DE4216247A1

DE4216247A1 - Pneumatisches Druckbegrenzungsventil

Info

Publication number: DE4216247A1
Application number: DE4216247A
Authority: DE
Inventors: Heiner Gassmann; Ulrich Dipl Ing Muhr; Otto Woelfel; Peter Karcher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-05-16
Filing date: 1992-05-16
Publication date: 1993-11-18

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem pneumatischen Druckbegrenzungs ventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon ein solches Druckbegrenzungsventil bekannt, bei dem der Kolben mit einer Wirkfläche für den nehmerseitigen Druck ausge stattet ist, welche die vom Durchmesser des ersten Sitzventils umschriebene Kolbenstirnfläche einschließlich des Querschnitts des Kolbendurchbruchs umfaßt (DE-A-40 12 576). Durch die Einstellung der Vorspannung der am Kolben angreifenden Druckfeder ist der Begrenzungsdruck des Ventils vorgebbar. Aufgrund der Charakteristik der Federkennlinie (Federkonstante) beginnt sich der Kolben aus seiner Grundstellung, in welcher er durch die Federkraft am Gehäuse abgestützt ist, bereits in Richtung auf seine Schließstellung zu bewegen, bevor der Begrenzungsdruck erreicht ist. Hierdurch wird aber der Durchlaßquerschnitt des ersten Sitzventils erheblich ein geschränkt, was bei hohen Durchflußmengen zu unerwünschtem Staudruck führt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Kolben unmittelbar nach dem Verlassen seiner Grundstellung sofort in die Schließstellung des ersten Sitzventils umschaltet, weil die Kolbenteilwirkfläche zusätzlich wirksam wird. Unerwünschte Zwischen stellungen des Kolbens im Zuge der Schließbewegung sind hierdurch vermieden. Von Vorteil ist außerdem, daß bei der Rückkehr des Kolbens in seine Grundstellung das ohnehin vorhandene Sicherheits ventil mitbenutzt wird, um die Kolbenteilwirkfläche drucklos zu schalten. Damit steht der Kolben für die nächste beschleunigte Schaltbewegung bereit.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Druckbegrenzungsventils möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Längsschnitt durch ein Druckbegrenzungsventil dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein in der Zeichnung dargestelltes pneumatisches Druckbegrenzungs ventil 1, welches zur Verwendung in Druckluft-Bremsanlagen von Nutz fahrzeugen bestimmt ist, besitzt ein Gehäuse 2 mit einer abgestuften Bohrung 3. In der Bohrung 3 ist ein längsbewegbar geführter Kolben 4 in Form eines becherförmigen Hohlkolbens aufgenommen. Auf der Seite eines Kolbenbodens 5 ist die Bohrung 3 unter Verwendung eines O-Rings 6 sowie eines Sprengrings 7 mit einem Deckel 8 des Gehäuses 2 dicht verschlossen. Deckelabgewandt weist das Gehäuse 2 eine mit einem Rückschlagventil 9 abgedeckte Entlastungsstelle 10 zur Atmos phäre auf.

Das Gehäuse 2 des Druckbegrenzungsventils 1 ist mit einem Druckluft anschluß 13 versehen, welcher mit einem Geber 14 (z. B. Luftkompres sor oder Vorratsbehälter) für unter Hochdruck stehende Druckluft verbunden ist. Deckelseitig weist das Gehäuse 2 einen zweiten Druck luftanschluß 15 auf, an den ein Nehmer 16 (z. B. Druckluftverbraucher einer Bremsanlage) für unter Niederdruck stehende Druckluft ange schlossen ist. Zwischen dem geberseitigen Druckluftanschluß 13 und dem nehmerseitigen Druckluftanschluß 15 ist in der Bohrung 3 des Gehäuses 2 ein erstes Sitzventil 17 des Druckbegrenzungsventils 1 angeordnet. Dieses ist von einem gehäusefest in der Bohrung 3 auf genommenen Dichtmanschette 18 sowie einem umfangsseitig am Kolben 4 angeordneten Schließkegel 19 gebildet. Die Dichtmanschette 18 hat einen die Ventilfunktion bestimmenden Innendurchmesser D, der zu gleich auch eine deckelseitige Kolbenwirkfläche 20 am Kolbenboden 5 definiert, auf welche der nehmerseitige Druck einzuwirken vermag.

