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Hydraulische Steuereinrichtung
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Steuereinrichtung
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen bekannten Einrichtung
wird der hydraulische Verbraucher dauernd mit Druckmittel versorgt, und zwar auch
dann, wenn gleichzeitig der Druckspeicher aufgeladen wird. Dies führt zu einem sehr
komplizierten Aufbau der Steuereinrichtung, insbesondere des Stromregelventils in
Zusammenhang mit dem Vorsteuerventil. Man hat erkannt, daß es in vielen Fällen gar
nicht notwendig ist,.gleichzeitig mit dem Aufladen des Druckspeic.hers auch den
hydraulischen Verbraucher zu versorgen.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß
sie wesentlich einfacher aufgebaut und damit weniger störanfällig ist. Trotzdem
genügt sie in vielen Fällen den praktischen Anforderungen.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Diese zeigt eine
hydraulische Steuereinrichtung im Längsschnitt.
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Beschreibung des Ausführungsbeispieles Die hydraulische Steuereinrichtung
weist ein Ventilgehäuse 10 auf, in dem eine durchgehende Gehäusebohrung 11 ausgebildet
ist, in welche eine Pumpe 12 Druckmittel aus einem Behälter 13 fördert. Die Gehäusebohrung
11 ist als Stufen; bohrung ausgebildet und weist einen Ventilsitz 14 auf, auf den
sich unter der Kraft einer Feder 1 5 ein etwa becherförmig ausgebildeter Steuerschieber
16 eines Stromregelventils 17 legt. Der Steuerschieber 16 hat in seinem Boden eine
Drosselbohrung 18, über welche der hintere Raum 19 der Gehäusebohrungen mit dem
Einlaß 20 verbunden ist. Die Gehäusebohrung ist an ihrem dem Einlaß abgewandten
Ende durch eine Verschlußschraube 22 verschlossen.
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Parallel zur Gehäusebohrung 11 verläuft im Gehäuse 10 eine Sackbohrung
23, in der ein als Sitzventil ausgebildeter Ventilkörper 24. eines Rückschlagventils
25 angeordnet ist, der durch die Kraft einer Feder 26 auf einen Ventilsitz 27 gedrückt
wird. Der Einlaß 28 des Rückschlagventils ist über einen Gehäusekanal 29 mit der
Gehäusebohrung 11 verbunden.
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Parallel zur Sackbohrung 23 ist im Gehäuse eine weitere Sackbohrung
31 ausgebildet, die über einen Kanal 32 mit dem Auslaß 33 des Rückschlagventils
in Verbindung steht.
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Vom Kanal 32 führt eine Bohrung 36 zur Rückseite des Rückschlagventils.
An die Sackbohrung 31 ist eine Leitung 34 angeschlossen, die zu einem Druckspeicher
35 führt.
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Vom Auslaß 33 ds Rückschlagventils führt ein Kanal zweig 37 zu einer
Gehäusebohrung 38, die ebenfalls parallel zur Gehäusebohrung 11 verläuft und als
Sackbohrung ausgebildet ist. In die Gehäusebohrung 38 ist eine Patrone 39 eingeschraubt,
die in ihrem Innenraum 40 einen kegeligen Ventilkörper 41 aufnimmt, der durch eine
Feder 42 auf einen Ventilsitz 43 gedrückt wird, der Teil einer gleichachsigen Bohrung
44 ist, die in einem Einsatzkörper 45 ausgebildet ist.
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Gleichachsig zur Bohrung 44 verläuft eine Bohrung 46 mit größerem
Durchmesser, die in einem ebenfalls in der Gehäusebohrung 38 angeordneten Einsatzkörper
47 ausgebildet ist.
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In der Bohrung 46 ist ein Kölbchen 49 dicht gleitend geführt, das
einen Stößel 50 aufweist, welcher in die Bohrung 44 mit reichlich Spiel eintaucht.
