DE2440188C3 - Hydraulisches Druckminderventil mit vom Ausgangsdruck gesteuerter Rückführeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Druckminderventil mit vom Ausgangsdruck gesteuerter Rückführeinrichtung, vorzugsweise für die Steuerung von Flugzeugbremsen, bei welchem an einem Waagebalken an dessen einem Ende ein Eingangssteuerteil und an dessen anderem Ende die Rückführeinrichtung sowie in dessen mittlerem Bereich über einen Lenker das steuerungsaktive, die Wegesteuerung des Druckmittels zum und vom Verbraucher bewirkende Ventilteil des Druckminderventils gelenkig angreifen, wobei die Rückführeinrichtung einen mit dem Ausgangsdnick des Druckminderventils verbundenen hydraulischen Zylinder aufweist, in dem ein Rückführkolben angeordnet ist, der mit dem ihm zugeordneten Ende des Waagebalkens in Wirkverbindung steht und der durch den Augangsdruck entgegen der Kraft einer Feder verschielblich ist

Ein derartiges Druckminderventil ist aus der US-PS 25 05 578 bekannt Dieses bekannte Druckminderventil wird über ein Hebelsystem gesteuert, das über eine Stange an einen Ende eines Waagebalkens angreift, während das andere Ende des Waagebalkens direkt an einem Rückführkolben angelenkt ist. Als steuerungsaktives Ventilteil sind Sitzventile vorgesehen, welche zum teilweisen Druckausgleich mit hesonderen Ausgleichskolben versehen sind. Ein voller Druckausgleich ist aber nicht erreichbar, und die Bedienungsperson muß deshalb zusätzlich noch eine druckabhängige Kraft überwinden. Besonders nachteilig ist, daß durch die direkte Anlenkung des Waageblakens am 'Rückführkolben auf diesen ein*? seitliche Zusatzkr.aft wirkt, welche das Bestreben hat, diesen in seiner Führung zu verklemmen, was naturgemäß sehr nachteilige Folgen für die Genauigkeit des Druckminderventils hat.

Es liegt deshalb die Aufgabe vor, ein Druckminderventil der eingangs genannten Art hinsichtlich einer genaueren Arbeitsweise und damit einer genaueren Einhaltung des Ausgangsdrucks sowie einer leichteren Bedienbarkeit zu verbessern.

Nach der Erfindung wird dies bei einem eingangs genannten Druckminderventil dadurch erreicht, daß das Eingangssteuerteil eine von einem hydraulischen Steuerkreis aktivierbare Zylinder-Kolben-Einheit ist, an deren Steuerkolben das eine Ende des Waagebalkens angelenkt ist, daß das steuerungsaktive Ventilteil des Druckminderventils ein Steuerschieber ist und daß der Rückführkolben ein in einer Führung entgegen der Feder der Rückführeinrichtung verschiebliches Gleitstück beaufschlagt, in das das im RückfUhrkolben zugeordnete Ende des Waagebalkens sich hinein erstreckt, wobei dieses Ende ebenfalls über einen Lenker mit dem Gleitstück gelenkig verbunden ist.

Die Verwendung eines Wegeventils mit Steuerschieber ist aus der FR-PS 12 21 673 bekannt Ferner ist es bei einem Ventil zur Steuerung von Flugzeugbremsen aus der US-PS 29 09 194 bekannt, als Eingangssteuerteil eine von einem hydraulischen Steuerkreis aktivierbare Zylinder-Kolben-Einheit zu verwenden.

Man erhält jedoch durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ein wesentlich präziseres Ventil, da auf den Rückführkolben und auf das Gleitstück nur Kräfte in axialer Richtung wirken können, so daß diese verklemmungsfrei arbeiten. Auch das Wegeventil mit Steuerschieber und die zur Eingangssteuerung dienende hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit tragen zur Erhöhung der Präzision, besonders im Langzeitbetrieb, und zur Leichtigkeit der Bedienung wesentlich bei, z. B. durch den Wegfall von Dichtringen.

Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Z. B. geht man so vor, daß man als Feder der Rückführeinrichtung eine solche mit

progressiver Federcharakteristik wählt.

Eine Rückföhreinrichtung mit progressiver Federcharakteristik ist aus der US-PS 29 09 194 bekannt.

