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Drucksteuerventil für hydrostatische Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Drucksteuerventile für hydrostatische
Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, an das die Pumpe und den hydrostatischen
Motor verbindende, einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf bildende Hauptstromkanäle,
die abwechselnd Saug- oder Druckseite des hydraulischen Kreislaufes sein können,
sowie eine Speiseleitung, über die zum Leckölausgleich in den hydraulischen Kreislauf
Druckflüssigkeit eingespeist werden kann, angeschlossen sind und das einen in einer
Bohrung eines Gehäuses schwimmend geführten Steuerkolben hat, der in seiner Mittelstellung
bei gleichem Druck in den Hauptstromkanälen diese mit der Speiseleitung verbindet
und bei Druckdifferenz den den niedereren Druck aufweisenden Hauptstromkanal an
die Speiseleitung anschließt.
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Aus der USA.-Patentschrift 2122 045 ist ein Drucksteuerventil für
hydrostatische Getriebe bekannt, das den obenerwähnten Aufbau und die geschilderte
Funktion aufweist. Der schwimmend geführte Steuerkolben besteht hierbei aus einem
Stabteil mit dreieckigem Querschnitt, auf dem zwei zylindrische Hülsen verschiebbar
angeordnet sind, die von einer zwischen ihnen angeordneten Feder auseinander und
in dichte Anlage an mit dem Stabteil fest verbundene Kopfteile gedrückt werden.
Unter normalen Druckverhältnissen wirkt der Stabteil mit den zylindrischen Hülsen
als ein einteiliger, schwimmend geführter Steuerkolben, der die Speiseleitung mit
jeweils dem den geringeren Druck aufweisenden Hauptstromkanal verbindet. Steigt
der Druck im Hauptstromkanal mit dem höheren Druck über einen bestimmten Wert, so
verschiebt der auf die eine zylindrische Hülse einwirkende Differenzdruck diese
entgegen der Kraft der sie gegen den Kopfteil drückenden Feder und stellt somit
eine Kurzschlußverbindung zwischen dem Hauptstromkanal mit höherem Druck zum Hauptstromkanal
mit niederem Druck her, so lange, bis der Druck wieder auf einen zulässigen Wert
abgefallen ist.
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Diese Kurzschlußverbindung wird automatisch nur so lange aufrechterhalten,
bis ein Druckabfall stattgefunden hat. Sie ist weiterhin nicht willkürlich von Hand
aus herstellbar.
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Aus der USA.-Patentschrift 3 060 953 ist ein weiteres Drucksteuerventil
der obengenannten Art bekannt, dessen schwimmend geführter Steuerkolben die Speiseleitung
mit dem der Hauptstromkanäle verbindet, der den geringeren Druck aufweist. Der Bewegungsweg
des Steuerkolbens ist hier an beiden Enden über federnde Anschläge begrenzt. Steigt
der Druck im Hauptstromkanal mit dem höheren Druck über einen bestimmten Wert, so
bewegt sich der Steuerkolben entgegen der Kraft eines der federnden Anschläge und
stellt hierdurch eine Kurzschlußverbindung zwischen den beiden Hauptstromkanälen
her. Für diese Kurzschlußverbindung gilt das gleiche wie für die Kurzschlußverbindung
entsprechend der USA.-Patentschrift 2 122 045.
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Bei den beiden genannten Drucksteuerventilen entsprechend den USA.-Patentschriften
2 122 045, 3 060 953 müssen demnach zwei Überdruckventile entweder im Steuerkolben
oder in der Ventilbohrung angeordnet sein, um eine übermäßige Druckerhöhung in jedem
von beiden Hauptstromkanälen verhindern zu können.
