DE2952369A1

DE2952369A1 - Hydraulische vorrangschaltung, insbesondere fuer hydraulikanlagen von fahrzeugen

Info

Publication number: DE2952369A1
Application number: DE19792952369
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Ing. 4005 Meerbusch Peiffer
Original assignee: Integral Hydraulik and Co
Current assignee: Integral Hydraulik and Co
Priority date: 1979-12-24
Filing date: 1979-12-24
Publication date: 1981-09-03
Also published as: FR2472682A1; GB2066368A; US4378816A; FR2472682B1; GB2066368B; DE2952369C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Vorrangschaltung/ insbesondere für Hydraulikanlagen von Fahrzeugen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bekanntlich werden Vorrangschaltungen dann eingesetzt, wenn aus Gründen der Betriebssicherheit oder eines bestimmten Funktionsablaufes zunächst einer von zwei oder mehreren Verbrauchern mit Druckmittel versorgt werden muß, bevor ein weiterer Verbraucher mit der Druckmittelquelle verbunden werden darf. Als Beispiel für den Gesichtspunkt "Betriebssicherheit" sei ein Fahrzeug angeführt, bei welchem von einer einzigen Pumpe eine Hilfskraftbremse und eine Niveauregelung gespeist werden soll. Selbstverständlich muß hier die Bremsanlage in ihrer lebenswichtigen Bedeutung vorrangig versorgt werden. Unter dem Gesichtspunkt "Funktionsablauf" kann die Arbeitsfolge "Hydraulisches Spannen" und "Vorschub eines Werkzeuges" genannt werden. Hier darf natürlich der Vorschub erst stattfinden, wenn gespannt wurde.

Eine bekannte Vorrangschaltung (DE-OS 2356235) bedient sich eines Abschaltventils, das hydraulisch vorgesteuert wird. Das Druckmittel strömt von der Druckmittelquelle über ein Rückschlagventil zu einem Hydrospeicher und zu dem bevorrechtigten Verbraucher. Der Druck im Hydrospeicher dient als Steuerdruck für einen Vorsteuerkolben und eine Wirkfläche eines Hauptsteuerkolbens, dessen zweite Wirkflache über das Vorsteuerventil je nach Ladungszustand des Hydospeichers vom Steuerdruck entlastet oder belastet wird. Der Hauptsteuerkolben leitet den Druckmittelstrom bei ausreichender Ladung des Hydrospeichers zu dem nicht bevorrechtigten Verbraucher.

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Das Druckbegrenzungsventil ist jeweils vom Druck des Hydrospeichers beaufschlagt. Eine solche Anordnung ist zwar sehr funktionssicher und für viele Anwendungsfälle durchaus ausreichend. Wenn jedoch der bevorrechtigte Verbraucher möglichst immer mit dem gleichen Druck arbeiten soll, wie es z.B. bei einer Hilfskraftbremse mit Speicher erwünscht ist, läßt sich dies mit einem Abschaltventil nicht verwirklichen. Das liegt daran, daß Abschaltventile üblicherweise mit einer Schaltdruckdifferenz versehen sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Vorrangschaltung der im Oberbegriff des Ansprüche 1 genannten Art so auszugestalten, daß der mit Vorrang versorgte, insbesondere diskontinuierlich betriebene Verbraucher immer das gleiche Druckniveau zur Verfügung hat, und zwar unabhängig vom möglichen Verbrauch weiterer Verbraucher. Die Ausgestaltung soll einfach und billig sein, mit einem Minimum an Einzelteilen auskommen und insbesondere für eine Massenfertigung geeignet sein. Der benötigte Einbauraum soll so gering sein, daß die Gesamtanordnung als Anschlußstück eines Hydrospeichers ausführbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs

Bei dieser Lösung findet ein Laden und Entladen des Hydrospeichers in dem bei Verwendung von Abschaltventilen bekannten Sinne nicht mehr statt. Der Hydrospeicher bekommt damit mehr die Funktion einer Sicherheitsreserve. Da die Druckmittelquelle,

