DE4005296B4

DE4005296B4 - Hydraulische Einrichtung

Info

Publication number: DE4005296B4
Application number: DE4005296A
Authority: DE
Inventors: Olaf Dipl.-Ing. Mentzendorff
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1990-02-20
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2010-02-21
Also published as: IT1244994B; US5172624A; ITTO910016A0; DE4005296A1; ITTO910016A1

Abstract

Hydraulische Einrichtung zur selbsttätigen Verbindung einer Druckmittelquelle (3) abhängig vom Druck in dem Kreis eines Primärverbrauchers (5), entweder vorzugsweise mit dem Primärverbraucher (5) oder mit einem Sekundärverbraucher, mit folgenden Merkmalen:
– es ist ein Schaltventil (10, 11, 12) vorgesehen, über das die Druckmittelquelle (3) mit dem Sekundärverbraucher verbindbar ist;
– das Schaltventil (10, 11, 12) weist einen druckmittel-steuerbaren Ventilkörper (12) auf, der in Öffnungsrichtung mit dem Druck der Druckmittelquelle (3) beaufschlagbar ist und der in Schließrichtung über ein Vorsteuerventil (19, 20, 21, 22, 27) entweder mit dem Druck der Druckmittelquelle (3) beaufschlagbar oder druckentlastbar ist;
– das Vorsteuerventil (19, 20, 21, 22, 27) weist einen druckmittel-steuerbaren Ventilkörper (19) auf, der einerseits mit dem Druck im Kreis des Primärverbrauchers (5) und entgegen diesem Druck mit der Kraft einer Rückstellfeder (30, 33) beaufschlagbar ist;
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
– es ist ein Hilfskolben (32) vorgesehen, der von...

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Einrichtung zur selbsttätigen Verbindung einer Druckmittelquelle, abhängig vom Druck in dem Kreis eines Primärverbrauchers, entweder vorzugsweise mit dem Primärverbraucher, oder mit einem Sekundärverbraucher, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Einrichtung ist durch die DE 33 47 637 A1 vorbekannt. Die vorbekannte Einrichtung weist ein Schaltventil in der Art einer Druckwaage auf, mit dem die Druckmittelquelle mit dem Sekundärverbraucher verbindbar, oder gegen diesen absperrbar ist.

Bei einer Absperrung der Druckmittelquelle gegenüber dem Sekundärverbraucher ist diese vorrangig mit dem Primärverbraucher verbunden. Die Betätigung des Schaltventils erfolgt mit Hilfe eines mit dem Druck des Primärverbrauchers steuerbaren Vorsteuerventils, indem eine Drucksteuerkammer des Schaltventils entweder mit der Druckmittelquelle oder mit einem drucklosen Vorratsbehälter verbunden wird.

Das Umschalten von der einen in die andere Schaltstellung soll zügig erfolgen, d.h., es soll vermieden werden, daß während einer kritischen Druckphase im Primärkreis, nahe dem Umschaltdruck des Vorsteuerventils ein instabiler Schaltzustand eintritt, bei dem die vollständige Trennung der beiden Verbraucherkreise voneinander erschwert ist.

Die vorbekannte Einrichtung löst dieses Problem, indem das Vorsteuerventil mit beaufschlagbaren Wirkflächen unterschiedlicher Größe versehen ist, wobei eine dieser Flächen zugleich mit dem Schaltventil durckbeaufschlagt bzw. druckentlastet wird, und die dadurch zusätzlich auf das Vorsteuerventil wirkende Kraft bzw. Kraftentlastung den Wechsel zwischen zwei stabilen Schaltstellungen ermöglicht.

Gleichzeitig gibt diese zusätzlich wirkende Kraft auch ein Maß für die Druckdifferenz der Drücke im Primärkreis, bei denen das Vorsteuerventil umsteuert. Nachteilig hierbei ist, daß in dem vorbekannten Gerät das Verhältnis der Wirkflächen und damit ihre Wirkung auf die Schaltdruckdifferenz fest vorgegeben ist, und eine Einstellmöglichkeit der Schaltspanne für einen Ausgleich von baulichen Toleranzen, wie insbesondere der Größentoleranz der Ventilüberdeckung des Vorsteuerventils und der nicht einheitlichen Kennlinien der Federn nicht mit Sicherheit realisierbar ist.

