrung 25 liegende sowie in letztere
ausmündende Ventilbohrungen 5,7,10 und 55 aufweist.
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Während die Ventilbohrungen 5 und 10 für das in Richtung Druckmittelpumpe
33 sperrende Einwegventil 6 und das Sekundärsperrventil 11 in einer die Zentralachse
2-2 enthaltenden Achsenebene 53-53 liegen, sind die Ventilbohrungen 7 und 55 für
zwei für Druckmittelfederungen verschiedener Fahrzeugachsen verwendete Sperrventile
8 - von denen nur dasjenige der Ventil bohrung 7 dargestellt und das andere identisch
ausgebildet ist -einerseits in einer zur Zentralachse 2-2 senkrechten Bezugsebene
56-56 und andererseits in je einer symmmetrisch zur Achsenebene 53-53 liegenden
und die Zentralachse 2-2 enthaltenden Achsenebene 57-57 bzw 58-58 angeordnet.
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Das in seiner Sperrstellung auf einem kegeligen Ventilsitz 67 aufliegende
Rückschlagventil 6 ist in seiner Ventilbohrung 5 in der entgegengesetzten Richtung
durch eine Käfigscheibe 68 in seiner Öffnungsbewegung begrenzt, die offene Durchgänge
69 für das Druckmittel aufweist.
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Die in der Sperrstellung auf einem kegeligen Ventilsitz 70 aufliegende
Ventilkugel 73 des Sperrventiles 8 wird in der Ventilbohrung 7 in der entgegengesetzten
Richtung in ihrer Öffnungsbewegung durch eine Käfigscheibe 71 begrenzt, die einen
offenen Durchgang 72 für das Druckmittel aufweist.
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Die in der Sperrstellung auf einem kegeligen Ventilsitz 74 aufliegende
Ventilkugel 75 des Sekundärsperrventiles 11 wird bei ihren Öffnungsbewegungen in
der Ventilbohrung 10
durch eine Käfigscheibe 76 begrenzt, die einen
offenen Durchgang 77 für das Druckmittel aufweist.
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An ihrem einen Stirnende endet die Zentralbohrung 25 des Aggregatgehäuses
1 in einer Ventilkammer 78 des Drosselschieber-Ventiles 32 und einen sich nach außen
anschließenden Ventilanschluß 3 für den Anschluß des von der Druckmittelpumpe 33
abgehenden Leitungsabschnittes 27 der Förderdruckleitung 34.
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Die Ventil bohrung 5 endet nach außen in einem Ventilanschluß 79 für
den zum Niveauregelventil 36 führenden Leitungsabschnitt 35 der Förderdruckleitung
34.
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Die Ventil bohrung 7 endet nach außen in einen Ventilanschluß 80 für
den vom Niveauregelventil 36 abgehenden Leitungsanschluß 81 des Druckmittelrücklaufes
43.
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Die Ventilbohrung 10 endet nach außen in einen Ventilanschluß 82 für
den vom Hubzylinder 59 abgehenden Leitungsabschnitt 83 der Druckmittelleitung 38.
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Der zwischen dem Ventilsitz 74 und der Zentralbohrung 25 liegende
Abschnitt der Ventilbohrung 10 steht mit einem Ventilanschluß 13 für den zum Verbraucher
40 führenden Leitungsabschnitt 39 der Druckmittelleitung 38 in Verbindung.
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Vom Verbraucher 40 geht ein weiterer Druckmittel rücklauf 41 zum Druckmittelvorratsbehälter
42 ab.
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Das andere Stirnende der Zentralbohrung 25 steht über ei-
ne
Ausgleichsbohrung 17 mit der Atmosphäre in Verbindung.
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In der Zentralbohrung 25 ist ein Stellschieber 49 mittels zweier Führungsbunde
22 und 84 - an deren Umfängen in üblicher Weise jeweils eine Ringdichtung 21 bzw.
29 eingesetzt ist - gleitend verschiebbar angeordnet, so daß die Zentralbohrung
25 durch die besagten Dichtungen in die Ventilkammer 78, in eine zwischen den Dichtungen
liegende Ventilkammer 85 sowie in eine zwischen der Dichtung 21 und dem die Ausgleichsbohrung
17 aufweisenden Gehäuseende 19 liegende Federkammer 18 unterteilt ist.
