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Dreiwegeschiebersteuerungfür druckflüssigkeitsbetätigte Vorrichtungen,
insbesondere Bremszylinder Die Erfindung betrifft eine Schiebersteuerung, durch
die Flüssigkeit unter Druck an eine Stelle geleitet wird, an der ein mit der Schieberstellung
in Wechselbeziehung stehender Druck erzeugt wird. Als Anwendungsgebiete hierfür
kommen sowohl Bremsanlagen für Fahrzeuge aller Art, wie auch hydraulische Krafthebevorrichtungen
und auch hydraulische Preßvorrichtungen in Frage.
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Eine solche Schiebersteuerung eignet sich insbesondere zur Verwendung
in einer Druckleitung zwischen einer Druckflüssigkeitsquelle und einem eine Bremse
betätigenden Bremszylinder, wenn die dem Bremszylinder zugeführte Flüssigkeit die
Bremse mit einer Kraft betätigen soll, die proportional dem Steuerweg ist. Die bisherigen
Schieber für diesen Zweck enthalten einen schlitzsteuernden Kolbenschieber, der
durch eine Druckfeder in die Stellung vorbewegt wird, in der die Verbindung zwischen
der Druckpumpe und dem Bremszylinder hergestellt ist. Die Rückbewegung des Schiebers
erfolgt im Zusammenhang mit dem Spannen der Feder durch den Druckanstieg, der in
den Bremszylinder eingelassenen Flüssigkeit, bis die Druckhöhe der Flüssigkeit proportional
zum Federdruck ist. Die von Hand gesteuerte Entspannung der Feder läßt ein Zurückgehen
des Kolbens über die Zu-Stellung hinaus in die RückfluB- oder Druckminderungsstellung
zu, in der die aus dem Bremszylinder rückfließende Flüssigkeit durch den Schieber
an eine Stelle mit niederem Druck gelangt. Der Schieber ist also so einstellbar,
daß der auf die Bremse wirkende Druck beliebig verringert oder
erhöht
werden kann. Damit diese Schieber so leicht reagieren, wie es zweckmäßig ist, hat
man die Bewegung des Schiebers zwischen der Zufuhr- und der Rückflußstellung ziemlich
klein gehalten, was zur Folge hat, daß sich der Schieber von der Zulaufstellung
über die gewünschte Entfernung hinaus bis in die Rückflußstellung bewegte, wenn
der Druck im Bremszylinder plötzlich anstieg. Hierbei läßt der Schieber Flüssigkeit
aus dem Bremszylinder ab, worauf die zusammengedrückte Feder den Schieber wieder
in die Zufuhrstellung drückt, was eine erneute übergroße Rückwärtsbewegung des Schiebers
zur Folge hat, usf. Dieses jagen des Schiebers erfolgt manchmal mit so hoher Frequenz,
daß sich ein Schnattergeräusch im Schieber vernehmen läßt und das Leitungssystem
zerstörenden hydraulischen Schlägen ausgesetzt ist. Die erfindungsgemäße Schiebersteuerung
vermeidet dies dadurch, daß zwischen der Feder und dem Schieber ein vom Flüssigkeitsdruck
entgegen der Federkraft beaufschlagter Kolben eingeschaltet ist, der in verhältnismäßig
loser, kraftschlüssiger Verbindung mit dem Schieber gehalten ist.
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Diese Anordnung ermöglicht eine Rückwärtshewegung des Schiebers in
die Schließstellung unabhängig vom Flüssigkeitsdruck und daher mit einer regelmäßigen
Geschwindigkeit, so daß eine übermäßige Steuerbewegung in die Rückfluß- oder Druckminderungsstellung
vermieden wird. Ein derartiger Schieber erzeugt keine hydraulischen Schläge.
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Der Schieber kann mit einer Dämpfung, etwa als Drossel ausgebildet,
versehen sein, ebenso auch der Kolben. Das Schieberverschlußstück kann rohrförmig
und außen mit einer breiten, in der Längsrichtung begrenzten offenen Vertiefung
versehen sein. Zwischen dem Kolben und der Feder wird zweckmäßig ein gleitbar und
lose zwischen diesen Teilen gelagertes Druckstück mit einem Bund angeordnet, wobei
dieser Bund einerseits als Anschlag am Gehäuse, andererseits als Widerlager für
die Feder dient.
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Die Zeichnung ist eine teilweise in der Längsrichtung geschnittene
Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit schematisch dargestelltem
Leitungssystem.