Das Druckbegrenzungsventil 1 ist dazu bestimmt, den vom Geber 14 eingesteuerten Hochdruck auf einen für den Nehmer 16 zulässigen Niederdruck zu begrenzen. Zur Einstellung des nehmerseitigen Drucks ist im Kolben 4 eine vorgespannte Druckfeder 23 aufgenommen. Diese ist unter Zwischenlage einer Ringscheibe 24 sowie eines Flansches 25 einer gleichfalls im Kolben 4 aufgenommenen Federhülse 26 am Kolben boden 5 abgestützt. Bodenabgewandt greift die Druckfeder 23 an einem Federteller 27 an, welcher auf einer in das Gehäuse 2 eingeschraub ten Schraube 28 für die Einstellung der Federvorspannung ruht.

Das Druckbegrenzungsventil 1 ist mit einem federseitig am Kolben 4 angeordneten, Druckluft von der Nehmerseite durch einen koaxial im Kolbenboden 5 gelegenen Kolbendurchbruch 30 zu der Entlastungsstelle 10 absteuernden Sicherheitsventil 31 ausgestattet. Das Sicherheits ventil 31 weist einen am Kolbenboden 5 axial vorspringenden, kreis ringförmigen Ventilsitz 32 auf, welcher den Kolbendurchbruch 30 umschließt. Dem Ventilsitz 32 ist ein scheiben förmiges Schließglied 33 aus einem gummielastischen Werkstoff zuge ordnet. Das Schließglied 33 ruht auf einem Federteller 34, an dem eine in der Federhülse 26 mit Vorspannung aufgenommene Druckfeder 35 angreift.

Außerdem ist auf der Nehmerseite des Kolbens 4 ein zweites Sitz ventil 38 vorgesehen. Dieses ist von einem am Kolbenboden 5 ange formten, axial gegen den Deckel 8 gerichteten Bund 39 und einem gehäusefesten, in eine Ausnehmung 40 des Deckels 8 eingefügten Ventilteller 41 gebildet. Der ringscheibenförmige Ventilteller 41 besteht aus gummielastischem Werkstoff. Der Bund 39 des zweiten Sitzventils 38 trennt eine durch seinen Durchmesser d bestimmte Kolbenteilwirkfläche 42 von der Kolbenwirkfläche 20 ab. Der Kolben durchbruch 30 im Kolbenboden 5 mündet in diese Kolbenteilwirkfläche 42 ein.

Schließlich ist das Druckbegrenzungsventil 1 mit einem in den Deckel 8 eingepreßten Stift 45 versehen. Der gehäuseseitig feststehende Stift 45 ist ebenso wie der Deckel 8 und das zweite Sitzventil 38 sowie der Kolben 4 mit seinem Sicherheitsventil 31 gleichachsig angeordnet und durchgreift den Kolbendurchbruch 30. Der Stift 45 hat deckelabgewandt eine freie Stirnfläche 46, welche eine Stützfläche für das Schließglied 33 des Sicherheitsventils 31 bildet.

Wirkungsweise

Wie gezeichnet nimmt der Kolben 4 im Gehäuse 2 des Druckbegrenzungs ventils 1 aufgrund der Wirkung der vorgespannten Druckfeder 23 seine Grundstellung ein, in welcher das erste Sitzventil 17 geöffnet, das zweite Sitzventil 38 durch den Angriff des Bundes 39 am Ventilteller 41 geschlossen ist. Das Sicherheitsventil 31 ist dagegen geöffnet, weil das Schließglied 33 an der Stirnfläche 46 des Stiftes 45 an greift und demzufolge um ein sehr kleines Öffnungsmaß (wenige zehntel Millimeter) von seinem Ventilsitz 32 abgehoben ist.

In dieser Grundstellung des Kolbens 4 ist lediglich die zwischen den Durchmessern D und d liegende kreisringförmige Kolbenwirkfläche 20 dem nehmerseitigen Druck aussetzbar. Die Kolbenteilwirkfläche 42 ist durch das geschlossene zweite Sitzventil 38 vom nehmerseitigen Druck abgetrennt und steht durch den Kolbendurchbruch 30 sowie das geöffnete Sicherheitsventil 31 mit der Entlastungsstelle 10 in Verbindung. Der Begrenzungsdruck des Druckbegrenzungsventils 1 wird daher allein durch die einerseits am Kolben 4 angreifende Kraft der Druckfeder 23 und die andererseits an der Kolbenwirkfläche 20 auf tretende Kraftwirkung des nehmerseitigen Drucks bestimmt.