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sofern im Primärkreis kein Verbrauch stattfindet, mindestens einen Druck in Höhe des ersten Grenzdruckes erzeugen muß, ist ein druckloser Umlauf des Druckmittels zwar nicht möglich, jedoch ist dieser Umstand dann nicht von Bedeutung, wenn der Förderstrom gering ist. So ist es bei Kraftfahrzeughydraulikanlagen durchaus üblich, Pumpen mit einem Förderstrom von 1 dm /min oder weniger einzusetzen. Die erreichten Vorteile wiegen den geringen Energiemehrverbrauch auf. Hydraulische Folgeschaltungen mit Zuschalt- oder Folgeventilen sind an sich bekannt, jedoch muß bei diesen Polgeschaltungen ein gesondertes Druckbegrenzungsventil vorgesehen werden, wodurch sich die Anzahl der benötigten Bauteile praktisch verdoppelt.

Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Die Erfindung wird anhand eines in der Abbildung zum Teil mit Hilfe von Hydrauliksymbolen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In einem mit einem Hydrospeicher 1 verbundenen Anschlußstück 2 sind koaxial aneinander anschließende Bohrungen 3,4,5,6 und 7 verschiedener Durchmesser angeordnet. Der Durchmesser der Bohrung 3 ist größer als jener der Bohrung 4 und dieser wiederum größer als jener der Bohrung 5, an die sich die Bohrungen 6 und 7 mit sich vergrößernden Durchmessern anschließen. In der Bohrung 4 gleitet ein Steuerkolben 8, der von einer in der Bohrung 3 geführten Rückstellfeder 9 belastet wird. Die Rückstellfeder 9 findet ihr Widerlager an einer schraubbaren Verschlußkappe 10, die mit einem zentrisch angeordneten Ablaufanschluß T in Form einer

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Schlauchtülle oder dergleichen versehen ist. Der Steuerkolben 8 besitzt eine von seiner der Rückstellfeder 9 gegenüberliegenden Stirnfläche 11 ausgehende zentrale Sackbohrung 12, die etwa an ihrem Ende durch Querbohrungen 13 mit der äußeren Mantelfläche des Steuerkolbens 8 verbunden ist. Mit Abstand von der Bohrung ist in der Bohrung 4 eine Ringnut 14 angeordnet, deren der Bohrung 5 zugewandte Kante als Steuerkante 15 bezeichnet ist. Mit der Ringnut 14 steht ein Verbraucheranschluß R in Verbindung. Die durch den Absatz zwischen den Bohrungen 3 und 4 an der Bohrung 4 entstehende Kante wird mit Steuerkante 16 bezeichnet. Die Bohrung 5 ist mit einem von einer Druckmittelquelle 17 gespeisten Druckanschluß P verbunden. Der übergang zwischen den Bohrungen 5 und 6 dient als Sitz 18 für ein Rückschlagventil 19, welches von einer Feder 2O belastet wird, die in einem als Blechformteil hergestellten Käfig 21 geführt ist. Die Bohrung 7 ist in Form einer flachen Ansenkung ausgebildet und hat über eine Anschlußöffnung Verbindung mit dem Flüssigkeitsraum 23 des Hydrospeichers 1, der eine mit einem Schließglied 24 versehene Membran besitzt, die gasdicht den Flüssigkeitsraum 23 von einem Gasraum 26 trennt. Von der Bohrung 7 führt ein Kanal 27 zu einem Verbraucheranschluß A, an den der Primärkreis angeschlossen ist, der ein Hilfskraftbremsgerät 28 beinhaltet. Das Hilfskraftbremsgerät hat eine geschlossene Mitte und verbraucht Druckmittel demzufolge nur bei Betätigungen und zwar nur in kleinen Mengen. An den Verbraucheranschluß R ist ein Sekundärkreis angeschlossen, der ein Niveauregelventil 29 zur Niveauregelung einer mit Hilfe einer Kolben-Zylinder-Einheit 30 und eines Hydrospeichers 31 gefederten Achse 32 besitzt.

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Das Niveauregelventil 29 besitzt eine dem gewünschten Niveau entsprechende mittlere Schaltstellung für drucklosen Umlauf.