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Aus der deutschen Patentschrift 638 870 ist weiterhin ein Drucksteuerventil
für hydrostatische Getriebe bekannt, das selbsttätig die Druckleitung von der zum
Sammelbehälter führenden Leitung abschließt und die Saugleitung nach dieser Leitung
hin öffnet, wobei zwei unabhängig voneinander bewegliche Einzelventile vorgesehen
sind, von denen das jeweils zur Leitung niederen Druckes führende Ventil durch eine
von der jeweiligen Druckleitung aus beeinflußte hydraulische Steuerung geöffnet
wird, die durch sich aufeinander abstützende, in den Einzelventilen angeordnete
Steuerkolben gebildet wird, deren Stirnflächen dem Druck in den zu schaltenden Leitungen
ausgesetzt sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,
ein Drucksteuerventil für hydrostatische Getriebe, insbesondere für eine hydrostatische
Antriebseinheit eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, das die Umschaltung der Versorgungsvorgänge
bei hydrostatischen Getrieben in sicherer und einfacher Weise ermöglicht, eine Zerstörung
des hydrostatischen Getriebes durch überlastung verhindert und einen möglichst einfachen
Aufbau besitzt.
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Insbesondere muß ein Drucksteuerventil entsprechend der vorliegenden
Erfindung nicht nur eine sichere Versorgung des-hydrostatischen Getriebes mit Speisedruck
sichern, sondern gleichzeitig dafür sorgen, daß stets Hochdruck für Steuerzwecke
dem System entnommen werden kann. Es ist , selbstverständlich, daß die Umschaltung
der Versorgungsvorgänge möglichst kontinuierlich und stoßfrei erfolgen muß, insbesondere
wenn eine hydrostatische Antriebseinheit in Kraftfahrzeugen angewendet werden soll.
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Bei Kraftfahrzeugen wechseln die Betriebszustände, wie z. B. beschleunigtes
Fahren und verzögertes Fahren, sehr oft, und die hydrostatische Pumpe treibt einmal
den hydrostatischen Motor und im nächsten Moment der Motor die Pumpe an. Die Hauptstromkanäle
des hydrostatischen Kreislaufes wirken somit abwechselnd als Hoch- und Niederdruckkanäle,
und die entsprechende stoßfreie Umschaltung der Versorgungsvorgänge ist von besonderer
Wichtigkeit.
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Ein Drucksteuerventil entsprechend der vorliegenden Erfindung ist
weiterhin mit einer Einrichtung versehen, die für den Fall, daß der Druck in dem
jeweiligen Hochdruckkanal über einen bestimmten Wert steigt, diesen mit dem Niederdruckkanal
verbindet und die auf diese Weise hergestellte Kurzschlußverbindung so lange aufrechterhält,
bis sie willkürlich von Hand aus aufgehoben wird. Diese Einrichtung vermeidet eine
Zerstörung der hydrostatischen Antriebseinheit durch Überlastung, falls z. B. einer
der Teile, Motor oder Pumpe, blockiert werden sollte.
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In vorteilhafter Weise besteht bei einem Drucksteuerventil entsprechend
der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, diese Kurzschlußverbindung von Hand
aus willkürlich einzuschalten, wodurch z. B. das Abschleppen eines Kraftfahrzeuges,
das eine hydrostatische Antriebseinheit enthält, ermöglicht wird, wenn der Motor
aussetzt oder ein anderer Fehler in der Kraftübertragung auftritt.
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Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst und die angestrebten
Vorteile erzielt, indem ein Drucksteuerventil der eingangs erwähnten Art einen schwimmend
geführten Steuerkolben aufweist, der bei Verbindung der Speiseleitung mit dem Hauptstromkanal
mit niederem Druck an den Hauptstromkanal mit hohem Druck eine Hochdruckversorgungsleitung
anschließt, in die ein Auslaßventil eingeschaltet wird, das bei überschreitung eines
vorbestimmbaren Höchstdruckes eine Kurzschlußverbindung zwischen den beiden Hauptstromkanälen
herstellt, die bis zum willkürlichen Lösen von Hand aus aufrechterhalten wird.
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In zwei Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ist in einer über
das Auslaßventil beaufschlagbaren Kammer ein federbelasteter, verschiebbarer Steuerkolben
angeordnet, der durch die Beaufschlagung der Kammer gegen die Federkraft verschiebbar
ist und durch den beim Verschieben einerseits eine Kurzschlußverbindung zwischen
den Hauptstromkanälen herstellbar und andererseits ein mit ihm zusammenwirkendes
Drossel- bzw. Kugelventil absperrbar ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind Auslaßventile
in dem schwimmend geführten Steuerkolben angeordnet und einerseits mit den Hauptstromkanälen
und andererseits mit den Enden des Steuerkolbens verbunden, so daß bei erhöhtem
Druck in dem den höheren Druck führenden Hauptstromkanal der Steuerkolben in der
Mittelstellung festgehalten wird, wobei die zu beiden Enden des Steuerkolbens liegenden
Kammern durch Drosselventile abschließbar sind.
