DE3733642C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mengenregelventil nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein bekanntes Mengenregelventil dieser Art (DE-OS 27 10 001) ist an eine Förderdruckleitung angeschlossen, die zu einem von Hand betätigbaren Lenksteuerventil mit sogenannter offener Mitte führt, das mit einem doppelt wirkenden Axial­ kolben-Servomotor zur Unterstützung einer Fahrzeuglenkung verbunden ist. Da auch bei kleinen Lenkausschlägen und niedrigeren Pumpendrehzahlen hohe Lenkkräfte auftreten können, stellt dieses bekannte Mengenregelventil bereits in Geradeausfahrt - bei der das Lenksteuerventil in seiner neutralen Mittelstellung steht - eine relativ große zeit­ liche Fördermenge ein, die über die offene Mitte des Lenksteuerventils und eine angeschlossene Rücklaufleitung in den Druckmittel-Vorratsbehälter gedrückt wird, aus dem die Konstant-Pumpe ansaugt.

Aus der DE-OS 30 20 918 ist eine gattungsfremde Vorrichtung zur lastunabhängigen, einem Eingangssignal proportionalen Volumen­ stromregelung mit einem Ventilgehäuse, einem Zulauf und einem Ablauf sowie einem Volumenstromsensor, der mit einem Stellglied in einem Regelkreis liegt, bekannt. Um eine erhöhte Stabilität, ein besseres Gleichstromverhalten sowie ein schnelleres An­ sprechen auf Lastdruckänderungen zu erreichen, ist bei dieser bekannten Vorrichtung der Volumenstromsensor als Kolben eines Einbauventiles ausgebildet und über eine Feder am Gehäuse sowie über eine weitere Feder an einem Vorsteuerkolben abgestützt, auf den eine Ansteuervorrichtung mit einer einem Eingangssignal proportionalen Kraft einwirkt, wobei das Stellglied ebenfalls als Kolben eines Einbauventiles ausgebildet und in Schließ­ richtung federbeaufschlagt und seine Steuerseite mit einer Verbindungsleitung gekoppelt ist, in der mindestens ein Steu­ erquerschnitt des Vorsteuerkolbens liegt.

Mithin wird bei dieser bekannten Vorrichtung das Volumenstrom­ signal über den federbelasteten Volumenstromsensor in ein Weg­ signal umgeformt. Es wird dabei das Bernoullische Gesetz ange­ wandt, demzufolge bei konstanter Druckdifferenz an einem hy­ draulischen Widerstand der Volumenstrom proportional zum Steuerquerschnitt ist. Die Abweichung zwischen Soll- und Ist- Wert des Volumenstromes wird dabei als Hubänderung des Vo­ lumenstromsensors über eine Feder auf das Vorsteuerventil übertragen.

Bei einer Ausführungsform dieser bekannten Vorrichtung ist der Volumenstromsensor in Reihe hinter dem Stellglied angeordnet, wobei die Verbindungsleitung der Steuerseite des Stellgliedes von der Steuerkante des Vorsteuerkolbens gesteuert mit dem Raum zwischen Stellglied und Sensor gekoppelt ist und die Rückseite des Sensors über eine Drosselstelle mit dem Ablauf kommuni­ ziert. Kurzzeitige dynamische Druckänderungen in dem mit dem Verbraucher verbundenen Ablauf sind durch die Drossel gegenüber der die Rückwirkungsfeder zwischen Volumenstromsensor und Vor­ steuerventilkolben enthaltenden Gehäusekammer abgeschirmt, wo­ bei die in dieser Gehäusekammer durch die Drossel eingeschlos­ sene Flüssigkeitssäule eine feste hydrostatische Koppelung zwischen Volumenstromsensor und Vorsteuerventilkolben her­ stellt, so daß die Funktion der Rückwirkungsfeder in diesem Falle nicht zum Tragen kommen kann.

Aus der DE-AS 10 18 311 ist eine gattungsfremde Vorrichtung zur automatischen Regelung der Fördermenge einer Pumpe bekannt, bei der in einem Gehäuse eine Einlaßleitung und zwei Auslaßlei­ tungen für eine Flüssigkeit im Bereich eines Hohlraumes münden, in welchen eine Ventilvorrichtung mit zwei Ventilorganen ein­ gesetzt ist, wobei das eine Ventilorgan die Verbindung der Einlaßleitung mit einer der Auslaßleitungen steuert und ganz absperren kann, und bei der Federmittel vorgesehen sind, welche sich der Bewegung dieses Ventilorganes federnd widersetzen. Bei dieser bekannten Vorrichtung sollen Nachteile behoben werden, die darin gesehen werden, daß z. B. die Pumpe, die eine Servo­ lenkung an einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor speist, von diesem Motor mit Drehzahlen angetrieben werde, die im Verhält­ nis zur Geschwindigkeit des Fahrzeuges selbst sich veränderten.

