DE3347473C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Schaltven­ til gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.

In druckgeregelten oder lastkompensierten hydraulischen Systemen wird häufig eine große Zahl von Verbrauchern von einer Druckmittelquelle wie einer Pumpe versorgt. Beim Betrieb von Konstantmotoren bzw. Dauerverbrauchern ist häufig die vorrangige Versorgung anderer Verbraucher, wie beispielsweise im Mobilbereich die Versorgung von Lenkung und Bremse, sicherzustellen. Diese sind hierbei mit einem Speicher ver­ bunden, dessen Druck einen gewissen Wert nicht unterschreiten darf und der daher vorrangig vor anderen Zusatzverbrauchern mit Druckmittel versorgt werden muß. Dies wird beispielsweise durch ein hydraulisches Schaltventil erreicht, wie es in der DE-OS 30 34 467 beschrieben ist. Hierbei wird durch ein Vor­ steuerventil der im Speicher herrschende Druck erfaßt und je nach Höhe des ermittelten Werts ein unterschiedlicher Druck an eine Druckwaage angelegt, die eine Verbindung der Pumpe zu den Zusatzverbrauchern geöffnet halten oder über dros­ selnde Zwischenstellungen verschließen kann. Die Menge des Druckmittelstroms, die zum Speicher fließt, wird hierbei durch eine Mengenteilerblende bestimmt. In einer von der Druckwaage weg- und zu den Zusatzverbrauchern hinführenden Leitung, die diese mit Druckmittel versorgt, ist ein Um­ schaltventil angeordnet, über das die Zusatzverbraucher willkürlich zu- oder abgeschaltet werden können. Der in dieser Leitung geführte Druckmittelstrom wird, wie erwähnt, über das Vorsteuerventil und die von diesem beeinflußte Druckwaage in Abhängigkeit von dem im Speicher herrschen­ den Drucks geregelt.

Aus der DE-OS 29 27 895 ist ein gattungsgemäßes hydrauli­ sches Schaltventil bekannt, bei dem das Umschaltventil in einer vom Vorsteuerventil zur Druckwaage führenden Steuer­ leitung angeordnet ist. Die Abschaltung der nachrangigen Verbraucher erfolgt durch die Ansteuerung der Druckwaage, indem über das Vorsteuerventil der Pumpendruck auf die Rückseite der Druckwaage aufgebracht wird.

Da bei dem Schaltventil gemäß der DE-OS 30 34 467 sowohl die Druckwaage als auch das Vorsteuerventil und beim Schaltventil gemäß der DE-OS 29 27 895 die Druckwaage und das Vorsteuerventil vom Nutzvolumenstrom durchflossen wer­ den, müssen diese Bauelemente entsprechend dem hohen Volu­ menstrom ausreichend dimensioniert sein. Abgesehen vom großen Platzbedarf führt es bei den bekannten Schaltventi­ len zu hohen Leistungsverlusten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Schaltventil zu schaffen, das raumsparend baut und dessen Leistungsverluste gering sind. Dabei wird von einem Schaltventil gemäß der DE-OS 29 27 895 ausgegangen, das zusätzlich noch über ein wilkürlich betätigbares Umschalt­ ventil verfügt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß das Vorsteuerventil und das Umschaltventil nur noch Steuerlei­ tungen verbinden oder sperren, so daß diese nicht für den hohen Nutzvolumenstrom der Verbraucher ausgelegt sein müs­ sen. Auf diese Weise lassen sich bei einem kompakten Ausbau des Schaltventils die Leistungsverluste auf ein Minimum re­ duzieren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an­ hand schematischer Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild für die erfindungsgemäße Anord­ nung bei druckgeregelten Systemen, und