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Bei sämtlichen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Drucksteuerventils
sind Einrichtungen vorgesehen, mittels derer die Kurzschlußverbindung zwischen den
beiden Hauptstromkanälen willkürlich von Hand aus herstellbar ist.
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In den Zeichnungen sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterte
Ausführungsbeispiele der Ventilanordnung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigen
F i g. 1 bis 3 Schnitte durch verschiedene Ausführungsformen der Ventilanordnung
nach der Erfindung im Schema.
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Die F i g. 1 und 2 zeigen einen schwimmend geführten Steuerkolben
1, der in einer Bohrung 2 Eines Gehäuses untergebracht ist, in die Leitungen 3,
4, 5, 6 und 7 münden. Die Leitung 3 ist die Speiseleitung des hydrostatischen Getriebes
und die Leitungen 4 und 5 sind die Hauptstromkanäle zwischen einer Pumpe und einem
hydrostatischen Motor eines einen geschlossenen Kreislauf aufweisenden hydrostatischen
Getriebes.
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Die Leitung 6 ist eine Niederdruckversorgungsleitung und die Leitung
7 eine Hochdruckversorgungsleitung des hydrostatischen Getriebes. Bohrungen 8 und
9 im Steuerkolben 1 geben den Druck in den als Hauptstromkanäle dienenden Leitungen
4 und 5 an die Steuerkolbenenden weiter. Auf diese Weise hält der Steuerkolben bei
gleichem Druck eine Mittellage ein, und die Speiseleitung 3 und die Hauptstromkanäle
4 und 5 sind untereinander verbunden. Druckdifferenz bewegt den Steuerkolben nach
links oder rechts und verbindet die Speiseleitung 3 mit einem der Hauptstromkanäle
4 oder 5, nämlich mit dem, der den niedrigeren Druck hat. Gleichzeitig verbindet
er den Hauptstromkanal mit höherem Druck 4 oder 5 mit der Hochdruckversorgungsleitung
7. Die Niederdruckversorgungsleitung 6 hat durch die Verbindung mit der Speiseleitung
3 immer niederen Druck.
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In F i g. 1 ist ein Steuerkolben 10 in einer Bohrung 11 des Gehäuses
angeordnet, die ebenso mit den Hauptstromkanälen 4 und 5 verbunden ist. Der Steuerkolben
10 wird von einer Feder gegen einen Absatz im Gehäuse in eine Stellung gedrückt,
in der die Hauptstromkanäle 4 und 5 getrennt sind. Ein Drosselventil 12 in der Achse
des Steuerkolbens 10 führt Leckverluste zu einem Auslaß.
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Quer zur Bohrung 11 ist in einer Kammer 11 a des Gehäuses ein hohles
Pilzventil 13 angeordnet, das ein federbelastetes Auslaßventil 15 enthält. Das Pilzventil
13 wird durch eine Feder gegen einen Sitz gedrückt, in eine Stellung, die die Niederdruckversorgungsieitung
6 und die Hochdruckversorgungsleitung 7 trennt. Das Pilzventil kann durch einen
Hebel 14 betätigt werden. Der Hebel 14 wird von
Hauptstromkanäle
(4 oder 5) und andererseits mit Hand oder durch ein Steuerelement, das die Fördermenge
der Pumpe überwacht, betätigt. Auf diese Weise kann zu jeder Zeit eine Umgehungsleitung
geöffnet werden, wie es z. B. bei hydrostatischen Getrieben von Kraftfahrzeugen,
beim Fahren mit geringen Geschwindigkeiten, beim Ändern der Neigungswinkel, bei
Neutraleinstellung, bei Start mit stehender Antriebsmaschine und beim Abschleppen
notwendig ist. Wenn Druckflüssigkeit aus der Hochdruckversorgungsleitung
7 zu irgendeinem Zeitpunkt den Sitz des Auslaßventils 15 überschreiten
kann, tritt Flüssigkeit in die Kammer 11 a und drückt den Steuerkolben
10 in eine Stellung, in der er die Hauptstromkanäle 4 und 5 miteinander verbindet
und in der das Drosselventil 12 geschlossen ist. Auf diese Weise wird eine Umgehung
geschaffen. Das Auslaßventil 15 schließt mit dem darauffolgenden Absinken des Druckes,
und die Flüssigkeit in der Kammer 11 a wird eingeschlossen, die Umgehung aufrechterhalten.