Andererseits lassen sich kleine Schaltdruckdifferenzen schwer realisieren, da bei einem zu kleinen Verhältnis der Wirkflächen zueinander ein sicherer Wechsel zwischen den Schaltstellungen nicht gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Einrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche mit einfachen Bauteilen und geringem Fertigungsaufwand ein feinfühliges Einstellen der Schaltdruckdifferenz für das speicherdruckabhängige Abund Zuschalten des Sekundärverbrauchers ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie mit einem geringen Fertigungsaufwand und wenigstens teilweise mit Standardbauteilen realisierbar ist.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Die Einrichtung ist dafür vorgesehen, eine Druckmittelquelle, in Abhängigkeit vom Druck in einem Primärkreis, mit diesem oder mit einem Sekundärkreis zu verbinden.
Die in der Figur dargestellte hydraulische Einrichtung weist ein Gehäuse (1) auf, mit einem Einlaß (2), an dem eine Druckmittelquelle (3) angeschlossen ist, mit einem Auslaß (4) zu einem Primärverbraucher in Form eines Speichers (5), mit einem Auslaß (6) zu einer Verbraucherspeiseleitung (7), an der Sekundärverbraucher angeschlossen sind und mit einem Auslaß (8) zu einem drucklosen Vorratstank (9). Ein Ventilkörper (12) in der Art eines Ventilschiebers bildet mit Steuerkanten (10, 11) ein Schaltventil (10, 11, 12), das mit dem Druck der Druckmittelquelle (3) gegen die Kraft einer Feder (13) beaufschlagbar ist. Im geöffneten Zustand des Schaltventils (10, 11, 12) ist der Einlaß (2) mit dem Auslaß (6) verbunden. Der Hub des Ventilkörpers (12) ist im geschlossenen Zustand des Schaltventils (10, 11, 12) mit einem Anschlag (14) begrenzt.
Ein Ventilkörper (15) bildet mit einem Ventilsitz (16) des Gehäuses (1) ein in Richtung auf den Einlaß (2) schließendes Rückschlagventil (15, 16) zur Sicherung des zum Speicher (5) führenden Kreises. Das Rückschlagventil (15, 16) ist in Schließrichtung mit einer Ventilfeder (17) belastet. Der Einlaß (2) ist über eine Verbindung (18), das Rückschlagventil (15, 16) und den Auslaß (4) mit dem Speicher (5) verbunden.
Ein Ventilkörper (19) in der Art eines Ventilschiebers bildet mit Steuerkanten (20, 21, 22, 27) ein Vorsteuerventil (19, 20, 21, 22, 27) mit dem in einer ersten Schaltstellung des Ventilkörpers (19) die mit dem Druck der Druckmittelquelle (3) beaufschlagte Leitung (23) mit einer Leitung (24) verbunden ist.
In einer zweiten Schaltstellung des Ventilkörpers (19) ist die Leitung (23) von der Leitung (24) getrennt und die Leitung (24) über Durchbrüche (25, 26, 27) des Ventilkörpers (19) über eine Kammer (28) und den Auslaß (8) mit dem Vorratstank (9) verbunden. Der Ventilkörper (19) ist mit einer Ventilfeder (29) beaufschlagt, die diesen gegen ein Widerlager in Form eines Ventiltellers (34) hält, solange die Ventileinrichtung drucklos ist.
Der Ventilkörper (19) ist auf seiner der Ventilfeder (29) abgewandten Seite mit einer Druckfeder (30) beaufschlagt, deren auf den Ventilkörper (19) wirkende Kraft mit einer in das Gehäuse |L| eingeschraubten Stellschraube (31) regulierbar ist. In der Stellschraube (31) ist ein Hilfskolben (32) längsgeführt und in Richtung auf den Ventilkörper (19) verschiebbar. Der Hilfskolben (32) kann aus einem zylindrischen Standardstift gebildet sein. Eine Druckfeder (33) ist zwischen dem Hilfskolben (32) und dem Ventilkörper (19) angeordnet. Die Druckfedern (30) und (33) sind parallel angeordnet und gemeinsam auf dem Ventilkörper(19) über den Ventilteller (34) abgestützt. Die Rückstellfeder (30, 33) ist somit aus zwei Teilfedern (30) und (33) gebildet.
Die Leitung (24) weist eine erste Abzweigung (35) auf, die mit einer durch das Gehäuse (1) und den Ventilkörper (12) begrenzten Druckkammer (36) verbunden ist. Die Leitung (24) weist eine zweite Abzweigung (37, 38) auf, die mit einer in der Stellschraube (31) befindlichen und durch den Hilfskolben (32) und einem veränderbaren Anschlag (39) begrenzten Druckkammer (40) verbunden ist. Mit dem veränderbaren Anschlag (39) ist die im drucklosen Zustand der Druckkammer (40) sich einstellende Einspannlänge (L) und damit die Vorspannung der Druckfeder (33) einstellbar. Eine Kugel (41), die zwischen dem Hilfskolben (32) und dem Anschlag (39) angeordnet ist, dient der Verschleißminderung an den wirksamen Anschlagflächen (42, 43) am Hilfskolben (32) und dem verstellbaren Anschlag (39).