Zur Erläuterung der Funktion sei angenommen/ daß die Druckmittelquelle 17 fördere und der Hydrospeicher 1 noch nicht ausreichend gefüllt sei. Das Druckmittel gelangt dann über den Druckanschluß P, die Bohrung 5, das Rückschlagventil 6, die Bohrung 6, die Bohrung 7 und die Anschlußöffnung 22 in den Flüssigkeitsrauin 23, der sich bei zunehmender Füllung stetig vergrößert. Sofern am Hilfskraftbremsgerät kein Verbrauch stattfindet, wird der Druck alsbald einen Wert erreichen, welcher der Vorspannung der Rückstellfeder 9 entspricht. Bei einem weiteren Druckanstieg überwiegt die auf die Stirnfläche 11 ausgeübte Druckkraft die Vorspannung der Rückstellfeder 9, und der Steuerkolben 8 setzt sich in Bewegung. Bei Erreichen eines ersten Grenzdruckes öffnet sich nach dem überfahren der Steuerkante 15 eine Verbindung vom druckbeaufschlagten Teil der Bohrung 4 zur Ringnut 14 und damit über den Verbraucheranschluß R zum Sekundärkreis. Der Druck vor der Steuerkante 15 wird sich nicht weiter erhöhen,solange im Sekundärkreis kein höheres Druckniveau benötigt wird. Wenn dort allerdings durch überlastung oder Schließen von Ablaufleitungen oder dergleichen ein höherer Druck verursacht wird, pflanzt sich der Druckanstieg auch bis zur Stirnfläche 11 fort und bewirkt einen weiteren Hub des Steuerkolbens 8 solange, bis bei einem zweiten Grenzdruck die Querbohrungen 13 die Steuerkante 16 überfahren. Von da ab besteht eine Verbindung von der Bohrung 4 über die Sackbohrung 12, die Querbohrungen 13 und die Bohrung 3 zum Ablaufanschluß T, so daß die Druckmittelquelle 17 mit dem Ablauf verbunden ist.

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Es liegt im Ermessen des Konstrukteurs, die Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Grenzdruck gering zu wählen. Ausgehend von der Tatsache, daß jeder Druckanstieg sich auch im Primärkreis als Druckanstieg bemerkbar macht, wird das Gleichdruckverhalten umsobesser, je kleiner die Druckdifferenz gewählt wird. Da schon der erste Grenzdruck zur Speisung des Primärkreislaufes ausreicht, wird ein Verbrauch dort nicht zur Entleerung des Hydrospeichers führen, sondern sofort von der Druckmittelquelle 17 gedeckt werden. Zu bemerken ist, daß der Steuerkolben 8 auf seiner Federseite nicht druckbelastet ist. Das bedeutet, daß an der Steuerkante 15 der Druckabfall um so größer ist, je weniger Druck im Sekundärkreis benötigt wird. Wird jedoch dort ein Druck in Höhe des ersten Grenzdruckes gefordert, findet praktisch kein Druckabfall an der Steuerkante 15 statt und die Energiebilanz ist sehr günstig. Auf der anderen Seite ist der Energieverlust bei kleinen Pumpen in jedem Fall vernachlässigbar.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist klar, daß die Form des Steuerkolbens in weiten Grenzen, insbesoijdere auch im Zusammenwirken mit Nuten oder Bohrungen^ri» Gehäuse variierbar ist. So lassen sich gemeinhin Nuten durch Bohrungen und Bohrungen durch Nuten ersetzen. Die Lage und Richtung der Anschlüsse sind ebenfalls freigestellt. Schließlich könnte die ganze Vorrangschaltung auch in einem ein Einzelbauteil darstellenden Gehäuse untergebracht sein.

13Ό036/ΌΟ24 ORIGINAL INSPECTED

Claims

Patentanmeldung

Bezeichnung: Hydraulische Vorrangschaltung,

insbesondere für Hydraulikanlagen von Fahrzeugen.

