WO2009021962A2 - Ventilanordnung - Google Patents

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WO2009021962A2 PCT/EP2008/060610 EP2008060610W WO2009021962A2 WO 2009021962 A2 WO2009021962 A2 WO 2009021962A2 EP 2008060610 W EP2008060610 W EP 2008060610W WO 2009021962 A2 WO2009021962 A2 WO 2009021962A2
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piston
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Rainer Teltscher
Michael Hoechtl
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    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
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    • F16H61/02—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used
    • F16H61/0202—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric
    • F16H61/0251—Elements specially adapted for electric control units, e.g. valves for converting electrical signals to fluid signals

Definitions

  • the invention relates to a valve arrangement, in particular for a switching device for gear change transmission of motor vehicles, with a controllable shut-off valve between the compressed air connection and the circuitry with the shut-off valve coupled pressure control valve, the pressure control piston is acted upon by a control spring, wherein the switching body of the shut-off valve is actuated by the pressure control piston ,
  • Such a valve arrangement is described for example in EP 1614937.
  • a pneumatic shift assist in which a pressure control valve is to limit the maximum force on the synchronizer rings in the transmission and in which a shut-off valve is provided to prevent a gear change without clutch actuation, it has been proposed, the shut-off valve and the pressure control valve in a circuit-coupled unit summarize.
  • the effort for the necessary control lines and possible sources of interference can be halved, especially in the interaction of shut-off and pressure control valve.
  • the object of the present invention is to provide an improved valve arrangement, with which a consumer, for example, a shift servo in commercial vehicles, can be supplied with a reduced air pressure, but a secure separation of the consumer can be ensured by the compressed air source.
  • the invention provides, on the opposite side of the pressure control piston acted upon by compressed air biasing piston acts on the control spring.
  • a pressure control function is given only at Druck Kunststoffbeaufschlagung the biasing piston and thus setting the pressure control valve to the desired system pressure.
  • a controllable connection is provided by the compressed air connection to the biasing piston in order to avoid a separate compressed air supply for the biasing piston can.
  • a valve arrangement which, according to a further embodiment of the invention, is characterized in that the connection can be controlled by means of a solenoid valve arrangement. This feature extends the functionality to an electrically piloted valve assembly, with which a consumer, for example, a servovalve in commercial vehicles, can be supplied with a reduced air pressure, which is initialized by an electrical pulse.
  • the pressure chamber of the biasing piston is vented through a leading through the solenoid valve assembly channel, said channel is closed when the connection is open by the plunger of the solenoid valve assembly ,
  • a valve assembly with a pressure control valve with electrical pilot control and subsequent pressure reduction of network pressure to regulated working pressure and simultaneous cross-sectional expansion can be provided with an embodiment of the invention, in which the control effective cross-section of the compound is less than that of the pressure control valve.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention is further characterized in that the valve body of the shut-off valve rests over the entire working stroke of the pressure regulating piston while closing a channel leading to the rear, possibly with a pin-shaped extension, wherein in the maximum deflected end position of the pressure regulating piston at relieved control spring the shut-off valve is closed while the channel is open.
  • a compressed air connection 2 is provided, to which a compressed air line can be connected in order to supply the network pressure to the valve arrangement. From the compressed air connection 2, the compressed air reaches on the one hand to a first valve seat 3, which is attributable to both the shut-off valve and the pressure control valve. Furthermore, the compressed air is passed through a passage 11 in the valve housing 1 to a second valve seat 4.
  • the first valve seat 3 cooperates with a switch body 5, which switch body 5 is pressed by the compression spring 7 of the shut-off valve on the valve seat 3. When lifted off from the valve seat 3 switching body 5, the compressed air can flow into the pressure chamber 6.
  • the compression spring 14 reaches a defined bias, via which defined at the output 23 control pressure is defined.
  • the prestressed compression spring 14 of the pressure regulating piston 16 is pressed against the weaker compression spring 7 of the shut-off valve, so that the switching body 5 of the shut-off valve is lifted from the first valve seat 3 and network compressed air can flow into the control pressure chamber 6 and further through the output 23 to the consumer.
  • the network pressure is higher than the control pressure, the pressure control piston 16 is displaced against the action of the compression spring 14, until finally the switch body 5 rests again on the valve seat 3 and closes it.
  • the compression spring 7 has the possibility to push the switch body 5 on the valve seat 3 and thus complete the network compressed air.
  • the compression spring 14 in this position must have a smaller bias than the compression spring. 7