Ferner hat sich ein Aufbau als sehr vorteilhaft erwiesen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß das * Eingangssteuerteil, das steuerungsaktive Ventilteil, die Rückführeinrichtung und der Waagebalken im Inneren eines geschlossenen Gehäuses angeordnet sind, welches eine geschlossene Schutzkappe für die Feder der Rückführeinrichtung aufweist Durch Abnehmen der Schutzkappe ist es aO sehr leicht möglich, die Feder der Rückführeinrichtung zu justieren oder sie gegen eine solche mit anderer Federkennlinie auszuwechseln, z. B. zur Anpassung an einen anderen Druckbereich, wogegen dies bei dem Druckminderventil nach der US-PS 25 05 578 eine Zerlegung des gesamten Ventils erforderlich macht

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes, weitgehend schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Druckminderventils,

F i g. 2 und 3 zwei verschiedene, jeweils für denselben Steuerdruck dargestellte Arbeitsstellungen des Druckminderventils nach F i g. 1, wobei F i g. 2 den Rückführkolben in seiner eingefahrenen und Fig.3 den Rückführkolben in seiner ausgefahrenen Stellung zeigt,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Druckminderven- jo tils und

F i g. 5 bis 7 Schnitte, gesehen längs den Linien V-V bis VII-VII der Fig.4.

Das in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Druckminderventil weist ein Gehäuse 1 auf, in dem ein Eingangssteuerteil C, ein steuerungsaktives Ventilteil D und eine Rückführeinrichtung R parallel zueinander angeordnet sind.

Das Eingangssteuerteil C weist einen Steuerkolben 2 auf, der verschiebbar in einer ersten Bohrung 2' angeordnet und durch einen Steuerdruck verschiebbar ist. Der Steuerdruck, z. B. von einem vom Piloten betätigten, nicht dargesstellten Hydraulik-Hauptzylinder, wird in der durch den Pfeil /angedeuteten Weise dem hydraulischen Steuerkreis 3 zugeführt Die Anschlagstellung des Steuerkolbens 2 ist einstellbar mittels einer an seinem einen Ende vorgesehenen Einstellschraube 4. Auf sein anderes Ende wirkt eine Rückstellfeder 7, deren Kraft mittels einer Schraube 8 einstellbar ist, die sich gegen einen Endanschlag 6 abstützt, der zusammen mit einer am Kolben 2 vorgesehenen Nase dessen Verstellweg begrenzt.

Das steuerungsaktive Ventilteil D wird im wesentlichen von einem Steuerschieber 9 gebildet, der verschiebbar in einer Büchse 9' angeordnet ist. In der in F i g. 1 dargestellten Ruhelage verbindet der Steuerschieber 9 einen Verbraucheranschluß U mit einem Rücklaufanschluß B, der mit dem (nicht dargestellten) Vorratsbehälter verbunden ist. Bei der Stellung nach F i g. 2 verbindet der Steuerschieber 9 den Verbraucheranschluß i/mit einem Druckanschluß A, der z. B. an eine (nicht dargestellte) Hydraulikpumpe angeschlossen ist. Bei der Zwischenstellung nach F i g. 3 trennt der Steuerschieber 9 den Verbraucheranschluß U von Druckanschluß A und Rücklaufanschluß B.

Die Rückführeinrichtung R weist einen Rückführkolben 10 auf, der in einer Büchse 10' dichtend geführt ist, welche vor dem Ende der sie aufnehmenden Bohrung 10" endet und so mit dieser einen Raum 30 bildet, in den ein verjüngtes Ende des Kolbens !0 ragt. Der Raum 30 steht ständig in Verbindung mit dem Verbraucheranschluß U, so daß der dort wirksame Druck gemäß dem Pfeil f) auch auf das Ende des Rückführkolbens 10 wirkt. Ferner weist die Rückführeinrichtung R ein rohrförmiges Gleitstück 11 auf, das verschiebbar in einer als Führung dienenden dritten Bohrung 36 des Gehäuses 1 geführt ist und das normalerweise durch eine Feder 12 mit progressiver Federcharakteristik in Richtung zum Kolben 10 gedrückt wird und gegen diesen — und in seiner Ruhelage auch gegen das linke Ende der Büchse 10' — anliegt. Das andere Ende der Feder 12 ist am Boden einer geschlossenen Schutzkappe 13 abgestützt, welche in das Gehäuse 1 dichtend eingeschraubt ist und leicht abgenommen werden kann, so daß ein einfaches Auswechseln der Feder 12 durch eine andere Feder mit anderer Federcharakteristik möglich ist.

