PRESSURE CONTROL VALVE WITH ELECTROMAGNETIC CONTROL

Abstract: In this pressure-regulating valve, which is provided especially for electro-hydraulic braking devices on tram, underground and other vehicles, a control piston (2), which can be moved axially in a valve housing (1) and can be operated by a regulation magnet (4), can be moved out of its movement range required for pressure regulation into a defined limit position by means of a compression spring (5), when there is no current flowing in the regulation magnet (4). In this limit position, the control piston (2) cuts off the reservoir connection (15) by means of an additional control edge (12), and, by means of an additional control edge (6), opens a connecting channel (9, 10) from the load connection (11) to the pressure connection (24), which opens in a control slot (7). By this means, in the event of a failure of the control flow, the full pressure of a hydraulic fluid source connected to the pressure connection (24) is available for emergency operation of the brake operating devices connected to the load connection. <IMAGE>

Description: Elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Steuerkolben, der mittels eines Regelmagneten in axialer Richtung bewegbar ist und der zwei Steuerkanten aufweist, von denen eine einen Durchgang von einem Verbraucheranschluss zu einem Druckanschluss und die andere einen Durchgang von dem Verbraucheranschluss zu einem Behälteranschluss steuert, wobei eine vom Druck am Verbraucheranschluss beaufschlagte Gegenkraft-Kolbenanordnung mit dem Steuerkolben in Wirkverbindung steht. Druckregelventile der angegebenen Art werden beispielsweise bei elektrohydraulischen Bremseinrichtungen an Strassenbahn-, U-Bahn- und anderen Fahrzeugen verwendet. Bei diesen Bremseinrichtungen ist neben der Druckregelung noch eine Notfunktion zu erfüllen, durch die bei Stromausfall noch eine hydraulische Beaufschlagung der Bremsbetätigungsorgane sichergestellt wird. Zur Erfüllung dieser Notfunktion ist es seither bekannt, in den Bremseinrichtungen ein zusätzliches Schaltventil vorzusehen. Diese bekannten Ausführungen haben jedoch den Nachteil, dass ein verhältnismässig grosser Geräteund Verrohrungsaufwand erforderlich ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elek tromagnetisch betätigbares Druckregelventil der angegebenen Art zu schaffen, das zusätzlich die Steuerung einer Notfunktion ermöglicht. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Steuerkolben bei stromlosem Regelmagneten aus seinem zur Druckregelung erforderlichen Bewegungsbereich heraus in eine definierte Endstellung bewegbar ist, in der mittels zusätzlicher Steuerkanten der Behälteranschluss gesperrt und ein Verbindungskanal vom Verbraucheranschluss zum Druckanschluss geöffnet ist. Hierdurch wird ein elektromagnetisch betätigbares Druckregelventil geschaffen, das bei Ausfall des Steuerstroms den Verbraucheranschluss direkt mit dem Druckanschluss verbindet, so dass der volle Druck einer an den Druckanschluss angeschlossenen Druckmittelquelle zur Notbetätigung der an dem Verbraucheranschluss angeschlossenen Bremsbetätigungsvorrichtungen zur Verfügung steht. Mit den seither bekannten Druckregelventilen konnte eine solche Notfunktion nicht erreicht werden, da bei stromlosem Regelmagneten eine Druckabsenkung am Verbraucheranschluss auf den Behälterdruck erfolgte. Das erfindungsgemässe Druckregelventil hat ausserdem den Vorteil, dass es mit geringem Kostenaufwand herstellbar ist und dass sein Verbrauch an Hilfsenergie beim Regelvorgang äusserst niedrig ist. Weiterhin zeichnet sich das erfindungsgemässe Druckregelventil durch eine minimale Leckage aus. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist das Druckregelventil so ausgebildet, dass der Steuerkolben bei seiner Bewegung aus der Endstellung in den Bewegungsbereich zur Druckregelung zunächst den Verbraucheranschluss mit dem BeS hälteranschluss verbindet. Erfindungsgemäss weist der Steuerkolben weiterhin vorzugsweise zwei Steuernuten auf, deren kreisringförmige Endflächen die Steuerkanten bilden, wobei die dem Regelmagneten näher liegende Nut in beiden Endstellungen des Steuerkolbens den Druckanschluss mit dem Verbraucheranschluss und die andere Nut in einer zwischen den Endstellungen liegenden Stellung des Steuerkolbens den Verbraucheranschluss mit dem Behälteranschluss verbindet. Mit dieser erfindungsgemässen Ausgestaltung wird eine einfache Kanal führung im Ventilgehäuse und eine einfache Ausbildung des Steuerkolbens erzielt. Zur Bewegung des Steuerkolbens in die Endstellung ist zweckmässig eine Druckfeder vorgesehen, deren Vorspannkraft der Steuerkraft des Regelmagneten entgegengerichtet ist. Vorzugsweise ist die Druckfeder auf einem gehäusefesten Gegenkolben gelagert, der in eine mit dem Verbraucheranschluss verbindbare Zylinderbohrung im Steuerkolben eintaucht. Die Begrenzung der Endstellung erfolgt erfindungsgemäss auf einfache Weise durch einen im Ventilgehäuse für den Steuerkolben vorgesehenen Anschlagring, der sich an dem mit dem Ventilgehäuse verbundenen Regelmagneten abstützt. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Druckregelventil, wobei der Steuerkolben sich in der Endstellung befindet, Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Druckregelventil gemäss Fig. 1, wobei der Steuerkolben sich in einer Regelstellung befindet, Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Druckregelventil mit einem Anschlagring für den Steuerkolben und Fig. 4 einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 2, der die Steuerkanten zur Druckregelung enthält. Das in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellte Druckregelventil besteht aus einem Ventilgehäuse 1 mit einer durchgehenden Längsbohrung, in der ein Steuerkolben 2 axial ver schieblich und flüssigkeitsdicht gelagert ist, der über einen Stössel 3 eines Regelmagneten 4 betätigbar ist. Der Steuerkolben 2 wird von einer Druckfeder 5 gegen den Stössel 3 des Regelmagneten 4 gedrückt, wobei die Vor- spannung der Druckfeder 5 ausreicht, um den Anker des Regelmagneten 4, wenn dieser stromlos ist, gegen eine Hubbegrenzung innerhalb des Regelmagneten 4 zu drücken. In seiner Mantelfläche weist'der Steuerkolben 2 in einem Abstand voneinander ringförmige Steuernuten 7, 14 auf, die mit ihren seitlichen Endflächen Steuerkanten 6, 12, 16a, 17a bilden. Die Steuerkante 6 wirkt mit einer in die Längsbohrung im Ventilgehäuse 1 eingestochenen Ringkammer 8 zusammen, die über Bohrungen 9, 10 mit einem Verbraucheranschluss 11 verbunden ist, der aus einer radial in die tängsbohrung mündenden Anschlussbohrung besteht. Die auf der entgegengesetzten Seite des Steuerkolbens 2 liegende Steuerkante 12 wirkt mit einer in die Längsbohrung eingestochenen Ringkammer 13 zusammen, die mit einem Behälteranschluss 15 in Verbindung steht. Die Steuerkanten 16a, 17a befinden sich an dem mittleren, zwischen den Steuernuten 7, 14 liegenden Kolbenabschnitt des Steuerkolbens 2 und wirken mit Steuerkanten 16b, 17b im Ventilgehäuse 1 zusammen, die an der Mündung des Verbraucheranschlusses 11 in die Längsbohrung ausgebildet sind, wie in Fig. 4 zu sehen. In dem mittleren Kolbenabschnitt des Steuerkolbens 2 befindet sich weiterhin ein Ringkanal 18, von dem eine radiale Bohrung 19 in eine Zylinderbohrung 21 im Innern des Steuerkolbens 2 führt, deren Querschnittsfläche mit 20 bezeichnet ist. In der Zylinderbohrung 21 ist ein Gegenkraftkolben 22 druckdicht geführt, der an einem Flansch 23 abgestützt ist. Der Flansch 23 ist mit dem Ventilgehäuse 1 verschraubt und verschliesst das dem Regelmagneten 4 abgewandte Ende der Längsbohrung. Weiterhin ist die Druckfeder 5 auf einem Stutzen des Flansches 23 gelagert. Die Druckmittelzufuhr erfolgt über einen Druckanschluss 24, der in allen Stellungen des Steuerkolbens 2 mit der Steuernut 7 in Verbindung steht. Die Räume an den beiden Stirnflächen des Steuerkolbens 2 sind zur Erzielung eines Druckausgleichs durch einen Kanal 25 miteinander verbunden und können zur Druckentlastung des Flansches 23 und des Regelmagneten 4 an den Behälteranschluss 15 angeschlossen sein. Das beschriebene Druckregelventil hat folgende Wirkungsweise: Fig. 1 zeigt den Steuerkolben 2 in seiner Endstellung bei stromlosem Regelmagneten 4. Die Druckfeder 5 drückt dabei den Steuerkolben 2 gegen den Stössel 3, der sich an einer Hubbegrenzung im Regelmagneten 4 abstützt. Die Steuerkante 6 öffnet in