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Zwischen dem in der Federkammer 18 liegenden Stirnende 20 des Stellschiebers
49 und dem Gehäuseende 19 stützt sich eine in der Federkammer 18 angeordnete Druckfeder
16 ab, die den Stellschieber 49 bei gegen Null gehenden Förderdruck in die in Fig.
1 gezeichnete Endstellung 46 bringt, in der sein entgegengesetztes Ende mit seiner
ständig vom Druck im Leitungsabschnitt 27 beaufschlagten Entsperrdruckfläche 31
an einer radialen Ventilsitzfläche 86 des Drosselschieber-Ventiles 32 anliegt.
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Die Ventilkammer 85 steht in allen Stellungen des Stellschiebers 49
mit einem Ventilanschluß 23 in Verbindung, der als behälterseitiger Teil des Druckmittelrücklaufes
43 mit dem Druckmittelrücklauf 41 verbunden ist.
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Der zwischen Dichtung 29 und Entsperrdruckfläche 31 liegende Abschnitt
des Stellschiebers 49 arbeitet als Drosselschieber 30 mit einem Drosselquerschnitt
4 der Ventilkammer 78 zusammen, um eine noch zu erläuternde zeitli-
che
Verzögerung der Absperrfunktion gegenüber dem Absperren der Antriebsmaschine zu
erhalten.
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Der zwischen dem anderen Stirnende 20 der Dichtung 29 liegende Abschnitt
des Stellschiebers 49 arbeitet als gemeinsames Ventilstellglied 28 der Absperrventile
8 und des Sekundärsperrventiles 11.
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Zum Betätigen der Sperrventile 8 ist das Ventilstellglied 28 mit einem
Ventilnocken 26 versehen, der aus zwei zylindrischen Endabschnitten unterschiedlichen
Durchmessers und einem diese verbindenden mittleren kegeligen Mittelabschnitt besteht.
Der Ventilnocken 26 arbeitet mit einer als Stößel verwendeten Kugel 9 zum Aufstoßen
des Sperrventiles 8 zusammen, die in dem zwischen Zentralbohrung 25 und Ventilsitz
70 liegenden Abschnitt der Ventilbohrung 7 lose angeordnet ist.
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Zwischen dem Ventilnocken 26 und dem Führungsbund 22 weist das Ventilstellglied
28 einen Sekundärventilnocken 24 auf, der ebenfalls aus zwei zylindrischen Endabschnitten
unterschiedlichen Durchmessers mit einem diese verbindenden mittleren kegeligen
Abschnitt besteht. Die Ventilkugel 75 des Sekundärsperrventiles 11 wird durch einen
im Durchmesser abgestuften zylindrischen Stößel 12Abuffestoßen, der in dem in die
Zentralbohrung 25 ausmündenden/ der Ventilbohrung 10 verschiebbar angeordnet und
durch eine Ringdichtung 14 abgedichtet ist. Eine ebenfalls als Stößel verwendete
Kugel 15 - die lose in dem besagten Abschnitt der Ventilbohrung 10 aufgenommen ist
- überträgt die Bewegung des Sekundärventilnockens 24 auf den zylin-
drischen
Stößel 14.
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Funktionsweise: In der in Fig. 1 gezeichneten Stellung 46 des Stellschiebers
49 ist die Antriebsmaschine des Fahrzeuges abgestellt, so daß die Druckmittelpumpe
33 nicht fördert und die Druckfeder 16 den Stellschieber 49 in der eingenommenen
Stellung hält. In letzterer befinden sich die Kugeln 9 und 15 jeweils auf dem engen
zylindrischen Endabschnitt des zugehörigen Nockens 26 bzw. 24, so daß die Ventilkugel
75 zwangsläufig unter dem Federbeindruck im Leitungsabschnitt 83 der Druckmittelleitung
38 auf dem zugehörigen Ventilsitz 74 - die Ventilkugeln 6 und 73 demgegenüber nur
dann, wenn durch unbeabsichtigtes äußeres Einwirken auf das Niveauregelventil 36
im SinneXeiner der beiden Schaltstellungen 64 oder 66 in den Leitungsabschnitten
35 bzw. 81 der Federbeindruck auftritt, auf ihren jeweiligen Ventilsitz 67 bzw.