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Abstract

Eine Ventilanordnung, inbesonders für eine Schalteinrichtung für Gangwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen, weist ein steuerbares Abschaltventil (3, 5, 7) zwischen dem Druckluftanschluss (2) und dem schaltungstechnisch mit dem Abschaltventil (3, 5, 7) gekoppelten Druckregelventil (3, 5, 14, 16, 17) auf, dessen Druckregelkolben (16) durch eine Regelfeder (14) beaufschlagt ist, wobei der Schaltkörper (5) des Abschaltventils (3, 5, 7) auch durch den Druckregelkolben (16) betätigbar ist. Um einen Verbraucher mit einem reduzierten Luftdruck versorgen zu können, dabei aber auch die sichere Trennung des Verbrauchers von der Druckluftquelle gewährleisten zu können, wirkt auf der dem Druckregelkolben (16) entgegengesetzten Seite ein mit Druckluft beaufschlagbarer Vorspannkolben (13) auf die Regelfeder (14) ein.

Description

Ventilanordnung
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, inbesonders für eine Schalteinrichtung für Gangwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen, mit einem steuerbaren Abschaltventil zwischen dem Druckluftanschluss und dem schaltungstechnisch mit dem Abschaltventil gekoppelten Druckregelventil, dessen Druckregelkolben durch eine Regelfeder beaufschlagt ist, wobei der Schaltkörper des Abschaltventils auch durch den Druckregelkolben betätigbar ist.
Eine derartige Ventilanordnung ist beispielsweise in der EP 1614937 beschrieben. Für vorzugsweise eine pneumatische Schaltkraftunterstützung, bei welcher ein Druckregelventil die maximale Kraft auf die Synchronringe im Getriebe begrenzen soll und bei der ein Abschaltventil vorgesehen ist, um einen Gangwechsel ohne Kupplungsbetätigung zu verhindern, ist vorgeschlagen worden, das Abschaltventil und das Druckregelventil in einer schaltungstechnisch gekoppelten Einheit zusammenzufassen. Damit können der Aufwand für die nötigen Steuerleitungen als auch mögliche Störquellen halbiert werden, insbesonders im Zusammenspiel von Abschalt- und Druckregelventil.
Davon ausgehend liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Ventilanordnung zu schaffen, mit welcher ein Verbraucher, beispielsweise ein Schaltservo in Nutzfahrzeugen, mit einem reduzierten Luftdruck versorgt werden kann, wobei jedoch eine sichere Trennung des Verbrauchers von der Druckluftquelle gewährleistet werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, auf der dem Druckregelkolben entgegengesetzten Seite ein mit Druckluft beaufschlagbarer Vorspannkolben auf die Regelfeder einwirkt. Damit ist eine Druckregelfunktion nur bei Druckluftbeaufschlagung des Vorspannkolbens und damit Einstellung des Druckregelventils auf den gewünschten Systemdruck gegeben. Bei entlastetem Vorspannkolben ist auch der Druckregelkolben derart entlastet, dass er in keinem Fall den Schaltkörper des Abschaltventils betätigen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine steuerbare Verbindung vom Druckluftanschluss zum Vorspannkolben vorgesehen ist, um eine separate Druckluftversorgung für den Vorspannkolben vermeiden zu können. Besonders vorteilhaft ist eine Ventilanordnung, die gemäß einer weiteren Ausfüh- rungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verbindung mittels einer Magnetventilanordnung steuerbar ist. Dieses Merkmal erweitert die Funktionalität auf eine elektrisch vorgesteuerte Ventilanordnung, mit welcher ein Verbraucher, beispielsweise ein Schalt- servo in Nutzfahrzeugen, mit einem reduzierten Luftdruck versorgt werden kann, der durch einen elektrischen Impuls initialisiert wird.
Um auch bei dieser Ausführungsform die sichere Trennung des Verbrauchers von der Druckmittelquelle zu gewährleisten, sieht ein vorteilhaftes Merkmal vor, dass der Druckraum des Vorspannkolbens über einen durch die Magnetventilanordnung führenden Kanal entlüftet ist, wobei dieser Kanal bei geöffneter Verbindung durch den Plunger der Magnetventilanordnung geschlossen ist.
Eine Ventilanordnung mit einem Druckregelventil mit elektrischer Vorsteuerung und anschließender Druckreduzierung von Netzdruck auf geregelten Arbeitsdruck und gleichzeitiger Querschnittserweiterung (sogenannter pneumatischer Booster) kann mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform geschaffen werden, bei welcher der steuerungsmäßig wirksame Querschnitt der Verbindung geringer ist als jener des Druckregelventils.