Die Umgehungsleitung kann nicht geschlossen werden, bevor nicht der Hebel 14 das
Pilzventil betätigt, so daß die Flüssigkeit durch Schlitze 15 a entweichen
kann.
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In F i g. 2 ist ein Steuerkolben 16 in einer Bohrung 17 des Gehäuses
angeordnet, die wiederum mit den genannten Hauptstromkanälen 4 und 5 verbunden
ist. Der Steuerkolben 16 wird durch eine Feder gegen einen Anschlag des Gehäuses
in eine Stellung gedrückt, in der die Hauptstromkanäle 4 und 5 getrennt sind. Ein
Auslaßventi118 im Steuerkolben schafft eine Verbindung zu einer Kammer 19. Ein Zapfen
20 in der Bohrung 17 enthält ein Kugelventil 21 und einen Dorn 22. Der Hebel 14
kann den Dorn 22 und den Steuerkolben 16 durch den Zapfen 20 verschieben, so daß
jederzeit eine Umgehung möglich ist. Ein Teil der Hochdruckversorgungsleitung
7
ist zum Auslaßventil18 geführt, so daß, wenn der Druck das Auslaßventil
abhebt, Flüssigkeit in die Kammer 19 eintritt, den Steuerkolben 16 verschiebt und
eine Verbindung zwischen den Hauptstromkanälen 4 und 5 schafft. Die
Verbindung wird beibehalten, bis das Kugelventil 21 durch den Dorn
22
beim Betätigen des Hebels 14 geöffnet wird und die Flüssigkeit durch
Bohrungen 23 austreten kann.
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In F i g. 3 ist ein Steuerkolben 24 in einer Bohrung 25 des Gehäuses
angeordnet, die wiederum die Anschlüsse für die Speiseleitung 3, die Hauptstromkanäle
4 und 5, die Niederdruckversorgungsleitung 6 und die Hochdruckversorgungsleitung
7 hat. Bohrungen 26 und 27 im Steuerkolben verbinden die Hauptstromkanäle 4 und
5 mit Absätzen des Steuerkolbens und Auslaßventile 28 und 29 mit den Enden des Steuerkolbens.
Bei gleichem Druck hält der Steuerkolben eine Mittelstellung ein, in der die Hauptstromkanäle
4 und 5 sowie die Speiseleitung 3 miteinander verbunden sind. Druckdifferenz bewegt
den Steuerkolben nach links oder rechts und verbindet die Speiseleitung 3 mit demjenigen
der Hauptstromkanäle 4 oder 5, der den niedrigeren Druck hat. Gleichzeitig
wird der Hauptstromkanal mit dem höheren Druck mit der Hochdruckversorgungsleitung
7 verbunden.
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Die Niederdruckversorgungsleitung 6 hat immer niederen Druck. Druckerhöhung
in den Hauptstromkanälen 4 oder 5 über den Öffnungsdruck der Auslaßventile 28 und
29 läßt die Flüssigkeit zu den Enden des Steuerkolbens gelangen, den sie verschiebt.
Drosselventile 30 und 31 aufrechterhalten wird, da diese unter Druck
schließen. Die Hebel 33 und 34
sind vorgesehen, um die Drosselventile
30 und 31 zu öffnen und ebenso, falls notwendig, den Steuerkolben in Mittelstellung
zu bringen, um eine Umgehung herzustellen, wie sie für langsame Fahrt, Änderung
der Neigungswinkel, Neutralstellung, Start mit stehender Antriebsmaschine und Abschleppen
notwendig ist. Wie gezeigt, werden die Hebel 33 und 34 von dem gemeinsamen
Hebel 14 betätigt.