Fig. 2 eine Erweiterung des Blockschaltbilds gemäß Fig. 1 wenn ein lastkompensiertes System vorliegt.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild für ein druckgeregeltes System gezeigt, bei dem eine Pumpe 1 jeweils den zum Auf­ laden eines Speichers bzw. zur Versorgung der Dauerver­ braucher erforderlichen Druck liefert. Leitungen, die Nutz­ volumenstrom fördern, sind hierbei in durchgezogener Linie dargestellt, während Steuerleitungen gestrichelt gezeichnet sind. Eine schematisch dargestellte Druckwaage 10 ist durch einen Kolben 11 in einen Druckwaagenraum 12 mit einer Druckfeder 13 und einen Druckwaagenringraum 14 unterteilt, in den eine von der Pumpe 1 kommende Leitung 30a führt, die durch eine Stirnseite des im Durchmesser kleineren Ab­ schnitts des Kolbens in Abhängigkeit von dessen Lage ver­ schlossen werden kann. Aus dem Druckwaagenringraum 14 führt eine Speiseleitung für die Dauer- bzw. Zusatzverbraucher weg. Ein schematisch dargestelltes Vorsteuerventil 20 hat einen Vorsteuerkolben 21 mit drei Steuerkolbenabschnitten 21a, 21b, 21c, die zwei Druckräume 22a und 22b ausbilden. Eine Stirnseite des Vorsteuerkolbens 21 ist durch eine von einer Speicherleitung 31 stromab eines Rückschlagventils 2 abzweigende Leitung 32 mit dem jeweiligen Speicherdruck beaufschlagt, während die andere Stirnseite des Vorsteuer­ kolbens federbelastet ist. Ein Umschaltventil 25 ist bei­ spielsweise als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet und willkürlich zwischen zwei Schaltstellungen A und B schaltbar. Die Be­ tätigung kann elektromagnetisch oder auf andere Arten er­ folgen. Das Umschaltventil hat einen Ausgang 26, der durch eine Leitung 33 mit dem Druckwaagenraum 12 verbunden ist. Ferner weist es zwei Eingänge 27a und 27b auf, von denen einer (27a) an eine Leitung 34, die stromauf einer Mengen­ teilerblende 3 von einer mit der Leitung 30a verbundenen Pumpenleitung 30b abzweigt, angeschlossen ist, während der andere (27b) an einer Leitung 35 anliegt, die zum Vor­ steuerventil 20 führt und je nach der Stellung dessen Vor­ steuerkolbens 21 mit einem der beiden Druckräume 22a und 22b verbunden ist. In einem bestimmten Stellungsbereich des Vorsteuerkolbens ist die Leitung 34 jedoch mit keinem der beiden Druckräume verbunden; sie unterliegt hierbei dem Druck desjenigen Druckraums, mit dem sie zuletzt verbunden war. Der Druckraum 22a des Vorsteuerventils ist durch eine Leitung 36, die stromab der Mengenteilerblende 3 und strom­ auf des Rückschlagventils 2 von der zum Speicher führenden Pumpenleitung 30b abzweigt, mit dem jeweiligen in dieser Leitung herrschenden Druck beaufschlagt, während der Druck­ raum 22b mit einem Vorratsbehälter 4 für das Druckmittel verbunden ist und somit dessen konstanten Druck hat.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung wird nachstehend be­ schrieben.