In diesen Fällen ergäbe sich eine ebenfalls veränderliche För­ dermenge der Pumpe. Da jedoch auch bei der niedrigsten Drehzahl die Funktion des Hilfsgerätes (Servovorrichtung) gewährleistet werden solle, folgere daraus, daß bei höheren Drehzahlen die Fördermenge bei Leerlauf der Pumpe zu groß sein könne, so daß sich eine unzulässige Erhöhung der durch die Bewegungswider­ stände des Flüssigkeitsstromes entstehenden Verluste, Erwärmung der Flüssigkeit und zu hoher Leistungsverbrauch für den Antrieb der Pumpe ergäben. Die bekannte Vorrichtung soll mithin geeig­ net sein, die Fördermenge einer mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen Pumpe bei Leerlauf praktisch konstant zu halten, während sie bei Belastung der Pumpe die gesamte der Drehzahl der Pumpe entsprechende Fördermenge zu benutzen gestatte. Zu diesem Zweck sind bei der bekannten Vorrichtung die Ventilor­ gane so angeordnet, daß sie untereinander und in bezug auf das Gehäuse relative Bewegungen ausführen können, wobei das eine Ventilorgan in an sich bekannter Weise die Verbindung der Ein­ laßleitung mit einer der Auslaßleitung steuert und ganz ab­ sperren kann, während das andere Ventilorgan mit Hubbegren­ zungsmitteln zusammenarbeitet und in an sich bekannter Weise die Verbindung zwischen der Einlaßleitung und der anderen Aus­ laßleitung drosselnd steuert, jedoch niemals ganz absperrt, wobei die Federmittel, welche sich sowohl der Bewegung des ersten Ventilorganes als auch der Bewegung des zweiten Ventilorganes federnd widersetzen, unter Berücksichtigung der durch den Druck der Flüssigkeit beeinflußten wirksamen Flächen der Ventilorgane so bemessen sind, daß unter der Wirkung des Druckes der Flüssigkeit das eine, drosselnd wirkende Ventilor­ gan seine Bewegung vor der Bewegung des anderen Ventilorganes beginnt und durch Drosseln des Durchgangs eine Erhöhung des auf die Ventilorgane wirkenden Druckes herbeiführt.

Aus der AT-PS 2 69 538 ist ein gattungsfremder Durchflußregler für gasförmige Medien zum Konstanthalten des Strömungsvolumens in einem düsenförmig verengten Leitungsabschnitt bekannt, bei dem ein entlang der Achse eines Rohres verschieblich angeord­ neter rotationssymmetrischer Ventilkörper unter der Kraftwir­ kung einer an ihm herrschenden Druckdifferenz und einer dieser Kraft entgegenwirkenden Federkraft steht und mit zunehmender Durchflußmenge den Öffnungsquerschnitt im verengten Leitungs­ abschnitt verkleinert, mit zwei in Abhängigkeit vom Stellweg des Ventilkörpers gestaffelt wirksam werdenden Druckfedern, deren eine über dem gesamten Stellhub des Ventilkörpers wirksam ist. Um bei diesem bekannten Durchflußregler die Regelabwei­ chung über dem ganzen Stellbereich gering zu halten und seine Rückstellcharakteristik in geeigneter Weise an die Strömungs­ charakteristik anzupassen, durch die das jeweilige Durchfluß­ volumen als Funktion der Druckdifferenz beschrieben wird, ist die Anordnung so getroffen, daß die andere Feder mit ihrem verschiebbaren Widerlager etwa in der ersten Hälfte des Stell­ bereiches des Ventilkörpers abgestützt ist, und daß der Ven­ tilkörper als ein abgeschlossener, auf einer durchgehenden Achse gelagerter Hohlkörper ausgebildet ist, in dessen Innerem zur Abstützung der Druckfedern Widerlager auf der Achse ein­ stellbar angebracht sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im we­ sentlichen darin, die zeitliche Fördermenge bei einem Mengenregelventil der eingangs genannten Art bei nicht arbeitendem Verbraucher klein zu halten.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 in vor­ teilhafter Weise gelöst.

Bei dem Mengenregelventil nach der Erfindung ist es vor­ teilhaft, daß der Abregeldruck bei nicht arbeitendem Ver­ braucher niedrig liegt und beispielsweise mit steigendem Arbeitsdruck erhöht werden kann.