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Der Steuerschieber i i regelt den Flüssigkeitsstrom von der schematisch
angedeuteten Druckerzeugungsanlage 12 zu der ebenfalls nur schematisch angedeuteten
Bremsvorrichtung 13 zwecks Anlegens der Bremsbacken 14 an eine Bremstrommel 15.
Diese Bremsbacken sind auf festsitzenden Gelenkzapfen 16 angeordnet und werden gegen
die Innenseite der Trommel 15 gedrückt, wenn ein durch das Einlassen von Flüssigkeit
betätigter Bremszylinder 17 über Streben 18 einen Druck auf die Bremsbacken ausübt.
Die Druckanlage 12 enthält eine ständig laufende Pumpe i9, die die Druckflüssigkeit
über die Leitung 22 aus dem Ölsumpf 21 ansaugt und unter Druck durch die Leitung
23 zum Schieber i i fördert. Zwischen den Leitungen 23 und 22 ist ein Sicherheitsventil
24 eingebaut, damit die Flüssigkeit ausweichen kann, wenn sie nicht durch die Leitung
23 gefördert wird. Die durch die Leitung 23 in den Schieber i i eintretende Flüssig-,
keit gelangt durch eine Leitung 25 in den die Bremse betätigenden Zylinder 17. liei
der Entlastung des Zylinders zwecks 1_öseiis der Bremse wird die in der Leitung
25 zurückfließende Flüssigkeit durch den Schieber über eine Rückflußleitung 26 in
den Sumpf 21 abgeführt.
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Das Gehäuse 27 des Steuerschiebers ist mit einer stufenförmigen Bohrung
28 versehen. In diese ist eine Buchse 29 eingesetzt, die durch eine Anzahl im Kreis
angeordneter Schrauben 31, von denen eine dargestellt ist, in dieser Lage gehalten
wird. Die Schrauben sind durch einen Ringflansch 32 und eine Abschlußplatte 33 geführt
und in nicht gezeigte Gewindelöcher am rechten Eiide des Gehäuses 27 eingeschraubt.
Das Gehäuse 27 ist auf eine Hülse 34 aufgesetzt, mit der der Flansch 32 bei 35 verschweißt
ist. Ein Befestigungsflansch 36 von größerem Durchmesser ist am äußeren Ende der
Hülse 34 durch Schweißnähte 37 und 38 befestigt.
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Am Umfang der Buchse 29 sind drei im Abstand angeordnete Ringnuten
41, 42, 43 eingelassen. Eine Einlaßöffnung 44 im Gehäuse 27 steht mit der Nut 41,
eine Zufuhröffnung 45 mit der Nut 42 und eine Rückflußöffnung 46 mit der Nut 43
in Verbindung. Nicht dargestellte Anschlußstücke können in die mit Gewinde versehenen
Öffnungen 44, 45, 46 eingeschraubt werden und dienen zum Anschluß der Leitungen
23, 25, 26. Eine Anzahl ringförmig um die Buchse 29 angeordneter Durchlässe -14',
45' und 46', von denen jeweils nur einer dargestellt ist, führen von den Nuten 4i,
42, 43 in das Innere der Buchse. Die Nuten 41, 42, 43 sind gegeneinander und gegen
die Enden der Buchse durch in Nuten 55, 56, 57, 58 eingelegte Ringe 51, 52, 53,
54 abgedichtet.
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Ein rohrförmiger Schieber 59 ist in der Buchsenkammer 6o gleitbar
angeordnet. Außen auf dem Schieber ist eine breite, in Längsrichtung begrenzte Vertiefung
62 ausgespart, während er an den Enden mit den Flächen 63 und 64 an der Buchseninnenwand
dicht anliegt. Eine Öffnung 65 erstreckt sich radial durch die Schieberwand nach
innen, und zwar an einer zwischen dem offenen Schieberende 67 und einer Querwand
66 befindlichen Stelle. Eine Druckfeder 68 drückt den Schieber, vom Beschauer aus
gesehen, nach rechts. Die Querwand 66 und eine darin angebrachteöffnung69 stellen
eine Dämpfung dar, die die Schnelligkeit verringert, mit der die zwischen dem linksseitigen
Abschluß der Buchsenkammer 6o und der Schieberquerwand 66 gelegene Staukammer 71
sich mit Flüssigkeit aus dem rechtsseitigen Teil des Schiebers 59 füllt und dadurch
die Bewegung des Schiebers verlangsamt.