Die drei Systeme C, Dund R sind geometrisch parallel dargestellt, obwohl es hierauf ersichtlich für die Wirkungsweise nicht ankommt und auch eine andere Anordnung möglich wäre; sie wirk ;> über einen Waagebalken 5 zusammen. Unter einen Waagebalken sollen dabei alle Anordnungen verstanden werden, die im Sinne der folgenden Beschreibung funktionieren, wobei naturgemäß z. B. auch abgekröpfte oder abgewinkelte Hsbel verwendet werden können.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 bis 3 ist der Waagebalken 5 an seinem Ende 5' am Steuerkolben 2 angelenkt wobei er diesen gabelartig beidseitig umgreift, so daß der Steuerkolben 2 mit Einpassung, also seitlicher Führung, angelenkt ist Am mittleren Bereich 5" des Waagebalkens 5 ist eine Stange 14 angelenkt, deren anderes Ende am Steuerschieber 9 angelenkt ist Wie Fig.5 zeigt hat der Waagebalken 5 bei beiden Ausführungsbeispielen im Querschnitt etwa die Form einer Stimmgabel, deren beide parallelen Schenkel 37 und 38 sowohl die Stange 14 wie den Kolben 2 zwischen sich aufnehmen. Das andere Ende 5'" des Waagebalkens 5 (entsprechend dem Griff der Stimmgabel) ist im Gleitstück 11 angeordnet, in dem sich ein Lenker U' und eine Stange befinden, welche einerseits am Lenker 11', andererseits am Ende 5'" angelenkt ist.

Jeder Verschiebung des Endes 5' entspricht also — übertragen durch die Stange 14 — auch eine Verschiebung des Steuerschiebers 9, wobei das Übersetzungsverhältnis von den gewählten Abmessungen abhängt, also insbesondere dem Abstand zwischen 5' und 5". Ein Vergleich zwischen den F i g. 1 und 2 zeigt die Wirkung der Verschiebung des Endes 5' nach rechts auf die Lage des Steuerschiebers 9, der zunächst dieser Bewegung folgt, aber infolge der Hebelübersetzung nur etwa halb so weit verschoben wird wie der Steuerkolben 2. F i g. 3 zeigt dann zusätzlich das Ansprechen des Rückfü¹·ikolbens 10, wodurch das Ende 5'" nach links wandert und der Steuerschieber 9 eine Verschiebung nach links erfährt, dk· ihn gegenüber der Stealing nach F i g. 1 etwas weiter nach links bringt wodurch der Verbraucheranschluß U abgesperrt wird. Der Steuerkolben 2 hat dabei seine Lage nach F i g. 2 beibehalten, d. h., seine Rechtsverschiebung wurde durch das Ansprechen des Regelsystems überkompensiert.

Die Fig.4 bis 7 zeigen ein praktisches Ausführungsbeispiel, wie es sich z.B. mit großem Voiteil für die hydraulische Bremsanlage eines Flugzeugs eignet. Gleiche oder gleichwirkende Teile wie in den vorhergehenden Figuren werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie dort und nicht nochmals

beschrieben.