70 aufliegen, d.h. in ihre Sperrstellung gebracht sind.
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Nach dem Anlassen der Antriebsmaschine fördert auch die Druckmittelpumpe
33, so daß im Drosselschieber-Ventil 32 ein Drosseldruck auftritt, der die Entsperrdruckfläche
31 beaufschlagt und somit zu einer Entsperrkraft führt, die den Drosselschieber
30 und dadurch das Ventilstellglied 28 in seine in Fig. 2 gezeichnete andere Endstellung
45 bringt, in der die Federkraft 16 überwunden ist und das Schieberende 20 am Gehäuseende
19 anliegt. In diesersogenanntenBetriebsstellung 45 des Stellschiebers 49 gibt die
mit dem Drosselquerschnitt 4 zusammenarbei-
tende Drosselkante
48 der Entsperrdruckfläche 31 den Durchfluß von der Ventilkammer 78 zum Rückschlagventil
6 frei, so daß letzteres von seinem Ventilsitz 67 beim Auftreten einer entsprechenden
Druckdifferenz abheben kann. In der Betriebsstellung 45 des Stellschiebers 49 befinden
sich die Kugeln 9 und 15 auf dem jeweiligen weiten Endabschnitt ihres zugehörigen
Nockens 26 bzw. 24 am Ventilstellglied 28, so daß Sperrventil 8 und Sekundärsperrventil
11 zwangsläufig geöffnet und dadurch einerseits die Leitungsabschnitte 81 und 41
sowie andererseits die Leitungsabschnitte 83 und 39 miteinander verbunden sind.
Auf diese Weise ist das Niveauregelventil 36 funktionstüchtig und die Druckmittelfederung
37 sowohl entsperrt als auch mit dem Verbraucher 40 verbunden.
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In Fig. 3 ist der Stellschieber 49 in einer Zwischenstellung 44 gezeichnet,
die er am Ende einer Schaltverzögerung einnimmt, wenn die Anlaßmaschine abgestellt
und somit die Druckmittelpumpe 33 ebenfalls steht und den Leitungsabschnitt 27 absperrt.
Unter diesen Umständen verdrängt der Drosselschieber 30 unter der Wirkung der Druckfeder
16 in der Ventilkammer 78 befindliches Druckmittel, das über die Drossel 4,48 in
den Leitungsabschnitt 35 eintreten muß, bevor der Stellschieber 49 in seine Endstellung
46 der Fig. 1 gelangen kann. Während dieser Schaltverzögerung wandert die Kugel
9 entlang des relativ langen weiten Endabschnittes des Ventilnockens 26, so daß
das Sperrventil 8 in seiner Betriebsstellungnoch verharrt, während die Kugel 15
den kurzen weiten Endabschnitt des Sekundärventilnockens 24 bereits nach einer geringen
Auslenkung des Stellschiebers 49 verlassen hat und sich im Bereich
des
mittleren kegeligen Abschnittes befindet, wodurch das Sekundärsperrventil 11 unmittelbar
nach Abstellen der Antriebsmaschine in seine Sperrstellung gebracht ist.
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Dagegen wird das Sperrventil 8 erst dann in seine Sperrstellung gebracht,
wenn die Kugel 9 in den Bereich des mittleren kegeligen Abschnittes des Ventilnockens
26 übertritt.
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In Fig. 1 ist noch eine Variante eines hydraulischen Zeitgliedes zur
Erzielung der Schaltverzögerung für das Sperrventil 8 strichpunktiert angedeutet,
bei der anstelle eines Drosselschieber-Ventiles 32 die Anordnung so getroffen ist,
daß der Ventilanschluß 3 über eine Drossel 87 mit dem Druckmittelrücklauf 41 und
über ein in Richtung Druckmittelpumpe 33 sperrendes Rückschlagventil 88 mit der
Druckmittelpumpe 33 verbunden ist.