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In einem in der Gehäuseabschlußplatte 33 befindlichen Abschnitt 6ö
der Buchsenkammer 6o von geringerem Durchmesser ist ein gleitbarer Kolben 73 eingesetzt.
Dieser steht in losem Kontakt mit dem rechten Ende des Schiebers 59. Zwischen der
Gehäuseabschlußplatte 33 und dein rechten Ende des Schiebers 59 ist eine ringförmig
den Kolben 73 umgebende Staukammer 74 vorgesehen, und eine
Drossel
in der Form eines Querschlitzes 75 in der linken Stirnfläche des Kolbens 73 vermittelt
die Verbindung zwischen der Staukammer 74 und dem Innern des rohrförmigen Schiebers.
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Eine federnde Kraftübertragungsvorrichtung 76 zur Steuerung der axialen
Stellung des Schiebers 59 enthält eine Spiralfeder 77, die zwischen einem Druckstück
78 und einem von Hand verschiebbaren Steuerglied 79 angeordnet ist. Die Vorwärtsbewegung
des Druckstücks 78 nach links 'wird durch das Auftreffen seines Flansches 81 auf
das Ende des Kragens 82 der Abschlußplatte 33 begrenzt. Die Rückwärtsbewegung des
Steuerglieds 79 wird durch das Anschlagen seines Flansches 83 an der in der Hülse
34 gebildeten Schult°r 84 begrenzt. Die axiale Stellung des Steuerglieds 79 in der
Hülse 34 ist durch um einen festen Zapfen 86 schwenkbaren Betätigungshebel 85 einstellbar,
der entsprechend seiner Schwenkstellung üter die am äußeren Ende des Hebels sitzende
Rolle 87 einen mehr oder weniger starken Druck auf das Steuerglied 79 auszuüben
vermag.
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Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Angenommen, die Pumpe i9 läuft,
so fördert die Flüssigkeitsdruckanlage 12 Flüssigkeit unter Druck durch die Leitung
23 in die Öffnungen 44, 44'. Wird weiter angenommen, daß der Hebel 85 im
Uhrzeigersinn verschwenkt wird, so längen sich die Federn 77 und 68, und das Steuerglied
79 geht zurück, bis sein Flansch 83 gegen die Schulter 84 zur Anlage kommt. Wenn
die Teile diese Stellung einnehmen, stimmt die Kante R am linken Rand der Vertiefung
62 mit dem rechten Ende d der Strecke c-d überein, dann ist Rückfluß durch
den Schieber ermöglicht. In dieser Schieberstellung bedeckt die Wandfläche 63 die
Öffnungen 44', wohingegen die Vertiefung 62 die Zufübröffnung 45 mit der Rückflußöffnung
46' verbindet, so daß die aus dem Bremszylinder 17 zurückfließende Flüssigkeit ihren
Weg durch die Leitung 25, den Durchlaß 45, die Vertiefung 62, die Öffnungen 46's
46 und die Leitung 26 in den Sumpf 21 nehmen kann, was zur Folge hat, daß die Bremse
sich löst.
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Zur Betätigung der Bremse 13 wird der Hebel 85 entgegen dem
Uhrzeigersinn geschwenkt, um das Steuerglied 79 nach links zu schieben, wodurch
die Feder 77 sich spannt und das Druckstück 78 sowie den Kolben 73 nach links drückt.
Hierdurch wird unter Zusammendrücken der Feder 68 der Schieber 59 über die Strecke
c-d bewegt, wodurch die Sehieberfläche 64 die Öffnungen 46' schließt. In dieser
Zu-Stellung sind die Zufuhröffnungen 45, 45' weder mit den Einlaßöffnungen 44, 44
noch mit den Rückflußöffnungen 46, 46' in Verbindung. Der geschlossene Zustand währt
so lange, wie die Kante R sich in Höhe der Strecke b-c bewegt.