Zur Änderung der Federspannung ist bei dem Mengenregelventil nach der Erfindung ein Verstärkerkolben verwendet. Eine beson­ ders baulich vorteilhafte Verbindung zwischen Regel- und Ver­ stärkerkolben ist bei dem Regelventil nach der Erfindung durch die Ausbildung nach einem oder beiden der Ansprüche 2 und 3 ermöglicht. Die Ausgestaltung des Mengenregelventiles nach der Erfindung insbesondere gemäß den Patentansprüchen 4 bis 7 ist vor allem im Hinblick darauf getroffen, die Erfindung bei einem bereits vorhandenen Mengenregelventil unter Geringhaltung der baulich erforderlichen Änderungen anzuwenden.

Durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 8 ergeben sich nur zwei Sollwerte für den zeitlichen Förderstrom bei von Null ansteigendem Arbeitsdruck.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher er­ läutert. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 einen die Ventilachse enthaltenden Längs­ schnitt durch ein Mengenregelventil nach der Erfindung, und

Fig. 2 ein Diagramm für den Verlauf der zeitlichen Förderstrommenge Q über der Pumpendrehzahl n.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 sind in einem Ventilgehäuse 11 eines Mengenregelventiles 3 zwei Ventilkammern 16 und 21 durch eine Gehäusezwischenwand 23 voneinander abgeteilt, von denen die eine durch einen Regelkolben 6 in zwei Druckkammern 13 und 22 sowie die andere Ventilkammer 16 durch einen Ver­ stärkerkolben 9 in zwei Druckkammern 17 und 24 unterteilt ist.

Eine in der Druckkammer 13 angeordnete Reglerfeder 8 stützt sich an einem Ende an einer korrespondierenden Ringfläche auf der angrenzenden Stirnseite 14 des Regel­ kolbens 6 und am anderen Ende an einer Widerlagerscheibe 10 ab, die durch ein die Gehäusezwischenwand 23 beweglich, jedoch druckfest durchsetzendes stangenförmiges Druckstück 12 mit dem Verstärkerkolben 9 bewegungsfest verbunden ist.

Die Druckkammer 13 steht sowohl über einen Ventilanschluß 25 des Ventilgehäuses 11 mit einer Steuerdruckleitung 27 als auch über einen in Druckstück 12 und Verstärkerkolben 9 ver­ laufenden Verbindungskanal 18 mit der Druckkammer 17 in Verbindung.

Die Steuerdruckleitung 27 ist durch eine Drossel 28 mit einer Speisedruckleitung 26 verbunden, welche durch eine Meßdrossel 7 mit einem weiteren Ventilanschluß 32 des Ventilgehäuses 11 verbunden ist.

Der Ventilanschluß 32 steht ebenso wie ein weiterer Ventil­ anschluß 33 des Ventilgehäuses 11 in offener Verbindung mit der Druckkammer 22 zur Beaufschlagung der anderen Stirn­ seite des Regelkolbens 6.

Der Ventilanschluß 33 ist durch eine Pumpendruckleitung 34 mit der Druckseite einer vom Antriebsmotor eines Kraftfahr­ zeuges ständig antreibbaren Konstantpumpe 4 verbunden, welche hydraulisches Druckmittel über eine Saugleitung 35 aus einem Druckmittel-Vorratsbehälter 31 ansaugt. In den Vorratsbehälter 31 mündet eine Rücklaufleitung 30 aus, welche zusammen mit der Speisedruckleitung 26 an das Lenksteuerventil mit offener Mitte der Hilfskraftlenkung 29 des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist, wie dies in der DE-OS 27 10 001 beschrieben und dargestellt ist.

Das Ventilgehäuse 11 weist einen einerseits ständig mit dem Vorratsbehälter 31 verbundenen Ventilanschluß 36 auf, welcher andererseits durch eine Steuerkante 37 des Regelkolbens 6 gegenüber der Druckkammer 22 absperrbar oder mit letzterer in mehr oder weniger gedrosselte Verbindung bringbar ist.

Die vom Verstärkerkolben 9 und der Gehäusezwischenwand 23 eingeschlossene Druckkammer 24 ist über einen weiteren Ventilanschluß 38 des Ventilgehäuses 11 nach dem Vorrats­ behälter 31 im wesentlichen druckentlastet.

Schließlich ist noch ein Druckbegrenzungsventil 5 in Form eines federbelasteten Rückschlagventiles - wirkungsmäßig zwischen Druckkammer 13 und Vorratsbehälter 31 (über den Ventilanschluß 36) angeordnet - baulich in den Regelkolben 6 integriert. Anordnung und Funktion dieses Druckbegrenzungs­ ventiles 5 sind ebenfalls in der DE-OS 27 10 001 beschrieben und dargestellt.