Falls sich das Umschaltventil 25 in der Schaltstellung A be­ findet, in der der Eingang 27a mit dem Ausgang 26 verbun­ den ist, liegt auf beiden Seiten des Kolbens 11 der Druck­ waage 10 der gleiche Druck, nämlich Pumpendruck an; der Kolben 11 befindet sich aufgrund der Feder 13 in seiner in der Figur tiefsten Stellung und verschließt dadurch die Verbindung zwischen der Pumpe 1 und den Dauerverbrauchern vollständig, die somit abgeschaltet sind. Der Speicher wird über die Pumpenleitung 30b und das Rückschlagventil 2, das eine Strömung des Druckmittels nur in einer Richtung in den Speicher zuläßt, aufgeladen, bis der Abregeldruck der Pumpe erreicht ist. Wenn das Umschaltventil 25 die Schalt­ stellung B einnimmt und der Druck im Speicher innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, d. h. ausreichend ist, be­ findet sich der Vorsteuerkolben 21 in seinem oberen Stellungsbe­ reich, so daß der Druckwaagenraum 12 über den Druckraum 22b, Leitung 35, Eingang 27b und Ausgang 26 des Umschalt­ ventils, sowie Leitung 33 mit dem Vorratsbehälter 4 ver­ bunden ist und somit niedrigen Druck hat. Der Pumpendruck in Leitung 30a kann somit den Kolben 11 der Druckwaage 10 ent­ gegen der Kraft der Feder 13 nach oben verschieben, wo­ durch die Verbindung zu den Dauerverbrauchern geöffnet ist und diese somit zugeschaltet sind. Der Pumpendruck ent­ spricht hierbei dem Lastdruck des Dauerverbrauchers, bei­ spielsweise eines Konstantmotors. Mit sinkendem Speicher­ druck wandert der Vorsteuerkolben 21 nach unten und bringt bei Unterschreiten des Minimaldrucks den Druckraum 22a mit Leitung 35 und somit den Druckwaagenraum 12 in Verbindung, dessen Druck ansteigt, wodurch der Kolben 11 nach unten bewegt und die Verbindung zum Zusatzverbraucher gedros­ selt wird. Dementsprechend steigt der Pumpendruck an, was auf­ grund der Verbindung des Druckraums 22a mit der Pumpenlei­ tung 30b durch die Leitung 36 eine weitere Drosselung zur Folge hat. Dies bedeutet, daß die Druckwaage 10 die Pumpe 1 auf den jeweiligen Speicherdruck androsselt und diese somit über die Mengenteilerblende 3, die als Düse ausgebildet ist, den Speicher mit Druckmittel versorgt. Die Größe der Düse bestimmt hierbei die zum Speicher fließende Vorzugs­ menge an Drucköl; mit der Restmenge wird die Versorgung des Dauerverbrauchers sichergestellt.

Bei lastkompensierten Systemen wird die Anordnung gemäß des Blockschaltbilds in Fig. 2 verwendet, das hinsichtlich desjenigen in Fig. 1 erweitert ist, so daß eine Erklärung für diese zusätzlichen Maßnahmen genügt.

Die Pumpe 1 wird hierbei durch eine Schalteinheit 40 ge­ steuert, die durch die Drücke einer Leitung 37, die von der Leitung 35 abzweigt, und einer Leitung 38, die von der Verbraucherspeiseleitung wegführt, betätigt wird. Bei Er­ reichen des Speichermaximaldrucks wird durch den Vorsteuer­ kolben 21 des Vorsteuerventils 20 die Leitung 35 mit Vorratsbe­ hälterniveau verbunden, so daß die Pumpe 1 auf den Standby- Druck zurückschwenkt. Durch die Verbindung mit der zu den Dauerverbrauchern führenden Speiseleitung steuert die Schalteinheit 40 den jeweiligen, diesen Verbrauchern ent­ sprechenden Lastdruck der Pumpe 1.