Die dem pneumatischen Druckbegrenzungsventil 1 vom Geber 14 zuge führte Druckluft strömt durch das geöffnete erste Sitzventil 17 zum Nehmer 16 und füllt diesen auf. Mit zunehmendem Druck auf der Nehmerseite wird an der Kolbenwirkfläche 20 eine sich in gleichem Maß erhöhende Kraft wirksam. Bei Erreichen des Begrenzungsdrucks, d. h. bei Kräftegleichgewicht zwischen der Kraft der Druckfeder 23 und der auf die Kolbenwirkfläche 20 einwirkenden Kraft bewegt sich der Kolben 4 mit seinem Schließkegel 19 aus seiner Grundstellung in Richtung auf die Dichtmanschette 18 des ersten Sitzventils 17. Dabei öffnet das zweite Sitzventil 38 und vorzugsweise gleichzeitig schließt das Sitzventil 31. Hierdurch wird die Kolbenteilwirkfläche 42 zur Kolbenwirkfläche 20 zugeschaltet, d. h. der nehmerseitige Druck wirkt auch auf die innerhalb des Durchmessers d liegende Fläche des Kolbenbodens 5 sowie des Schließgliedes 33 des Sicher heitsventils 31. Damit erhöht sich gleichzeitig die der Druckfeder 23 entgegenwirkende Kraft am Kolbenboden 5, so daß der Kolben 4 sehr schnell in seine Schließstellung bewegt wird, in welcher der Schließkegel 19 an der Dichtmanschette 18 angreift und das erste Sitzventil 17 schließt.

Eine schleichende Bewegung des Kolbens 4 aus seiner Grundstellung in die Schließstellung ist somit vermieden.

In der Schließstellung des Kolbens 4 ist das Sicherheitsventil 31 wirksam, d. h. ein unzulässig hoher Druckanstieg auf der Nehmerseite wird durch Abheben des Schließgliedes 33 entgegen der Kraft der Feder 23 vom Ventilsitz 32 des Sicherheitsventils 31 und Absteuern von Druckluft zur Entlastungsstelle 10 begrenzt.

Bei sinkendem Druck auf der Nehmerseite arbeitet das Druck begrenzungsventil 1 wie ein herkömmliches Ventil, d. h. der Kolben 4 führt auch geringe Öffnungshübe aus. Bei ausreichend großem Druck abfall auf der Nehmerseite wird dagegen der Kolben 4 in seine Grund stellung überführt und die Kolbenteilwirkfläche 42 durch zwangs weises Öffnen des Sicherheitsventils 31 druckentlastet. Für eine Drucksteigerung auf der Nehmerseite steht daher wieder der volle Querschnitt des Sitzventils 17 zur Verfügung. Bei Erreichen des Begrenzungsdruckes nimmt, wie vorstehend beschrieben, der Kolben 4 schaltventilartig seine Schließstellung ein.

Claims

1. Pneumatisches Druckbegrenzungsventil (1), das zwischen einem Geber (14) und einem Nehmer (16) angeordnet ist und den vom Geber eingesteuerten, für den Nehmer bestimmten Druck auf eine vorgebbare Höhe begrenzt,

- mit einem Gehäuse (2), in dem ein erstes Sitzventil (17) zwischen einem geberseitigen und einem nehmerseitigen Druckluftanschluß (13, 15) angeordnet ist,
- mit einem im Gehäuse (2) für die Betätigung des Sitzventils (17) längsbewegbar geführten Kolben (4), der einerseits von einer vor gespannten Druckfeder (23) und andererseits vom nehmerseitigen Druck in Schließrichtung des Sitzventils beaufschlagbar ist,
- sowie mit einem federseitig am Kolben (4) angeordneten, Druckluft von der Nehmerseite zu einer Entlastungsstelle (10) absteuernden Sicherheitsventil (31) mit einem federbelasteten Schließglied (33), welches mit einem einen Kolbendurchbruch (30) umschließenden Ventilsitz (32) zusammenwirkt, gekennzeichnet durch die Merkmale:
- der Nehmerseite des Kolbens (4) ist ein zweites Sitzventil (38) zugeordnet, mit dem in der Grundstellung des Kolbens eine Kolben teilwirkfläche (42) vom nehmerseitigen Druck abgetrennt ist,
- der Kolbendurchbruch (30) mündet in die Kolbenteilwirkfläche (42),
- das Schließglied (33) des Sicherheitsventils (31) ist in der Grundstellung des Kolbens (4) von seinem Ventilsitz (32) zwangs weise abgehoben.

2. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Sitzventil (38) von einem kolbenseitigen, axial gerichteten Bund (39) und einem gehäuseseitigen Ventilteller (41) gebildet ist.

3. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gehäuseseitig feststehender Stift (45) den Kolbendurchbruch (30) durchgreift und mit seiner freien Stirnfläche (46) eine Stütz fläche für das Schließglied (33) des Sicherheitsventils (31) bildet.

4. Druckbegrenzungsventil nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) nehmerseitig einen Deckel (8) aufweist, in welchen der Stift (45) eingepreßt sowie der gummi elastisch ausgebildete Ventilteller (41) eingefügt sind.