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt:
Die Figur zeigt einen Betriebszustand, in dem der Auslaß (6) zu der Verbraucherspedseleitung (7) durch den Ventilkörper (12) gegenüber der Druckmittelquelle (3) abgesperrt ist und diese über die Verbindung (18), das Rückschlagventil (15, 16) und den Auslaß (4) in den mit Vorrang zu bedienenden Speicher (5) fördert. Der Druck im Speicher (5) hat noch nicht die für das Umschalten des Ventilkörpers (19) erforderliche Schaltdruckhöhe erreicht, so daß der Ventilkörper (19) in seiner ersten Schaltstellung verharrt, in der die Leitung (24) mit dem Druck der Druckmittelquelle (3) beaufschlagt ist. Über die erste Abzweigung (35) der Leitung (24) ist der Ventilkörper (12) mit dem Druck der Druckmittelquelle (3) in Schließrichtung des Ventilkörpers (12) beaufschlagt. Dem beiderseits des Ventilkörpers (12) wirkenden Druck der Druckmittelquelle (3) überwiegt die in Schließrichtung auf den Ventilkörper (12) wirkende Kraft der Feder (13).
Über die zweite Abzweigung (37, 38) der Leitung (24) ist der Hilfskolben (32) mit dem Druck der Druckmittelquelle (3) in Richtung auf den Ventilkörper (19) beaufschlagt. Durch die auf den Ventilkörper (19) wirkenden Kräfte, hervorgerufen durch den Druck des Speichers (5) und der Ventilfeder (29) einerseits und dem über den Hilfskolben (32) und der Druckfeder (33) übertragenen Kraft, die durch den Druck der Druckmittelquelle (3) auf den Hilfskolben (32) entsteht, und den Hilfskolben (32) von dem Anschlag (43) abheben läßt sowie der Druckfeder (30) andererseits, verharrt der Ventilkörper (19) in der ersten Schaltstellung.
Durch Erreichen des vorgegebenen Druckes im Speicher (5), der dem Schaltdruck zum Betätigen des Vorsteuerventilteils (19, 20, 21) entspricht, werden zunächst die Leitungen (23) und (24) voneinander getrennt. Bei weiterer Hubbewegung des Ventilkörpers (19) werden die Leitungen (24, 35, 37, 38) über die Durchbrüche (25, 26, 27) und der Steuerkante (22) mit dem drucklosen Vorratstank (9) verbunden, so daß eine Druckentlastung der Druckkammern (40) und 36) erfolgt.
Während des Umschaltvorganges wirkt die Druckentlastung der Druckkammer (40) und die damit verbundene Bewegung des Hilfskolbens (32) vorteilhaft auf die Hubbewegung des Ventilkörpers (19), so daß eine Verstärkung des Umschaltvorganges entsteht.
Die Druckentlastung der Druckkammer (36) sorgt dafür, daß der Ventilkörper (12) von dem nun überwiegenden Druck der Druckmittelquelle (3) gegen die Kraft der Feder (13) ebenfalls zügig in die stabile Schaltstellung bewegt wird, in der die Druckmittelquelle (3) mit der Verbraucherspeiseleitung (7) verbunden ist.
Der maximale Druck im Speicher (5) ist mit der durch die Stellschraube (31) variierbaren Vorspannung der Druckfeder (30) in gegebenen Grenzen vorwählbar. Ein feinfühliges Ausregeln einer Schaltdrucktoleranz ist durch die Möglichkeit der Veränderung der Einspannlänge (L) der Druckfeder (33) mit Hilfe des veränderbaren Anschlages (39) erreichbar. Der Anschlag (39) ist so eingestellt, daß die Druckfeder (33) bei Druckentlastung des Hilfskolbens (32) entsprechend der auszugleichenden Schaltdrucktoleranz vorgespannt ist.
Durch die Vorspannung verbleibt eine Kraft auf den Ventilkörper (19), so daß der zweite Umschaltvorgang, bei der die Verbraucherspeiseleitung (7) von der Druckmittelquelle (3) getrennt, und der Speicher (5) geladen wird, bei einem höheren Druck erfolgt. Die Umschalthysterese, die auf dem hydraulisch wirkenden Flächenverhältnis zwischen Ventilschieber (19) und Hilfskolben (32) beruht, wird dadurch zum Teil unwirksam gemacht. Im kritischen Moment des Umschaltens wirkt jedoch die ausreichend große Fläche des Hilfskolbens (32), um einen sicheren Übergang in die zweite Schaltstellung zu gewährleisten.
Der veränderbare Anschlag (39) kann auch so angeordnet sein, daß auf ihn die Druckfeder (33) abgestützt ist, während die Stellung des Ventilbetätigungsgliedes (32) im druckentlasteten Zustand unbestimmt, d.h. nicht durch einen Anschlag definiert ist.

