AT390305B - Hydraulische steuereinheit - Google Patents

Description

Nr. 390 305

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinheit, insbesonders für die Schaltung eines Bootswendegetriebes, mit einer aus einem Tank in ein Arbeitsdruck-System fördernden Pumpeinheit, einer schaltbaren Drehschieberkombination, über welche zwei zu steuernde Anschlüsse entweder mit dem Arbeitsdruck-System oder mit dem Tank verbindbar sind, und einem Arbeitsdruck-Begrenzungsventil, dessen Federraum mit dem Hydraulikkreis außerhalb des Arbeitsdruck-Systems und mit dem Tank verbunden ist und dem auf der Abflußseite ein Kühler, zumindest eine SchmiersteUe und ein Schmierdruck-Begrenzungsventil nachgeschaltet sind.

Derartige Einheiten sind bekannt und ermöglichen - auch in anderen Zusammenhängen als bei dem angeführten Bootswendegetriebe - eine einfache und leichte Umschaltung zwischen zwei bzw. drei Schaltstellungen; in den funktionell äußeren Schaltstellungen ist abwechselnd einer der zu steuernden Anschlüsse mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt und der jeweils andere mit dem Tank verbunden, in einer Mittelstellung können beide bzw. auch nur einer der zu steuernden Anschlüsse gemeinsam mit dem Tank verbunden sein, sodaß sich beispielsweise im Zusammenhang mit dem angeführten Bootswendegetriebe eine Leerlaufstellung realisieren läßt, in der der Antriebsmotor vom Propeller getrennt ist und von diesem unabhängig abgestellt bzw. angelassen werden kann.

Bei einer bekannten Einheit der genannten Art ist der Federraum des Arbeitsdruck-Begrenzungsventils mit der von diesem zu dem den Schmierstellen vorgeschalteten Kühler führenden Hydraulikleitung verbunden, von welcher gleichzeitig auch der Anschluß für das Schmierdruck-Begrenzungsventil abzweigt, welches bei Überschreitung des an ihm eingestellten Druckes frei in den Tank bzw. einem damit verbundenen Raum abspritzt. Damit ergibt sich unmittelbar der Nachteil, daß insbesonders bei einer direkt mit einer zu schmierenden Maschine oder dergleichen drehzahlgekoppelten Pumpeinheit bei höheren Drehzahlen derselben eine große Menge des Hydrauliköles bereits vor dem Durchlauf durch den Kühler ständig über das Schmierdruck-Begrenzungsventil abgesteuert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydraulische Steuereinheit der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der angeführte Nachteil der bekannten Anordnung vermieden und insbesonders sichergestellt wird, daß die unter Umgehung des Kühlers erfolgende frühzeitige Absteuerung eines großen Teils des umlaufenden Hydraulikmediums in den Tank mit einfachen Mitteln und ohne Inkaufnahme zusätzlicher bzw. anderer Nachteile abgestellt wird.

Denkbar wäre in diesem Zusammenhang zwar, die Abzweigung zum Schmierdruck-Begrenzungsventil einfach in die Leitung nach dem Kühler und vor den Schmierstellen einzusetzen, da damit auf alle Fälle das gesamte am Arbeitsdruck-Begrenzungsventil abgesteuerte Hydraulikmedium durch den Kühler muß. Damit würde sich aber unmittelbar der gravierende Nachteil ergeben, daß der Druck im Federraum des Arbeitsdruck-Begrenzungsventils, der ja den eigentlichen Arbeitsdruck der Steuereinheit wesentlich beeinflußt, vom Gegendruck des Kühlerkreislaufs und vom Schmierdruck abhängig wird, die ihrerseits temperatur- bzw. viskositätsäbhängig und damit durchflußmengenabhängig sind, sodaß bei niedrigen und hohen Temperaturen sowie bei niedrigen und hohen Pumpendrehzahlen sich sehr unterschiedliche Arbeitsdrücke entwickeln könnten.

Die vorliegende Erfindung löst nun die gestellte Aufgabe unter Vermeidung auch des zuletzt angesprochenen Nachteils dadurch, daß der Federraum des Arbeitsdruck-Begrenzungsventils unter Umgehung des Schmierdruck-Begrenzungsventils unmittelbar mit dem Tank verbunden ist und dessen Druckniveau aufweist, und daß das Schmierdruck-Begrenzungsventil zwischen Kühler und Schmierstelle eingeschaltet ist Der Druck im Federraum des Arbeitsdruck-Begrenzungsventils ist damit auf sehr einfache Weise von den genannten Einflüssen unabhängig geworden - der Tankinhalt ist bei den üblichen Anwendungen derartiger Steuereinheiten auf Atmosphärendruck, dessen Schwankungen im vorliegenden Zusammenhang vernachlässigbar sind. Es ist also mit der erfindungsgemäßen Ausbildung sichergestellt, daß die gesamte vom Arbeitsdruck-Begrenzungsventil für das Schmierdruck-System abgesteuerte Menge an Hydraulikmedium vor der Abzweigung zum Schmierdruck-Begrenzungsventil durch den Kühler geht, ohne daß dadurch Rückwirkungen auf den Arbeitsdruck selbst auffreten können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei ein schematisches Schaltbild einer hydraulischen Steuereinheit nach dem Stande der Technik, Fig. 2 eine entsprechende Einheit nach der vorliegenden Erfindung, Fig. 3 einen Querschnitt durch ein konkretes anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgeführten Steuereinheit und Fig. 4 die Drehschieberkombination aus Fig. 3 in etwas vergrößertem Maßstab.