Die bei diesem Ausführiingsbeispiel verwendete stimmgabelförmige Querschnittsform des Waagebalkens 5 ergibt sich klar aus F i g. 5. Seine Schenkel 37 und 38 umschließen an ihren Enden 5' den dort entsprechend abgeflachten Steuerkolben 2 und sind über eine Achse und ein Rollenlager 32 mit diesem gelenkig verbunden. Die Stange 14 ist über ein Gelenklager 39 am mittleren Bereich 5" des Waagebalkens 5 angelenkt, und sie ist mit Vorteil über ein Kugelgelenk 15 mit dem m Steuerschieber 9 verbunden, um dessen Klemmen sicher zu vermeiden. Das andere Ende 5'" befindet sich im rohrförmigen Gleitstück 11 und durchdringt dabei eine seitliche Öffnung desselben. An einer im Inneren des Gleitstücks 11 mittels Schrauben 22 befestigten, zwei ii seitliche axiale Verlängerungen 23' aufweisenden Verstärkung 23 ist, zwischen diese Verlängerungen 23' eingepaßt, ein Lenker 20 über eine Drehachse 31 angelenkt. Die Arme des Lenkers 20 umgreifen in der in F i g. 7 dargestellten Weise das Ende 5'" des Waagebaikens 5, das an ihnen über ein Gelenklager 42 angelenkt ist. Diese sehr vorteilhafte Konstruktion unterscheidet sich von derjenigen nach den Fig. 1 bis 3. Das Gleitstück 11 ist auf seiner dem Rückführkolben 10 zugewandten Seite durch einen eingeschraubten, 2"> abnehmbaren Boden 26 verschlossen, welcher gegen den Rückführkolben 10 anliegt.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist ferner eine Dämpfanordnung zum Dämpfen von etwaigen im Betrieb auftretenden Schwingungen vorgesehen. Beim jn ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 bis 3) ist hierzu ein Durchlaß 27 in der Wand des Gleitstücks 11 vorgesehen. Befindet sich das Gleitstück 11 in seiner in Fig. 1 dargestellten Ruhelage, so verbindet dieser Durchlaß den Raum 28. in dem sich die Feder 12 befindet, mit dem η Raum 28', in dem sich der Waagebalken 5 befindet. Bei Verschiebung des Gleitstücks 11 nach links wird dieser Durchlaß durch Überdeckung mit dem Gehäuse 1 verschlossen. Auf diese Weise wird die Entstehung von Schwingungen im Betrieb verhindert.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel (F i g. 4 bis 7) wird das Dämpfsystem gebildet von einem an der Außenseite des Gleitstücks 11 ausgebildeten Durchlaß 27', welcher in der Ruhelage des Gleitstücks 11 die Räume 28 und 28' verbindet. Dieser Durchlaß 27' mündet im Raum 28', wenn sich der Rückführkolben 10 und damit das Gleitstück 11 in der Ruhelage befindet.

Zum Dämpfen der Bewegung des Gleitstücks 11 ist in einer Zwischenwand desselben eine Drossel 24 vorgesehen, welche mit einem Durchlaß 25 der Verstärkung 23 fluchtet.

Damit sich das Gleitstück 11 bei einer Längsverschiebung nicht um seine Achse dreht, ist eine entsprechende Axialführung vorgesehen. Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform weist diese Axialführung eine im Gleitstück 11 ausgebildete Längsnut 34 auf, in die das Ende einer gehäusefesten Schraube 29 ragt.

Ferner ist ein Zusatzwegsystem vorgesehen, welches dazu dient, eine Bewegungsreserve für den (nicht dargestellten) Hydraulik-Hauptzylinder des Bremssystems zu erhalten. Dieses System weist einen Kolben 16 und eine Rückstellfeder 17 auf. Der Kolben 16 befindet sich in direkter Verbindung mit dem vom Hauptzylinder kommenden Druckmittel, und wenn der Steuerkolben 2 an seinen Endanschlag 6 stößt, spricht der Kolben 16 an und wird gegebenenfalls verschoben.

Das beschriebene Druckminderventil arbeitet wie folgt: Der Steuerkolben 2 wird mit dem vom Steuerkreis 3 kommenden Steuerdruck beaufschlagt und wird dadurch entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 7 nach rechts, bezogen auf die Fig. 1 bis 4, verschoben. Seine Verschiebung wird begrenzt durch den Anschlag 6. Bei dieser Rechtsverschiebung nimmt der Steuerkolben 2 das Ende 5' des Waagebalkens 5 mit, wodurch der Steuerschieber 9 wie bereits beschrieben ebenfalls nach rechts verschoben wird, vergleiche F i g. 2. Dadurch wird der Druckanschluß A mit dem Verbraucheranschluß Ll verbunden, und Druckmittel von A strömt rasch über den Raum 30 zum Verbraucher, z. B. zur Bremse bzw. zu den Bremsen. Dabei verschiebt sich zunächst der Rückführkolben 10 nicht, da sich der Druck im Bremssystem erst aufbauen muß. Das schnelle Zuströmen von Druckmittel zur Bremse läßt deren Bremsorgan rasch seinen Weg durchlaufen. Erst dann baut sich ein wesentlicher Gegendruck auf, der auf den Rückführkolben 10 zu wirken beginnt, der sich — wie bereits beschrieben — nach links verschiebt und dabei — entgegen der Wirkung der progressiv wirkenden Feder 12 — das andere Ende 5'" des Waagebalkens 5 mitnimmt. Hierdurch wird, wie in Fig.3 dargestellt, auch der mittlere Bereich 5" des Waagebalkens 5 nach links verschoben, und diese Linksverschiebung findet automatisch ihr Ende, wenn durch den Steuerschieber 9 der Verbraucheranschluß Usowohl vom Druckanschluß A wie vom Rückanschluß B getrennt worden ist, wie das F i g. 3 zeigt. Der im Bremssystem wirksame Druck ist dann abgesperrt und hält die Bremse so lange in ihrer Bremsstellung, bis der Pilot wieder den Befehl zum Lüften der Bremse gibt, wobei er den Druck im Hydraulik-Hauptbremszylinder auf Null senkt. In diesem Fall erfährt dann der Steuerkolben 2 durch die Feder 7 eine Bewegung nach links, wodurch der Steuerschieber 9 den Verbraucheranschaluß U mit dem Rücklaufanschluß B verbindet und die Bremse wieder gelöst wird. Dabei kehrt dann auch — mit absinkendem Bremsdruck — der Rückführkolben 10 unter dei Wirkung der Feder 12 in seine Ruhelage zurück, wobei auch das Ende 5'" des Waagebalkens 5 wieder seine Ruhelage einnimmt