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Wenn das Steuerglied 79 so weit vorgerückt worden ist, daß der Punkt
R in den Zufuhrabschnitt a-b eintritt, wird die Verbindung zwischen den Einlaßöffnungen
44, 44 und den Zufuhröffnungen 45, 45' hergestellt, während die Fläche 64 die Rückflußöffnungen
46, 46' geschlossen hält. Wenn das Steuerglied 79 so weit vorgerückt ist, wie der
Stärke entspricht, mit der die Bremse 13 angezogen werden soll und in dieser
Stellung festgehalten wird, ist dieser Zufuhrzustand des Schiebers nur ein vorübergehender,
und zwar so lange, bis die Bremsbacken 14 mit dem erforderlichen Druck auf die Trommel
15 greifen. Darauf übt der in der Leitung 25, den Öffnungen 45, 45', der Vertiefung
62, der Öffnung 65 und im Innern des rohrförmigen Schiebers anwachsende Rückstau
einen steigenden Druck auf den Kolben 73 aus und drängt ihn und das Druckstück 78
unter gleichzeitigem Zusammendrücken der Feder 77 nach rechts. Als Folge davon drückt
auch die Feder 68 den Schieber 59 nach rechts hinter dein Druckstück 78 und dem
Kolben 73 her, bis die Kante R in den Zu-Abschnitt b-c gerät und die Schieberfläche63
die Einlaßöffnungen 44 schließt. Die Bremse wird dann weiterhin mit dem vorherbestimmten
Druck angezogen bleiben, und zwar so lange, wie das Steuerglied 79 am Zurückgehen
gehindert wird. Falls die Stärke, mit der die Bremse 13 angezogen wird, erhöht
werden soll, ist das Steuerglied 79 noch weiter vorzubewegen, damit die Teile 78,
73 und 59 gegen den Druck der Feder 68 nach links bewegt werden und die Einlaßöffnungen
44' sich wieder öffnen. Sobald dies der Fall ist, erhöht die durch die Öffnungen
44', die Vertiefung 62, die Kammer 6o und die Öffnungen 45, 45' geförderte Flüssigkeit
den Druck im Bremszylinder 17, und die Reibung zwischen den Bremsflächen 14, 15
verstärkt sich. Im gleichen Maße wächst der Druck auf den Kolben 73 und das Druckstück
78, die von neuem zurückg6hen. Wenn der Flüssigkeitsdruck genügend angewachsen ist,
um die Feder 77 zusammenzudrücken, veranlaßt die Feder 68 den Schieber 59, dem Kolben
73 zu folgen und die Verbindung zwischen den Einlaßöffnungen 44, 44 und den Zufuhröffnungen
45, 45' erneut zu sperren. Infolge des losen Kontakts des Druckstücks 78 mit dem
Schieber 59 über den Kolben 73 können der Kolben 73 und das Druckstück 78 bei einem
plötzlichen Druckanstieg in der Schieberkammer zurückgleiten, ohne daß der Schieber
ebenfalls sofort zurückgeht. Die Schnelligkeit, mit der der Schieber 59 zurückgleitet,
hängt sowohl von der Stärke der Feder 68 ab, als auch von der Größe der als Drossel
wirkenden Öffnung 69, welche die Flüssigkeit aus der rechtsseitigen Schieberkammer
in die Staukammer 71 einströmen läßt. Die Schieberkammer und die lose Verbindung
des Schiebers 59 und der federnden Kraftübertragungsvorrichtung 76 verkörpern eine
auf den Druckanstieg von der Zufuhröffnung 45 heransprechende Einrichtung zum Zurückziehen
des Druckstücks 78.
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Das hierdurch ermöglichte Rückgehen des Druckstücks 78 ohne gleichzeitiges
Rückgehen des Schiebers 59 schließt das den bisherigen Steuerschiebern anhaftende
Schnattern aus. Wäre das Druckstück 78, wie bei den bisherigen Schiebern, mit dem
Schieber 59 fest verbunden, würde ein plötzlich im Innern des Schiebers von- der
Zufuhröffnung 45 her erfolgender Druckanstieg, durch den der Schieber auf den im
Bremszylinder überschüssig werdenden Druck hin in die Zu-Stellung bewegt werden
soll,
bewirken, claß das Beharrungsvermögen der axial beweglichen
Teile einschließlich des Schiebers diesen über die Zu-Stellung hinaustragen würde
bis in die IZückflußstellung, und die Folge wäre ein Entweichen der Flüssigkeit
aus dein Br ennszylinder durch die Rückflußöffnungen 46, 46'. Eine solche Druckminderung
der zwischen der Zufuhröffnung 45 und dem Intern des Schiebers strömenden Flüssigkeit
würde die überlastete Feder 77 veranlassen, den Schieber in die Zufuhrstellung vorzubewegen,
worauf ein erneuter Druckanstieg im lireniszvlitider und ein weiteres Voreilen des
Schielfers erfolgte, so claß der Bremszylinder wieder mit der Riickflußleitung in
Verbindung stünde. Eine derartige Vibration des Schiebers riefe dann das geräuschvolle
und schädliche hydraulische Schlagen in der gesamten Druckleitung hervor. 13e1 <lern
erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerschieber, wo der Druck der in den Br°niszylinder
eing: führten Flüssigkeit nur das Rückgehen des Druckstücks 78 bewirkt, so daß der
Schieber 59 unter (lern Druck der Feder 68 und durch die Dämpfung 66, 69, 71 gebremst
selbständig zurückgeht, gibt es kein Überschreiten der vorgesehenen Stellung durch
den Schieber, obgleich die Feder 68 stark genug gemacht werden kann, uni ein fast
augenblickliches Schließen zu bewirken, sobald das Druckstück 78 zurückgenommen
wird.