Anmelder: INTEGRAL HYDRAULIK & CO., Am Hochofen 108, 4000 Düsseldorf 11

Patentansprüche:

rl/ Hydraulische Vorrangschaltung, insbesondere für Hydraulikanlagen in Fahrzeugen, für die vorrangige Versorgung eines ersten, insbesondere mit einem

a) von einer Druckmittelquelle

b) über ein Rückschlagventil

c) aufladbaren Hydrospeicher

d) kommunizierenden Primärkreis geringen Verbrauchs

e) gegenüber einen nicht bevorrechtigten, mit Hilfe eines Vorrangventils bei ausreichender Druckversorgung des Primärkreislaufes zuschaltbaren Sekundärkreis,

f) sowie einer Absicherung beider Kreise gegen Drucküberschreitung durch ein Druckbegrenzungsventil, welches bei Drucküberschreitung einen Strömungspfad zum Ablauf freigibt,

dadurch gekennzeichnet, daß

g) das Vorrangventil als Zuschaltventil in Baueinheit mit dem Druckbegrenzungsventil ausgeführt ist und

h) ein Ventilglied (Steuerkolben 8) mit einer gegen die Kraft einer Rückstellfeder (9) wirkenden hydraulischen Wirkfläche (11) besitzt, die permanent vom Druck der Druckmittelquelle (17) beaufschlagt ist und bei Erreichen eines ersten Grenzdruckes durch Verschiebung des Ventilgliedes (Steuerkolben 8) einen Strömungspfad (5,4,15) von einem stromauf vom Rückschlagventil (19) liegenden Druckanschluß (P) ?u einem mit dem Sekundärkreis (R,29,30,31) verbundenen Verbraucheranschluß (R) bewirkt,

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ORIGINAL INSPECTED

i) und bei Erreichen eines zweiten höheren Grenzdruckes nach weiterer Verschiebung des Ventilgliedes (Steuerkolben 8) einen zweiten Strömungspfad (P,5,4,12,13,3)
von der Druckmittelquelle (17) zu einem Ablaufanschluß (T) freigibt.

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2. Hydraulische Vorrangschaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen des ersten Grenzdruckes und bei jedem höheren Druck eine permanente Verbindung (P,5,4,15) zwischen der Druckmittelquelle (17) und dem Verbraucheranschluß (P) besteht, derart, daß bei Erreichen des zweiten Grenzdruckes auch der Sekundärkreis mit dem Ablaufanschluß (T) verbunden wird.
3. Hydraulische Vorrangschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied ein Steuerkolben (8) mit einer der Rückstellfeder (9) gegenüberliegenden, als Wirkfläche dienenden Stirnfläche (11) ist, deren Rand eine Steuerkante (15) überfährt, welche bei Erreichen des ersten Grenzdruckes einen Strömungspfad von der den Steuerkolben (δ) aufnehmenden, mit der Druckmittelquelle verbundenen Bohrung (4,5) und einer mit dem Verbraucheranschluß

(R) verbundenen, die Bohrung (4) umgebenden Ringnut (14) freigibt, wobei von der Stirnfläche (11) des Steuerkolbens (8) eine innere Sackbohrung (12) ausgeht, welche über Querbohrungen (13) mit dem äußeren Mantel des Steuerkolbens (8) verbunden ist, welche Querbohrungen (13) bei Erreichen des zweiten Grenzdruckes mit einem mit dem Ablaufanschluß (T) verbundenen Raum (Bohrung 3) in Verbindung treten.
4. Hydraulische Vorrangschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die den Steuerkolben (8) aufnehmende Bohrung (4) eine koaxiale Bohrung (5) anschließt, die vom Rückschlagventil (19) verschließbar ist, wobei zwischen Steuerkolben (8) und Rückschlagventil (19) der Druckanschluß (P) bzw. eine Verbindung dazu münden.

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5. Hydraulische Vorrangschaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Ablaufanschluß (T) verbundene Raum (Bohrung 3) koaxial sich an die denste^uerk^olk^en (8) führende Bohrung (4) anschließt, die Rückstellfeder (9) aufnimmt und durch eine als Widerlager für die Rückstellfeder (9) dienende schraubbare Verschlußkappe (10) verschlossen ist.
6. Hydraulische Vorrangschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußkappe (10) mit einem als Ablaufanschluß (T) dienenden Schlauchanschluß versehen ist.
7. Hydraulische Vorrangschaltung nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (8) in an sich bekannter Weise in einem fest mit dem Druckspeicher (1) verbundenen Anschlußstück (2) angeordnet ist.

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