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Hydraulisches Druckminderventil mit vom Ausgangsdruck gesteuerter Rückführeinrichtung, vorzugsweise für die Steuerung von Flugzeugbrem- ι sen, bei welchem an einem Waagebalken an dessen einem Ende ein Eingangssteuerteil und an dessen anderem Ende die Rückführeinrichtung sowie in dessen mittlerem Bereich über einen Lenker das steuerungsaktive, die Wegesteuerung des Druckmit- ι ο tels zum und vom Verbraucher bewirkende Ventilteil des Druckminderventils gelenkig angreifen, wobei die Rückführeinrichtung einen mit dem Ausgangsdruck des Druckminderventils verbundenen hydraulischen Zylinder aufweist, in dem ein Rückführkolben angeordnet ist, der mit dem ihm zugeordneten Ende des Waagebalkens in Wirkverbindung steht und der durch den Ausgangsdruck entgegen der Kraft einer Feder verschieblich ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssteuerteil (C) eine von einem hydraulischen Steuerkreis (3) aktivierbare Zylinder-Kolben-Einheit ist, an deren .Steuerkolben (2) das eine Ende des Waagebalkens (5) angelenkt ist, daß das steuerungsaktive Ventilteil (D) des Druckminderventils ein Steuerschieber (9) ist und daß der Rückführkolben

(10) ein in einer Führung (36) entgegen der Feder (12) der Rückführeinrichtung (Rj verschiebliches Gleitstück (11) beaufschlagt, in das das dem Rückführkolben (10) zugeordnete Ende des Waagebalkens (5) sich hinein erstreckt, wobei dieses Ende ebenfalls über einen Lenker (H'; 20) mit dem Gleitstück (11) gelenkig verbunden ist.

2. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fedtr (12) der Rückführeinrichtung (R) eine progressive Fee! xcharakteristik aufweist.

3. Druckminderventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verdrehsicherung des Gleitstücks (11) eine Axialführung (29, 34), z. B. 4« eine im Gleitstück (11) ausgebildete Längsnut (34), in welche ein Zapfen (29) od. dgl. ragt, vorgesehen ist.

4. Druckminderventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssteuerteil (C), das steuerungsaktive Ventilteil (D), die Rückführeinrichtung (R) und der Waagebalken (5) im Inneren eines geschlossenen Gehäuses (1) angeordnet sind, welches eine geschlossene Schutzkappe (13) für die Feder (12) der Rückführeinrichtung (R) aufweist. so

5. Druckminderventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück

(11) rohrförmig ausgebildet ist und auf seiner dem Rückführkolben (10) zugewandten Seit« einen abnehmbaren Boden (26) aufweist. «

6. Druckminderventil nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Dämpfen von im Betrieb auftretenden Schwingunigen das Gleitstück einen Durchlaß (27; 27') aufweist, welcher in der Ruhelage des Rückführkolbens (10) eine bo Verbindung zwischen dem steuerungsaktiven Ventilteil (D)üna der Rückführeinrichtung ^bildet.