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Zusätzlich zur Staukammer 71 ist die Staukammer 74 und der Drosselschlitz
75 zum Abbremsen der Schieberbewegung vorgesehen.
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Wenn die Bremse gelöst werden soll, ist jeglicher von Hand ausgeübter
Druck vom äußeren Ende des Steuerglieds 79 zu nehmen. Die Spannung der Feder 77
verringert sich dann, und der Flüssigkeitsdruck auf das linke Ende des Kolbens 73
sowie die Kraft der Feder 68, die durch den Schieber auf das linke Ende des Kolbens
73 übertragen wird, bewirken ein Zurückgehen des Druckstücks 78 und der federnden
Kraftübertragungsvorrichtung 77, 79. Der solcherart durch die Feder 68 in den Rückflußabschnitt
c-d bewegte Schieber 59 vermittelt die Verbindung zwischen dem Bremszylinder 17
über die Öffnungen 45, 45' und 46, 46' mit dem Ölsumpf 21.
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Wenn die Bremse nur teilweise gelöst werden soll, ist das Steuerglied
79 uni eine entsprechend geringere Entfernung zurückzunehmen, so daß der auf die
Bremse 13 und das linke Ende des Zylinders 73 wirkende Druck die verringerte Spannung
der Feder 77 überwinden kann und die Teile 73, 78 nach rechts bewegt werden und
der Schieber 59 durch die Feder 68 in die Rückflußstellung bewegt wird. Inn gleichen
'Maße, wie die Flüssigkeit durch die Öffnung 65 und die Rückflußöttnungen 46, 4(>
;Ins dem Innern des Schielfers ausströmt und der Druck abfällt, wird die teilweise
gespannte Feder 77 wirksam und bewegt den Schieber in die Zu-Stellung, wodurch die
Bremse in der gewiinschten minderen Kraft gespannt gehalten wird.
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Die Geschwindigkeit der Längsbewegung des Schiebers 59 wird also durch
den Flüssigkeitsstrom geregelt, der duroli die als Drossel wirkende Off-
nung
69 von der @uftthrcifftung 45 in die Staukammer 71 gelangt. Der Schieber 59 ist
somit bezüglich seiner 13e,#vegbarkeit ziemlich unempfindlich gegen eine augenblicklich
wirkende Druckwelle. Andererseits arbeitet der Kolben 73 unabhängig vom Schieber
59. Eine in der Ztiftilirleitung plötzlich auftretende Druckwelle erzeugt eine auf
den Kolben 73 wirkende, rückbewegende Kraft, ohne claß eine entsprechende lietvegung
des Schiebers 59 erfolgt. Die Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens 73 in der
l,@itgsriclitutg wird durch einen Fliissigkeitsstroni geregelt, der durch den Otierschlitz75von
der Ztiftiliri>ffnting in die Staukammer 74 gelangt. Der KAM] 73 ist liiiisiclitlich
seiner Bewegbarkeit also ebenfalls unempfindlich gegen-21 über plötzlichen Druckw-eclisehi.
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Bei einem nicht durch eiii: 1>lützlicli auftretende Welle ausgelösten
I)ruc'kanstieg bewegt sich also der Schieber 59 in der lx'iclittiiig, in der die
Verbindung zwischen Rückfluß- tin(1 Zuftiliröffnung hergestellt wird. Wenn anderers(°its
der Druck abfällt, ohne daß dies auf eile 1)rtickwelle zurückzuführen ist, bewegt
sich der Schielfer in die Richtung der Verbindungsstellung mit der Einlaßöfftung.
Fenn die Flüssigkeit in der Zufuhrleitung den richtigen Druck hat, tininit der Schieber
59 die neutrale Stellung ein, in (I@er die Zufuhröffnung mit keiner der anderen
Öffnungen in Verbindung stellt.