Das Kölbchen 49 hat eine längsverlaufende Sackbohrung 52 mit zwei nach außen verlaufenden
querbohrungen 53. An den einander zugewandten Stirnseiten der Einsatzkörper 45,
47 ist ein durchgehender Spalt 55 ausgebildet, der Verbindung hat zu einer quer
zur Längsachse der Gehäusebohrung 38 verlaufenden Nut 56, von der eine Bohrung 57
zum Gehäuseende verläuft, und zwar parallel zur Gehäusebohrung 38; die Bohrung 57
ist durch einen'Stopfen 58 dicht verschlossen. Die Teile 41, 49 bilden ein Vorsteuerventil
für den Ventilkörper 16 (= Stromregelventil).
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Die Bohrung 57 steht mit einer quer zur Gehäusebohrung 11 verlaufenden
Gehäusenut 60 in Verbindung. Diese mündet in die Gehäusebohrung 11 nahe der Verschlußschraube
22, d.h.
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wei+ hinter dem Ventilsitz 14. Etwas näher zum Ventilsitz ist an der
Gehäusebohrung 11 eine Ringnut 62 ausgebildet,
von der ein quer
verlaufender Kanal 63 bis zur Ghäusebohrung 38 verläuft. Sie mündet dort am gehäuseinnenseitigen
Ende der Patrone 39 und hat über einen Durchbruch 64 Verbindung zum Innenraum 40.
Vom oberen Teil des Durchbruchs 64 führt ein Kanal 65 zu einer weiteren Gehäusebohrung
66, die ebenfalls parallel zur Gehäusebohrung 11 verläuft. Sie ist als Stufenbohrung
ausgebildet und weist an ihrem dem Druckspeicher zugewandten Teil einen Einlaßstutzen
67 mit Einlaßbohrung 68 auf. Diese führt über eine Verengung 69 in einen Innenraum
70, in der eine Feder 71 angeordnet ist, die auf einen Sitzventilkörper 72 drückt.
Dieser liegt an einem Ventilsitz 74 an, welcher Teil einer durchgehenden Längsbohrung
75 ist, die in einem weiteren Einsatzkörper 76 ausgebildet ist. Er ist ebenfalls
in der Gehäusebohrung 66 angeordnet und wird durch den eingeschraubten Gehäuseeinsatz
67 gegen eine Schulter 77 gedrückt. Der Sitzventilkörper 72 hat eine Ringnut 78,
in deren Bereich eine quer zur Längsbohrung 75 verlaufende Bohrung 79 mündet. Diese
steht wiederum mit einer in derselben Richtung verlaufenden Bohrung 80 in Verbindung,
welche in die Gehäusebohrung 38 mündet und über einen Spalt 81 zwischen dem Einsatzkörper
47 und dem Ende der Bohrung 38 mit dem Kanal 37 in Verbindung steht. Gleichachsig
zum Sitzventilkörper 72 und in einem geringen Abstand zu dies cm ist in der Längsbohrung
75 ein Stößel 83 dicht gleitend angeordnet, dessen außenliegendes Ende 84 an einem
Federwiderlager 85 anliegt, das in einem Kolben 86 angeordnet ist, der dicht gleitend
in einer gleichachsig zur Gehäusebohrung 66 verlaufenden Bohrung 87 gleitet. Das
Federwiderlager 85 wird durch eine Feder 88 gegen einen im Ko.lben 86 angeordneten
Sprengring 90 gedrückt.
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In dem dem Sitzventilkörper 62 zugewandten Teil des Stössel 83 ist
eine längsverlaufende Sackbohrung 91 angeordnet, von der mehrere Querbohrungen 92
nach außen verlaufen.
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Diese münden in eine im Einsatzkörper 76 ausgebildete Querbohrung
93, die mit dem Kanal 65 in Verbindung steht. In die Längsbohrung 75 mündet zwischen
Sitzventilkörper 72 und Stößel.83 eine im Einsatzkörper 26 ausgebildete Querbohrung
95, von der eine Längsbohrung 96 in den Innenraum 70 mündet. Die den Kolben 86 aufnehmende
Bohrung 87 ist durch ein an das Gehäuse 10 angeschraubtes Gehäuse 98 verschlossen,
in dem eine gleichachsig zum Kolben 86 verlaufende Bohrung 99 ausgebildet ist, in
welcher ein Kolben 100 dicht gleitend geführt ist. An der Bohrung 99 ist ein erweiterter
Raum 101 ausgebildet, in den ein Fortsatz 102 des Kolbens 100 hineintaucht und der
über eine Drosselbohrung 103 und eine sich daran anschließende Bohrung 104 und über
eine Leitung 105 mit einem Bremszylinder 106 in Verbindung steht. Die Bohrung 99
ist an ihrem erweiterten Teil 101 durch eine Verschlußschraube 107 verschlossen.