Dies ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform dadurch gewährleistet, dass der Querschnitt der Magnetventilanordnung geringer ist als jener des Druckregelventils.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist weiters dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper des Abschaltventils über den gesamten Arbeitshub des Druckregelkolbens anliegt und dabei einen auf dessen Rückseite führenden Kanal verschließt, allenfalls mit einer zapfenförmigen Verlängerung, wobei in der maximal ausgelenkten Endposition des Druckregelkolbens bei entlasteter Regelfeder das Abschaltventil geschlossen ist, während der Kanal geöffnet ist.
Dabei ist vorteilhafterweise der Raum auf der Rückseite des Druckregelkolbens über eine Entlüftungspassage entlüftet. In der nachfolgenden Beschreibung soll eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ventilanordnung mit elektromagnetischer Vorsteuerung zeigt, näher erläutert werden.
In einem Ventilgehäuse 1 ist ein Druckluftanschluss 2 vorgesehen, an dem eine Druckluftleitung angeschlossen werden kann, um der Ventilanordnung den Netzdruck zuzuführen. Vom Druckluftanschluss 2 gelangt die Druckluft einerseits zu einem ersten Ventilsitz 3, der sowohl dem Abschaltventil als auch dem Druckregelventil zuzurechnen ist. Weiters wird die Druckluft über eine Passage 11 im Ventilgehäuse 1 zu einem zweiten Ventilsitz 4 geleitet.
Der erste Ventilsitz 3 wirkt mit einem Schaltkörper 5 zusammen, welcher Schaltkörper 5 durch die Druckfeder 7 des Abschaltventils auf den Ventilsitz 3 gedrückt wird. Bei vom Ventilsitz 3 abgehobenem Schaltkörper 5 kann die Druckluft in den Druckraum 6 strömen.
Am zweiten Ventilsitz 4 wird ein Weiterströmen der Druckluft durch den Plunger 9 mit Dichtung 8 als Schaltkörper eines elektromagnetischen Ventils verhindert, welcher Plunger 9 in nicht bestromtem Zustand durch die Druckfeder 10 auf den Ventilsitz 4 gedrückt wird. Wird durch Anlegen einer elektrischen Spannung die Magnetspule 21 erregt, wird der Plunger 9 gegen die Wirkung der Druckfeder 10 vom Ventilsitz 4 abgehoben, so dass die Druckluft durch den Ventilsitz 4 und weiter durch den Kanal 11 in eine Druckkammer 12 strömen kann. Diese Druckkammer 12 wird durch einen Vorspannkolben 13 begrenzt, welcher durch die Wirkung der Netzdruckluft gegen die Druckfeder 14 auf den Druckregelkolben 16 hin bewegt wird, bis hin auf einen Anschlag in Form eines Sicherungsringes 15. Dadurch erreicht die Druckfeder 14 eine definierte Vorspannung, über welche der am Ausgang 23 gewünschten Regeldruck definiert ist. Durch die vorgespannte Druckfeder 14 wird der Druckregelkolben 16 gegen die schwächere Druckfeder 7 des Abschaltventils gedrückt, so dass der Schaltkörper 5 des Abschaltventils vom ersten Ventilsitz 3 abgehoben wird und Netzdruckluft in die Regeldruckkammer 6 und weiter über den Ausgang 23 zum Verbraucher strömen kann. Da der Netzdruck aber höher als der Regeldruck ist, wird der Druckregelkolben 16 gegen die Wirkung der Druckfeder 14 verschoben, bis schließlich der Schaltkörper 5 wieder auf dem Ventilsitz 3 aufliegt und diesen verschließt. Durch den noch immer höheren Druck wird der Druckregelkolben 16 weiter verschoben, bis schließlich die zapfenförmige Verlängerung 17 des Schaltkörpers den Kanal 19 im Druckregelkolben 16 freigibt und die Druckluft auf die Hinterseite des Druckregelkolbens 16 strömen kann, sobald sich die Verlängerung 17 mit der darunter liegenden Dichtung 18 vom Regelkolben abhebt. Über die Entlüftungsöffnung 20 kann sich dann der Differenzdruck zwischen eingestelltem Regeldruck und Netzdruck ausgleichen. Dieses Regelverhalten wiederholt sich kontinuierlich, solange die Magnetspule 21 mit Strom beaufschlagt ist und den Plunger 9 dadurch in der beschriebenen Position hält.
Nach Abschalten des Stromes wird der Plunger 9 durch die Wirkung der Druckfeder 10 zurück auf den Ventilsitz 4 gedrückt und verschließt somit die Zufuhr von Druckluft zum Vorspannkolben 13. Gleichzeitig wird der Druckraum 12 über den Kanal 22 durch das Magnetventil hindurch entlüftet und der Vorspannkolben 13 wird durch die Wirkung der Druckfeder 14 in seine Ausgangslage zurückgeschoben. Damit hat auch die Druckfeder 7 die Möglichkeit den Schaltkörper 5 auf den Ventilsitz 3 zu drücken und somit die Netzdruckluft abzuschließen. Dazu muss die Druckfeder 14 in dieser Stellung eine kleinere Vorspannung aufweisen als die Druckfeder 7.
Durch die beschriebene Anordnung erreicht man mit einem kleinen Magnetsystem, d.h. mit geringem Querschnitt der Magnetventilanordnung und dadurch geringer Magnetleistung, bei hohem Netzluftdruck einen beliebig großen Querschnitt im Regelventil, so dass ein elektrisches Abschaltventil mit integriertem Druckregelsystem und integrierter Querschnittserweiterung ( Booster ) realisiert ist.
Patentansprüche:

