DE3347473A1 - Hydraulisches schaltventil mit integriertem vorrangventil - Google Patents

Description

• Hydraulisches Schaltventil mit integriertem Vorrang-
• ventil Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Schaltventil 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. BeiiiBe'trieb von Konståntmotoren 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 verbunden, dessen Druck einen gewissen Wert nichtuntereiten 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 Vorsteuerventil 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 drosselnde Zwischenstellungen verschließen kann. Die Menge es 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 Umschaltventil 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 herrschenden Drucks geregelt. Bei dieser Schaltanordnung werden sowohl die Druckwaage als auch das Umschaltventil vom jeweils erforderlichen Nutzvolumenstrom des Druckmittels durchflossen und müssen daher für diesen dimensioniert sein.
• Dies führt, abgesehen vom großen Platzbedarf, insbesondere zu hohen Leistungsverlusten.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Schaltventil zu schaffen, das raumsparend baut und dessen Leistungsverluste gering sind.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst.
• Durch die Anordnung des Umschaltventils in der Steuerleitung zwischen Vorsteuerventil und Druckwaage wird erreicht, daß dieses nicht vom Nutzvolumenstrom durchsetzt wird. Es beeinflußt vielmehr die Druckwaage und steuert somit die von dieser geregelte Verbindung zu den Zusatzverbrauchern.
• Aufgrund dieser Anordnung muß lediglich die Druckwaage für den zu den Dauer- bzw. Zusatzverbrauchern gehenden Nutzvolumenstrom dimensioniert sein.
• Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Durch die Schaltungsanordnung gemäß den Ansprüchen 2 und 3 wird erreicht, daß die Druckwaage bei zugeschalteten Dauerverbrauchern die Verbindung zu diesen entweder voll öffnet und somit die Pumpe auf deren Lastdruck hält, oder daß sie die Pumpe auf den jeweiligen aktuellen Speicherdruck androsselt, je nachdem ob dieser'gerade aufgeladen wird oder nicht. Eine Aufteilung des von der Pumpe geförderten Druckmittelstrom zwischen dem Speicher und den Zusatzverbrauchern erfolgt dabei entsprechend der Auslegung einer Mengenteilerblende.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand schematischer Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild für die erfindungsgemäße Anordnung bei druckgeregelten Systemen, und Fi.g 2 eine Erweiterung des Blockschaltbilds gemäß Fig. 1 wenn ein lastkompensiertes System vorliegt.
• In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild für ein druckgeregeltes System gezeigt, bei dem eine Pumpe 1 jeweils den zum Aufladen eines Speichers bzw. zur Versorgung der Dauerverbraucher erforderlichen Druck liefert. Leitungen, die Nutzvolumenstrom 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 Abschnitts des Kolbens in Abhängigkeit von dessen Lage verschlossen werden kann. Aus dem Druckwaagenringraum 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 ist durch eine von einer Speicherleitung 31 stromab eines Rückschlagventils 2 abzweigende Leitung 32 mit dem jeweiligen Speicherdruck beaufschlagt, während die andere Stirnseite des Vorsteuerkolbens federbelastet ist. Ein Umschaltventil 25 ist beispielsweise als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet und willkürlich zwischen zwei Schaltstellungen A und B schaltbar. Die Betätigung kann elektromagnetisch oder auf andere Arten erfolgen. 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 Mengenteilerblende 3 von einer mit der Leitung 30a verbundenen Pumpenleitung 30b abzweigt, angeschlossen. ist, während der andere (27b) an einer Leitung 35 anliegt, die zum Vorsteuerventil 20 führt und je nach der Stellung dessen Vorsteuerkolbens 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 stromauf des Rückschlagventils 2 von der zum Speicher führenden Pumpenleitung 30b abzweigt, mit dem jeweiligen in dieser Leitung herrschenden Druck beaufschlagt, während der Druckraum 22b mit einem Vorratsbehälter 4 für das Druckmittel verbunden ist und somit dessen konstanten Druck hat.
• Die Wirkungsweise dieser Anordnung wird nachstehend beschrieben.
• Falls sich das Umschaltventil in der Schaltstellung A befindet, in der der Eingang 27a mit dem Ausgang 26 verbunden ist, liegt auf beiden Seiten des Kolbens 11 der Druckwaage 10 der gleiche Druck, nämlich Pumpendruck an; der Kolben befindet sich aufgrund der Feder 13 in seiner in der Figur tiefsten Stellung und verschließt dadurch die Verbindung zwischen der Pumpe und den Dauerverbrauchern vollständig, die somit abgeschlatet sind. Der Speicher wird über die Pumpenleitung 3Db 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 die Schaltstellung B einnimmt und der Druck im Speicher innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, d. h. ausreichend ist, befindet sich der Vorsteuerkolben 21 in seinen oberen Stellungsbereich, so daß der Druckwaagenraum 12 über den Druckraum 22b, Leitung 35, Eingang 27b und Ausgang 26 des Umschaltventils, sowie Leitung 33 mit dem Vorratsbehälter 4 verbunden ist und somit niedrigen Druck hat. Der Pumpendruck in Leitung 30a kann somit den Kolben 11 der Druckwaage entgegen der Kraft der Feder 13 nach oben verschieben, wodurch die Verbindung zu den Dauer verbrauchern geöffnet ist und diese somit zugeschaltet sind. Der Pumpendruck entspricht hierbei dem Lastdruck des Dauerverbrauchers, beispielsw.eise eines Konstantmotors. Mit sinkendem Speicherdruck 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 wird und die Verbindung zum Zusatzverbraucher drosselt. Dementsprechend steigt der Pumpendruck an, was aufgrund der Verbindung des Druckraums 22a mit der Pumpenleitung 30b durch die Leitung 36 eine weitere Drosselung zur Folge hat. Dies bedeutet, daß die Druckwaage die Pumpe 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 Vorzugsmenge an Drucköl; mit der Restmenge wird die Versorgung des Dauerverbrauchers sichergestellt.
• Bei lastkompensierten Systemen wird eine 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 gesteuert, 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 Erreichen des Speichermaximaldrucks wird durch den Vorsteuerkolben des Vorsteuerventils die Leitung 35 mit Vorratsbehälterniveau verbunden, so daß die Pumpe auf den Standby-Druck zurückschwenkt. Durch die Verbindung mit der zu den Dauerverbrauchern führenden Speiseleitung steuert die Schalteinheit 40 den jeweiligen, diesen Verbrauchern entsprechenden Lastdruck der Pumpe.
• Offenbart ist ein hydraulisches Schaltventil mit integriertem Vorrangventil für ein druckgeregeltes bzw. lastkompensiertes System, das eine Druckwaage, ein Umschaltventil sowie ein Vorsteuerventil umfaßt. Es dient dazu, eine Versorgung durch eine Druckmittelquelle von Dauerverbrauchern und von einem Speicher, an dem vorrangige Verbraucher angeschlossen sind, so zu regeln, daß sich er Druck im Speicher ständig innerhalb eines gewissen vorgegebenen Bereichs befindet und seinen Minimalwert nicht unterschreitet.
• Das Unschaltventil ist hierbei in einer vom Vorsteuerventil zur Druckwaage führenden Steuerleitung angeordnet und kann durch willkürliche Betätigung die Dauerverbraucher zu- oder abschalten. Hierbei ist lediglich die Druckwaage vom Nutzvolumenstrom zu den Dauerverbrauchern durchströmt und für diesen dimensioniert. Das Umschaltventil steuert hierbei die Druckwaage so, daß entsprechend seiner Schaltstellung an dieser entweder Pumpendruck anliegt, wobei dies gleichbedeutend mit abgeschalteten Dauerverbrauchern ist, oder daß an der Druckwaage ein durch das Vorsteuerventil bestimmter Druck anliegt, der eine Drosselung oder sogar vollständige Sperrungen der Verbindung zu den Dauerverbrauchern bewirkt. Dieser bestimmte Druck wird durch das Vorsteuerventil, an dem Speicherdruck anliegt, so festgelegt, daß sich eine Drosselung einstellt, die den Pumpendruck auf den jeweiligen Speicherdruck steigert, so daß dieser aufgeladen werden kann. Bei Erreichen des Druckmaximums im Speicher wird die Steuerleitung durch das Vorsteuerventil mit dem Niveau des Vorratsbehälters verbunden, so daß der Druck in der Druckwaage abfällt und die Verbindung zu den Dauerverbrauchern wieder vollständig geöffnet ist.