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Der Raum 101 ist mit einer Entlüftungseinrichtung 108 verbunden. Die
Teile 72, 83 und 85 bilden ein Druckminder-Bremsventil D.
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Hinter dem Ventilsitz 14 der Gehäusebohrung 11 ist eine Ringnut 110
ausgebildet, von der eine Bohrung 111 an das äußere des Gehäuses 10 führt. An diese
Bohrung ist eine Leitung 112 angeschlossen, die zu einem Steuerventil 113 eines
Verbrauchers 114 führt. Am Außenumfang des Ventilkörpers 16 ist eine kleine Längsnut
115 ausgebildet, weiche dann, wenn der Steuerschieber 16 am Sitz 14 anliegt, die
Ringnuten 62 und 110 miteinander verbindet. Der Durchmesser des Ventilsitzes 14
ist mit A1 bezeichnet, der Außendurchmesser des zylindrischen Ventilkörpers 16 mit
A2.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt: Liegt der Druck im
Druckspeicher 35 unterhalb eines festgelegten
Wertes (bedingt durch
die Feder 42), so muß er bis zum oberen Sollwertdruck aufgeladen werden. Die Pumpe
12 fördert nun Druckmittel in die Gehäusebohrung 11, von wo es über den Kanal 29
und das sich öffnende Rückschlagventil 24 in die Auslässe 33 und den Kanal 32 gelangt
und von dort über die Sackbohrung 31 zum Druckspeicher 35. Der Druck pflanzt sich
auch über den Kanalzweig 37 in den Spalt 81 fort, so daß das Kölbchen 49 stets vom
Speicherdruck beaufschlagt ist. Druckmittel gelangt aber auch über die Drosselbohrung
18 im Steuerschieber 16 in den Raum 19 und über den Kanal 60 in die Bohrung 57,
dann weiter in die Nut 56 und über den Spalt 55 in die Bohrung 44. Solange über
die Drosselbohrung 18 bei geschlossenem Ventilkörper 41 kein Druckmittelstrom fließt,
ist der Druck in der Bohrung 44 genauso groß wie im Spalt 81. Das Kölbchen 49 ist
somit druckausgeglichen, auch auf beiden Seiten des Steuerschiebers 16 herrscht
der gleiche Druck, und da die Fläche A2 größer ist-als die Fläche A1, wird er auf
den Ventilsitz 14 gedrückt. Bei Erreichen des Solldrucks im Druckspeicher 35 hebt
sich der Ventilkörper 41 von seinem Sitz 43 ab, und Druckmittel kann nunmehr aus
dem Raum 19 über die zuvor geschildeter Verbindung, d.h. über den Ventilsitz 43
und die Durchbrüche 64 in den Kanal 63 gelangen, der mit der Ringnut 62 in Verbindung
steht, diese wiederum über die Bohrung 73 mit dem Behälter 13. Damit baut sich der
Druck im Raum 19 ab. Der Steuerschieber 16 kann sich jetzt von seinem Sitz abheben,
und erst jetzt, also nach dem Aufladen des Druckspeichers und Schließen des Rückschlagventils,
kann Druckmittel in die Verbraucherleitung 112 strömen.