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das Bei der Ausführungsform der Fig. 5 ist/Sperrventil 8 in die Arbeitsdruckleitung
60 des hydropneumatischen Federbeines der Druckmittelfederung 37 eingeschaltet und
zwischen einer Sperrstellung 46 und einer Betriebsstellung 45 umschaltbar. Die Arbeitsdruckleitung
60 ist entsprechend der Ausführungsform der Fig. 1 bis 4 über ein Niveauregelventil
36 mit einer Druckmittelpumpe 33 und einem Druckmittelvorratsbehälter 42 verbunden.
Das durch Federkraft 16 in die Sperrstellung 46 bringbare Sperrventil 8 wird durch
einen Steuerdruck einer Steuerdruckleitung 89 in die Betriebsstellung 45 geschaltet,
wenn die eine Schmierpumpe 91 zur Versorgung von Schmierstellen 94 über eine Schmierdruckleitung
90 antreibende Antriebsmaschine angelassen ist. Die Schmier-
mittel
aus dem Sumpf des Kurbelgehäuses 92 der Antriebsmaschine ansaugende Schmierpumpe
91 bzw. der von dieser erzeugte Schmierdruck ist als Betriebsparameter für die Steuerung
des Sperrventiles 8 verwendet, wozu die Steuerdruckleitung 89 von der Schmierdruckleitung
90 abgeht. Mit 93 ist eine an den Schmierstellen austretendes überschüssiges Schmiermittel
sammelnde Rücklaufsammelleitung bezeichnet.
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Die Einschaltung des Sperrventiles 8 bei der Ausführungsform der Fig.
6 in das Druckversorgungssystem der Druckmittelfederung 37 ist mit derjenigen der
Fig. 5 identisch. Im Unterschied zur letztgenannten Ausführungsform wird das Sperrventil
8 durch einen Elektromagneten 95 in die Betriebsstellung 45 geschaltet, wenn der
Anlaßschalter 47 betätigt und dadurchu die Antriebsmaschine 98 durch Anwerfen über
den Anlaßmotor 97 in Betrieb gesetzt ist.
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Die erfindungsgemäße Absperrventilvorrichtung ist zum Sperren von
Hydraulikkreisläufen bei Stillstand der Hydraulikpumpe verwendet. In dem Augenblick,
in welchem die Hydraulikpumpe kein Öl mehr fördert, wird gemäß der Erfindung ein
Hydraulikkreissystem sofort geschlossen, während ein weiteres Hydraulikkreissystem
für Niveauregelsysteme mit hydraulischer Zeitverzögerung geschlossen wird. Bei der
Absperrventilvorrichtung nach der Erfindung ist es durch konstruktive Festlegung
der Ventilnocken möglich, daß unmittelbar bei Förderbeginn der Pumpe Hydraulikkreise
entsperrt werden, während andere wiederum erst ab einem bestimmten
Pumpendruckniveau
geöffnet werden. Durch die Erfindung ist erreicht, daß bei Stillstand des Motores
eines Fahrzeuges mit hydropneumatischer Federung sämtliche hydraulischen Steuerventile
abgesperrt werden, welche durch Leckagen oder Steuerbewegungen der Niveauregelventile
zum Absenken des Fahrzeugniveaus führen würden. Dies gilt auch besonders bei Reifenwechsel
und Schiffs- bzw.
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Bahnverladungen.
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Bei der Absperrventilvorrichtung nach der Erfindung wird der Kraftaufwand
zur Entsperrung hydraulisch aufgebracht. Dadurch wird ein besonderer Bowdenzug und
die für diesen notwendigen Kosten bzw. erforderliche Platzbedarf für Verlegungen
am Armaturenbrett eingespart.
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Fehlbedienungen sind durch die Erfindung infolge der automatischen
Sperrfunktion vermieden Zum Zwecke eines Reifenwechsels bzw. einer Schiffs- oder
Bahnverladung werden die Steuerventile der hydropneumatischen Federung automatisch
blockiert, das Fahrzeug kann sich aus seiner Sollage nicht weiter absenken. Durch
die automatische Zeitverzögerung wird erreicht, daß sich das Fahrzeug mit hydropneumatischer
Federung bei stillstehender Pumpe unmittelbar während des Aussteigens der Fahrzeuginsassen
auf seine Sollage absenkt, bevor die Anschlußleitungen der Höhenregler gesperrt
werden.
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