Bei gegen Null gehendem Arbeitsdruck (bspw. in der Neutral­ stellung des Lenksteuerventiles) in der Speisedruckleitung 26 ist auch der Druck in der Druckkammer 17 niedrig, so daß der Verstärkerkolben in seiner rechten Endstellung 19 steht, in welcher die Regelfeder 8 einen niedrigen Soll­ wert 39 für den zeitlichen Förderstrom Q in der Speise­ druckleitung 26 einstellt. Dadurch regelt die Steuerkante 37 am Abregel-Ventilanschluß 36 einen Verlauf 41-42 des Förderstromes bei von Null ansteigender Drehzahl n des Antriebsmotores ein.

Wenn bei ansteigendem Arbeitsdruck in der Speisedrucklei­ tung 26 durch Auslenken des Lenksteuerventiles der Hilfs­ kraftlenkung 29 die am Verstärkerkolben 9 wirkende Differenz­ druckkraft - die aufgrund der größeren Kolbenfläche in der Druckkammer 17 in Richtung auf den Regelkolben 6 ge­ richtet ist - die Federkraft der Reglerfeder 8 überwindet, wird der Verstärkerkolben 9 in seine linke Hubendstellung 20 betätigt, so daß die Reglerfeder 8 einen größeren Soll­ wert 40 für den zeitlichen Förderstrom Q in der Speisedruck­ leitung 26 einstellt. Dadurch regelt die Steuerkante 37 am Abregel-Ventilanschluß 36 einen Verlauf 43-44 für den zeitlichen Förderstrom Q bei von Null ansteigender Dreh­ zahl n des Antriebsmotores ein.

Übersteigt der Druck in der Druckkammer 13 die Federvor­ spannung des Druckbegrenzungsventiles 5, so gibt letzteres eine mehr oder weniger gedrosselte Verbindung zwischen der Druckkammer 13 und dem Abregel-Ventilanschluß 36 frei.

Claims (8)

1. Mengenregelventil für den von einer Konstantpumpe einem intermittierend arbeitenden Verbraucher zugeleiteten Förder­ strom eines hydraulischen Druckmittels, mit einem die Förder­ strommenge einstellenden Regelkolben, mit einer zur Messung der Förderstrommenge in den Förderstrom eingeschalteten Meßdrossel und mit einer auf den Regelkolben arbeitenden Reglerfeder, bei dem der Regelkolben einerseits von dem Druck stromauf zur Meß­ drossel im Sinne einer Verringerung der Förderstrommenge und andererseits sowohl vom Druck stromab der Meßdrossel als auch von der Federspannung der Reglerfeder im Sinne einer Erhöhung der Förderstrommenge beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Federspannung der Reglerfeder (8) in Abhängigkeit von dem Druck stromab zur Meßdrossel (7) mit Hilfe eines von diesem abhängigen Servodruck beaufschlagten und mit der Reglerfeder (8) in Eingriff stehenden Verstärkerkolbens (9) so änderbar ist, daß eine Erhöhung des Druckes zu einer Erhöhung der För­ derstrommenge (Q) führt.

2. Mengenregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Reglerfeder (8) abstützendes Widerlager (10) in einem den Regelkolben (6) aufnehmenden Ventilgehäuse (11) axial verlagerbar angeordnet und durch ein Druckstück (12) mit dem Verstärkerkolben (9) gekoppelt ist.

3. Mengenregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Regelkolben (6) und Verstärkerkolben (9) koaxial zueinander angeordnet sind.

4. Mengenregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager (10) in einer unter einen zum Arbeitsdruck proportionalen Steuerdruck setzbaren Druckkammer (13) angeord­ net ist, welche einerseits von dem einen Stirnende (14) des Regelkolbens (6) und andererseits von einer vom Druckstück (12) beweglich durchsetzten Stirnwand (15) des Ventilgehäuses (11) begrenzt ist.

5. Mengenregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu der von dem Druckstück (12) durchsetzten Stirnwand (15) eine Ventilkammer (16) liegt, welche durch den Verstärkerkolben (9) in eine entgegengesetzt zum Regelkolben (6) liegende, unter einen zum Arbeitsdruck proportionalen Ver­ stärkerdruck setzbare Druckkammer (17) und eine im wesentlichen druckentlastete Druckkammer (24) unterteilt ist.

6. Mengenregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Steuerdruck setzbare Druckkammer (13) und die unter Verstärkerdruck setzbare Druckkammer (17) miteinander verbunden sind.

7. Mengenregelventil nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen im Verstärkerkolben (9) und im Druckstück (12) verlau­ fenden Verbindungskanal (18).

8. Mengenregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkerkolben (9) zwei definierte Hubendstellungen (19 und 20) aufweist.