Offenbart ist ein hydraulisches Schaltventil mit integrier­ tem Vorrangventil für ein druckgeregeltes bzw. lastkompen­ siertes System, das eine Druckwaage 10, ein Umschaltventil 25 so­ wie ein Vorsteuerventil 20 umfaßt. Es dient dazu, eine Versor­ gung durch eine Druckmittelquelle von Dauerverbrauchern und von einem Speicher, an dem vorrangige Verbraucher ange­ schlossen sind, so zu regeln, daß sich der Druck im Spei­ cher ständig innerhalb eines gewissen vorgegebenen Be­ reichs befindet und seinen Minimalwert nicht unterschreitet. Das Umschaltventil 25 ist hierbei in einer vom Vorsteuerventil 20 zur Druckwaage 10 führenden Steuerleitung 35, 33 angeordnet und kann durch willkürliche Betätigung die Dauerverbraucher zu- oder abschalten. Hierbei ist lediglich die Druckwaage 10 vom Nutzvolumenstrom zu den Dauerverbrau­ chern durchströmt und für diesen dimensioniert. Das Um­ schaltventil 25 steuert hierbei die Druckwaage 10 so, daß ent­ sprechend seiner Schaltstellung an dieser entweder Pumpen­ druck anliegt, wobei dies gleichbedeutend mit abgeschal­ teten Dauerverbrauchern ist, oder daß an der Druckwaage 10 ein durch das Vorsteuerventil 20 bestimmter Druck anliegt, der eine Drosselung oder sogar vollständige Sperrungen der Ver­ bindung zu den Dauerverbrauchern bewirkt. Dieser bestimmte Druck wird durch das Vorsteuerventil 20, an dem Speicherdruck anliegt, so festgelegt, daß sich eine Drosselung einstellt, die den Pumpendruck auf den jeweiligen Speicherdruck stei­ gert, so daß dieser aufgeladen werden kann. Bei Erreichen des Druckmaximums im Speicher wird die Steuerleitung 33, 35 durch das Vorsteuerventil 20 mit dem Niveau des Vorratsbehälters 4 verbunden, so daß der Druck in der Druckwaage 10 abfällt und die Verbindung zu den Dauerverbrauchern wieder vollstän­ dig geöffnet ist.

Claims (6)

1. Hydraulisches Schaltventil mit integriertem Vorrangven­ til zur selbsttätigen Steuerung einer einen Nutzvolumenstrom führenden Verbindung einer Druckmittelquelle mit einem er­ sten, bevorrechtigten Verbraucher, insbesondere einem Druck­ mittelspeicher, und wahlweise mit nachrangigen Verbrauchern, mit einem Vorsteuerventil und mit einer Druckwaage, die vom Ausgangsdruck des den Druck im ersten bevorrechtigten Verbraucher erfassenden Vosteuerven­ tils ansteuerbar ist, sowie mit einem willkürlich betätigba­ ren Umschaltventil, durch das die nachrangigen Verbraucher zu- bzw. abschaltbar sind, wobei das Umschaltventil in eine vom Vorsteuerventil zur Druckwaage führende Steuerleitung einge­ gliedert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Vor­ steuerventil (20) und Umschaltventil (25) liegende Steuerlei­ tungsabschnitt (35) in der die nachrangigen Verbraucher ab­ schaltenden Stellung (A) des Umschaltventils (25) von einer den Versorgungsdruck der Druckwaage (10) führenden Steuerlei­ tung (34) überbrückt ist, und daß das Vorsteuerventil (20) in eine Steuerleitung (36) eingegliedert ist, die von der den Nutzvolumenstrom zum bevorrechtigten Verbraucher führenden Leitung (30b) abzweigt und die über das Vorsteuerventil (20) mit der zum Umschaltventil (25) führenden Steuerleitung (35) verbindbar ist.

2. Hydraulisches Schaltventil nach Patentanspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß in der den Versorgungsdruck für die Druckwaage (10) führenden Steuerleitung (34) der Druck der Druckmittelquelle (1) herrscht.

3. Hydraulisches Schaltventil nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (25) ein 3/2-Wege-Ventil ist.

4. Hydraulisches Schaltventil nach einem der Patent­ ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Vorsteuerventil (20) und dem Umschaltventil (25) lie­ gende Steuerleitungsabschnitt (35) je nach Stellung des Vorsteuerkolbens (21) des Vorsteuerventils (20) mit einem von zwei Druckräumen (22a, 22b) des Vorsteuerventils (20) verbunden ist.

5. Hydraulisches Schaltventil nach Patentanspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der eine Druckraum (22b) mit einem Vorratsbehälter (4) und der andere Druckraum (22a) mit der zum bevorrechtigten Verbraucher führenden Leitung (30b) verbunden ist.

6. Hydraulisches Schaltventil nach einem der vorherge­ henden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum bevorrechtigten Verbraucher führenden Leitung (30b) eine Mengenverteilerblende (3) zur Einstellung des Nutzvo­ lumenstroms angeordnet ist.