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Wesentlich ist nun, daß der Steuerschieber 16 von seiner Geschlossenstellung
vollständig in die offene Endlage gelangt, d.h. er darf nicht in Zwischenstellungen
steckenbleiben. Um
dies zu erreichen, muß der Druck im Raum 19
weitgehend abgebaut werden, da ansonsten die größere Fläche A2 immer noch einen
Kraftüberschuß gegenüber der kleineren Fläche A1 bewirken würde. Dies wird durch
die Funktion des Vorsteuerventils, d.h. des Kölbchens 49 in Verbindung mit dem Ventilkörper
41 erreicht. Wenn letzerer etwas geöffnet hat, baut sich auch der Druck in der Bohrung
44 ab. Infolge von Reibungskräften wird das Kölbchen 49 nur dann entgegen dem Ventilkörper
41 verschoben, wenn der Druckabfall in der Bohrung 44 einen bestimmten Wert erreicht
hat. Erst dann verschiebt sich das Kölbchen 49 nach rechts und stößt den Ventilkörper
41 weit in den Raum 40. Dieser Vorgang wird als Kippen bezeichnet. Daraufhin baut
sich der. Druck im Raum 19 so weit ab, daß der Einlaßdruck den Steuerschieber 16
ganz in seine zweite Endlage verstellen kann. Beim Abheben des Steuerschiebers 16
vom Ventilsitz kann nun Druckmittel über die Ringnut 110, die Bohrung 111 und die
Leitung 112 zum Steuerventil 113 gelangen, und, wenn dieses entsprechend betätigt
wird, zum Verbraucher 114.
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Wenn der Druckspeicher voll aufgeladen ist, schließt sich auch das
Rückschlagventil 24. Ist der Speicherdruck wieder an seinem unteren Wert angekommen,
dann überwiegt die Kraft der Feder 42 die Druckkraft auf das Kölbchen 49, und der
Ventilkörper 41 schiebt dieses nach links und legt sich auf seinen Sitz. Daraufhin
baut sich wieder Druck im Raum 19 auf, so daß auch der Steuerschieber 16 wieder
auf seinen Ventilsitz 14 gelangt.
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Der oben geschilderte Umschaltvorgang des Steuerschiebers 16 von seiner
ersten definierten geschlossenen Stellung in seine zweite definierte offene Stellung
könnte gestört werden, wenn die Längsnut 115 am Steuerschieber 16 nicht
vorhanden
wäre. In geschlossener. Stellung des Steuerschiebers kann nämlich eventuell am Ventilsitz
14 durchleckendes Druckmittel in die Ringnut 62 gelangen und damit in den Rücklauf.
Auf diese Weise kann sich in der Ringnut 110 kein Druck aufbauen, wodurch ein völliges
Schließen des Steuerschieber 16 behindert würde.
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Mit dem vorgeschlagenen Ventil kann auch eine Fahrzeugbremse betätigt
werden. Wird der Bremszylinder 106 aktiviert, so gelangt der Bremsdruck über die
Leitung 105 in die Erweiterung 101, der Kolben, 100 wird entgegen der Kraft der
Feder 88 gegen den Kolben 86 verschoben. Bei der Bewegung des Kolbens 86 drückt
der Federteller 85 auf den Stößel .83, dieser hebt den Sitzventilkörper-72 von seinem
Ventilsitz 74 ab, worauf Druckmittel' aus dem Druck speicher über die Kanäle 32;,..37,
den Spalt 81, die Bohrungen 80, 79, 70, 68 in die Leitung 115 gelangen kann und
von hier zum Bremszylinder. Entsprechend der Kraft am Bremspedal und dem Druck in
der Bremsleitung 115 findet am Ventilkö.rper 72 und durch entsprechende Beeinflussung
durch die Kraft der Feder 88 ein Kraftvergleich mit entsprechender Druckminderung
statt, wobei der Stößel 83 den Abfluß zur Bohrung 95 entsprechend auf- oder zusfieuert.
Druckmittel fließt dann über die Bohrungen 91, 92 zum Rücklauf 65, 63. Beim Zurücknehmen
des Bremspedals drückt die Feder 71 den Sitzventilkörper 72 wieder auf seinen Sitz.
Der Raum 70 wird über die Bohrungen 96, 95, 75, 91, 92, 93 und den Kanal 65 sowie
die Durchbrüche 64 zum Rücklauf entlastet. Beim Betätigen der Bremse wird die.
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Bohrung 95 durch den Stößel 83 verschlossen, so daß sich im Raum 70
Druck aufbauen kann.