Claims (3)

1. Patentansprüche Clj) Hydraulisches Schaltventil mit integriertem Vorrangsventil zur selbsttätigen Steuerung einer \iBrbindng einer Druckmittelquelle vorzugsweise mit einem Speicher oder mit Dauerverbrauchern, mit einer Druckwaage, mit einem Vorsteuerventil, das durch eine Steuerleitung die Druckwaage beeinflußt, die ihrerseits die Verbindung zwischen Druckmittelquelle und Dauerverbrauchern steuert, und mit einem willkürlich betätigbaren Umschaltventil, das die Dauerverbraucher zu- oder abschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (25) in der Steuerleitung (33, 35) zwischen Vorsteuerventil (20) und Druckwaage (10) angeordnet ist.
2. 2. Hydraulisches Schaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (25) ein 3/2-Wege-Ventil ist und an die Druckwaage (10) entweder Pumpendruck oder den Druck der mit dem Vorsteuerventil (20) verbundenen Steuerleitung (33, 35) anlegt, die je nach Stellung eines Vorsteuerkolbens (21) des Vorsteuerventils dem Druck von einem von zwei Druckräumen (22a, 22b) des Vorsteuerventils unterliegt.
3. 3. Hydraulisches Schaltventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Druckraum (22b) des Vorsteuerventils mit einem Vorratsbehälter (4) verbunden ist, und daß der andere Druckraum (22a) mit einer zum Aufladen des Speichers dienenden Pumpenleitung (30b) verbunden ist.