dieser Stellung des Steuerkolbens 2 die Ringkammer 8 und verbindet dadurch die Steuernut 7 über die Bohrungen 9, 10 mit dem Verbraucheranschluss 11. Das über den Druckanschluss 24 zugeführte Druckmittel kann somit ungehindert zum Verbraucheranschluss 11 gelangen, wodurch eine Notfunktion gewährleistet ist. Die zum Behälteranschluss 15 führende Ringkammer 13 wird dabei von der Steuerkante 12 geschlossen gehalten. Der mittlere Abschnitt des Steuerkolbens 2 befindet sich dabei in einer Stellung, in der der Ringkanal 18 durch die Steuerkante 16b gegenüber dem Verbraucheranschluss 11 verschlossen ist. Der Druck im Verbraucheranschluss 11 kann daher nicht in die Zylinderbohrung 21 im Steuerkolben 2 gelangen, so dass der Steuerkolben 2 allein durch die Vorspannkraft der Druckfeder 5 gegen den Stössel 3 gedrückt wird. Wird der Regelmagnet 4 mit einem Steuerstrom erregt, so wird, sobald die Magnetkraft die Vorspannkraft der Druckfeder 5 erreicht hat, der Steuerkolben 2 von dem Stössel 3 in Richtung auf die Druckfeder 5 bewegt, die dabei zusammengedrückt wird. Zunächst schliesst die Steuerkante 6 des Steuerkolbens 2die Ringkammer 8 und unterbricht dadurch die Druckzufuhr vom Druckanschluss 24 zum Verbraucheranschluss 11. Gleichzeitig mit dem Schliessen der Ringkammer 8 öffnet die Steuerkante 12 die Ringkammer 13, wodurch der Verbraucheranschluss 11 über die Steuernut 14 mit dem Behälteranschluss 15 verbunden und der Druck am Verbraucheranschluss 11 zum Behälter hin abgebaut wird. Dies ist zweckmässig, weil der Druck am Verbraucheranschluss im allgemeinen auf einen Wert zu regeln ist, der niedriger ist als der Druck am Druckanschluss. Der Steuerkolben 2 wird nun so lange gegen die Druckfeder 5 verschoben, bis die Steuerkante 16a gerade von der Steuerkante 16b abhebt und die Verbindung von der Steuernut 7 zum Verbraucheranschluss 11 öffnet und die Steuerkante 17a gerade die Steuerkante 17b bedeckt und die Verbindung von der Steuernut 14 zum Verbraucheranschluss 11 gerade schliesst, wie in Fig. 2 gezeigt. Hierdurch fliesst Druckmittel dosiert vom Druckanschluss zum Verbraucheranschluss und bewirkt am Verbraucheranschluss einen Druckanstieg. Der Druck am Verbraucheranschluss gelangt über den Ringkanal 8 und die Bohrung 19 in die Zylinderbohrung 21 und beaufschlagt die Fläche 20. Am Steuerkolben 2 wird dadurch eine Gegenkraft wirksam, die der Betätigungskraft des Regelmagneten 4 entgegengerichtet ist. Sobald die durch einen bestimmten Erregerstrom von dem Regelmagneten 4 erzeugte Betätigungskraft mit der Kraft der Feder 5 und der durch den auf die Fläche 20 wirkenden Druck erzeugten Gegenkraft im Gleichgewicht ist, ist der Regelvorgang beendet. Der Druck im Verbraucheranschluss 11 entspricht dann dem durch den Erregerstrom vorgegebenen Wert. Der Steuerkolben 2 nimmt dabei eine solche Stellung ein, dass der von den Steuerkanten 16a und 16b gebildete Uff- nungsquerschnitt eine Druckdifferenz erzeugt, die der Differenz zwischen dem Druck im Druckanschluss 24 und dem Druck im Verbraucheranschluss 11 entspricht. Erhöht sich im Verbraucheranschluss 11 durch Rückwirkungen des Verbrauchers der Druck, so wird diese Druckerhöhung auch an der Fläche 20 wirksam und sorgt für eine entsprechende Erhöhung der Gegenkraft. Hierdurch wird der Steuerkolben 2 gegen den Stössel 3 so weit zum Regelmagneten 4 hin verschoben, bis der Verbraucheranschluss 11 durch die Steuerkanten 16a und 16b von der Steuernut 7 getrennt und durch die Steuerkanten 17a und 17b mit der Steuernut 14 verbunden ist. Nun kann das Druckmittel durch die von den Steuerkanten 17a und 17b gebildete Durchtrittsfläche zum Behälter fliessen, bis der Druck im Verbraucheranschluss 11 so weit abgebaut ist, dass die auf den Steuerkolben 2 einwirkenden Kräfte wieder im Gleichgewicht sind. Im Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten Druckregel ventil ist bei dem Druckregelventil gemäss Fig. 3 in das dem Regelmagneten 4 zugekehrte Ende der Längsbohrung im Ventilgehäuse 1 ein Anschlagring 26 eingesetzt, der von dem mit dem Ventilgehäuse 1 verbundenen Regelmagneten 4 gehalten wird. Bei stromlosem Regelmagneten 4 wird der Steuerkolben 2 von der Druckfeder 5 gegen den Anschlagring 26 gedrückt, wobei dieser sich am Regelmagneten 4 abstützt. Auf diese Weise wird durch den Anschlagring 26 die Endstellung des Steuerkolbens 2 für die Steuerung der Notfunktion auf einfache Weise definiert. Ein besonderes Anschlagelement im Regelmagneten 4 ist daher nicht erforderlich. Das erfindungsgemässe Druckregelventil ist insbesondere für elektrohydraulische Bremseinrichtungen an Strassenbahn-, U-Bahn- und anderen Fahrzeugen vorgesehen, kann aber auch bei Werkzeugmaschinen und anderen hydraulisch gesteuerten Einrichtungen Anwendung finden.