Claims

Hydraulische Einrichtung zur selbsttätigen Verbindung einer Druckmittelquelle (3) abhängig vom Druck in dem Kreis eines Primärverbrauchers (5), entweder vorzugsweise mit dem Primärverbraucher (5) oder mit einem Sekundärverbraucher, mit folgenden Merkmalen: – es ist ein Schaltventil (10, 11, 12) vorgesehen, über das die Druckmittelquelle (3) mit dem Sekundärverbraucher verbindbar ist; – das Schaltventil (10, 11, 12) weist einen druckmittel-steuerbaren Ventilkörper (12) auf, der in Öffnungsrichtung mit dem Druck der Druckmittelquelle (3) beaufschlagbar ist und der in Schließrichtung über ein Vorsteuerventil (19, 20, 21, 22, 27) entweder mit dem Druck der Druckmittelquelle (3) beaufschlagbar oder druckentlastbar ist; – das Vorsteuerventil (19, 20, 21, 22, 27) weist einen druckmittel-steuerbaren Ventilkörper (19) auf, der einerseits mit dem Druck im Kreis des Primärverbrauchers (5) und entgegen diesem Druck mit der Kraft einer Rückstellfeder (30, 33) beaufschlagbar ist; gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – es ist ein Hilfskolben (32) vorgesehen, der von dem den Ventilkörper (12) des Schaltventils (10, 11, 12) in Schließrichtung beaufschlagenden Druck beaufschlagbar ist; – die Rückstellfeder (30, 33) weist wenigstens zwei parallel angeordnete Teilfedern (30, 33) auf; – eine Teilfeder (33) stützt sich an ihrem dem Ventilkörper (19) des Vorsteuerventils (19, 20, 21, 22, 27) abgewandten Ende auf dem Hilfskolben (32) ab; – es ist ein veränderbarer Anschlag (39) vorgesehen, der zur Abstützung des dem Ventilkörper (19) des Vorsteuerventils (19, 20, 21, 22, 27) abgewandten Endes der Teilfeder (33) in dem Betriebszustand dient, in dem der Hilfskolben (32) druckentlastet ist.
Hydraulische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (32) zwischen der Teilfeder (33) und dem Anschlag (39) angeordnet ist und in seinem druckentlasteten Zustand die Kraft der Teilfeder (33) auf den Anschlag (39) überträgt.
Hydraulische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (39) so angeordnetist, daß auf ihn die Druckfeder (38) abgestützt ist und im druckentlasteten Zustand des Hilfskolbens (32) die Kraft der Teilfeder (33) von dem Anschlag (39) aufgenommen wird und der Hilfskolben (32) im wesentlichen frei von Längskräften ist.