Claims

Patentansprüche:
1. Ventilanordnung, inbesonders für eine Schalteinrichtung für Gangwechselgetriebe von Kraftfahrzeugen, mit einem steuerbaren Abschaltventil (3, 5, 7) zwischen dem Druck- luftanschluss (2) und dem schaltungstechnisch mit dem Abschaltventil (3, 5, 7) gekoppelten Druckregelventil (3, 5, 14, 16, 17), dessen Druckregelkolben (16) durch eine Regelfeder (14) beaufschlagt ist, wobei der Schaltkörper (5) des Abschaltventils (3, 5, 7) auch durch den Druckregel kolben (16) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Druckregel kolben (16) entgegengesetzten Seite ein mit Druckluft beaufschlagbarer Vorspannkolben (13) auf die Regelfeder (14) einwirkt.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine steuerbare Verbindung (11) vom Druckluftanschluss (2) zum Vorspannkolben (13) vorgesehen ist.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (11) mittels einer Magnetventilanordnung (4, 8, 9, 10, 21, 22) steuerbar ist.
4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (12) des Vorspannkolbens (13) über einen durch die Magnetventilanordnung (4, 8, 9, 10, 21, 22) führenden Kanal (22) entlüftet ist, wobei dieser Kanal (22) bei geöffneter Verbindung (11) durch den Plunger (9) der Magnetventilanordnung (4, 8, 9, 10, 21, 22) geschlossen ist.
5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerungsmäßig wirksame Querschnitt der Verbindung (11) geringer ist als jener des Druckregelventils (3, 5, 14, 16, 17).
6. Ventilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Magnetventilanordnung (4, 8, 9, 10, 21, 22) geringer ist als jener des Druckregelventils (3, 5, 14, 16, 17).
7. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (5) des Abschaltventils (3, 5, 7) über den gesamten Arbeitshub des Druckregelkolbens (16) anliegt und dabei einen auf dessen Rückseite führenden Kanal (19) verschließt, allenfalls mit einer zapfenförmigen Verlängerung (17), wobei in der maximal ausgelenkten Endposition des Druckregelkolbens (16) bei entlasteter Regelfeder (14) das Abschaltventil (3, 5, 7) geschlossen ist, während der Kanal (19) geöffnet ist.
8. Ventilanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum auf der Rückseite des Druckregelkolbens (16) über eine Entlüftungspassage (20) entlüftet ist.
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