Claims: Pressure control valve with electromagnetic control, comprising a control piston (2) in a valve housing, said control piston being axially movable by a control solenoid (4), and movable to a defined end position when the control solenoid (4) is deenergized, a reservoir port (15) being closed and a consumer port (11) being connected to a pressure port (24) in said defined end position, said control piston having two control edges (16, 17), one (16) controlling a passage from the consumer port (11) to the pressure port (24), the other (17) controlling a passage from the consumer port (11) to the reservoir port (15), an opposing piston arrangement (21, 22) receiving the pressure at the consumer port (11) and being operatively connected with the control piston (2), characterised in that when the control solenoid (4) is deenergized, the control piston (2) is movable out of its range of movement needed for pressure control (Fig. 2) in direction of the force exerted by the opposing piston arrangement (21, 22) to its defined end position (Fig. 1), in which the control edges (16a, 17a of the control piston 2 and 16b, 17b of the valve housing 1) used for pressure control become inoperative (Fig. 1), and in which the reservoir port (15) is closed and a connecting duct (9, 10) leading from the consumer port (11) to the pressure port (24) is opened by additional control edges (6, 12 of control piston 2), and that the connecting port(bore 19) of the opposing piston arrangement (21, 22) is closed against the consumer port (11) in this end position. Pressure control valve according to claim 1, characterised in that the opposing piston arrangement is constituted by the cylinder bore (21) in the control piston (2) and an opposing piston (22) rigidly connected to the housing and plunging into the cylinder bore (21), therein being sealed and guided. Pressure control valve according to claim 1 or 2, characterised in that the control piston (2) first connects the consumer port (11) with the reservoir port (15) when moving from its end position (Fig. 1) to the range of movement for pressure control (Fig. 2). Pressure control valve according to one of the claims 1 to 3, characterised in that the control piston (2) has two control grooves (7, 14) with circular end faces constituting the control edges (6, 12, 16a, 16b), the groove (7) located closer to the control solenoid (4) connecting the pressure port (24) with the consumer port (11) in both end positions of the control piston (2), and the other groove (14) connecting the consumer port (11) with the reservoir port (15) in a position of the control piston (2) lying between the end positions. Pressure control valve according to one of the claims 1 to 4, characterised in that a compression spring (5) pre-tensioned against the control force of the control solenoid (4) and supported by the control piston (2) is provided for the movement of the control piston (2) to its end position. Pressure control valve according to claim 5, characterised in that the compression spring (5) is supported on an opposing piston (22) rigidly connected to the housing and projecting into a cylindrical bore (21) in the control piston (2), said bore being connectable to the consumer port (11). Pressure control valve according to one of the claims 1 to 6, characterised in that an annular stop (26) supported by the control solenoid (4) is provided for limiting the end position of the control piston (2) in the valve housing (1).

Inventors: AUERBACH, KLAUS
Applicants: JOS. SCHNEIDER OPTISCHE WERKE KREUZNACH GMBH & CO. KG
Application year: 1985
Main classification: F16K11
IPC codes: B60T13, G05D16