Die dem Stande der Technik zuzurechnende hydraulische Steuereinheit gemäß dem schematischen Schaltbild nach Fig. 1 dient beispielsweise zur Schaltung bzw. Umsteuerung eines nicht weiter dargestellten Bootswendegetriebes, welches über Anschlüsse (A) und (B) angeschlossene Kupplungen für die beiden möglichen Drehrichtungen eines Schiffspropellers aufweist Der Aufbau bzw. die Beschreibung der Konstruktion eines derartigen Bootswendegetriebes ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung belanglos und soll daher unterbleiben - die hydraulische Steuereinheit gemäß Fig. 1 bzw. auch die erfindungsgemäße Ausführung gemäß Fig. 2 ist überdies auch für andere Steuerungs- bzw. Schaltungsaufgaben verwendbar.

Eine über eine Welle (1) angetriebene Pumpeinheit (2) fördert über eine Saugleitung (3) mit vorgeschaltetem Filter (4) Hydrauliköl bzw. -medium aus einem Tank (5) in ein Arbeitsdruck-System, das allgemein mit (6) bezeichnet ist. Mittels einer über einen Hebel (7) schaltbaren Drehschieberkombination (3) -2-

Nr. 390 305 sind die zu steuernden Anschlüsse (A) und (B) entweder über die Leitung (9) mit dem Arbeitsdruck-System (6) oder über die Leitung (10) mit dem Tank (5) verbindbar.

Dem Arbeitsdruck-System (6) ist ein Arbeitsdruck-Begrenzungsventil (11) zugeordnet, welches bei Überschreitung eines einstellbaren Druckes in bekannter Weise Hydraulikmedium über eine Leitung (12) absteuert. Der Federraum des Begrenzungsventils (11) ist über eine Leitung (13) einerseits mit der zum Kühler (14) führenden Leitung (12) und andererseits mit einem Schmierdruckbegrenzungsventil (15) verbunden, dessen Abfluß (16) in die zum Tank (5) führende Leitung mündet und welches zur Begrenzung bzw. Konstanthaltung des Schmierdruckes in der zum Kühler (14) bzw. zu den nachfolgenden Schmierstellen (17) führenden Leitung (12) dient

Der Vollständigkeit halber ist auch auf eine Bypassleitung (18) mit einer Grundschmierdrossel (19) zu verweisen, welche auch bei unterhalb des Absteuerdnickes des Begrenzungsventils (11) liegendem Arbeitsdnick eine gewisse Schmierung der Schmierstellen (17) sicherstellt. Mit (20) ist schließlich noch eine mögliche Meßstelle für den Arbeitsdruck bezeichnet

In der in Fig. 1 dargestellten Mittelstellung des Drehschiebers (8) sind die beiden Anschlüsse (A) und (B) über die Leitung (10) mit dem Tank (5) verbunden bzw. liegen auf dem Druckniveau desselben, sodaß beispielsweise bei der Verwendung an einem Bootswendegetriebe beide Kupplungen unbetätigt wären, was dem Leerlaufzustand der Propellerwelle entspricht Bei Verstellung des Drehschiebers (8) in eine seiner jeweils links und rechts angedeuteten Endstellungen wird entweder der Anschluß (A) oder der Anschluß (B) mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt - der jeweils andere Anschluß liegt wiederum über die Leitung (10) auf dem Druckniveau des Tanks (5).

Die Welle (1) der Pumpeinheit (2) wird bei der genannten Verweridung zur Schaltung eines Bootswendegetriebes unmittelbar bzw. über eine Getriebewelle oder dergleichen vom Antriebsmotor aus angetrieben, womit die Förderleistung der Pumpeinheit direkt mit der Drehzahl des Antriebsmotors gekoppelt ist. Damit ergibt sich im Zusammenhang mit der oben bereits angesprochenen Verbindung des Abflusses des Arbeitsdruck-Begrenzungsventiles (11) mit dem Schmierdruck-Begrenzungsventil (15) unmittelbar der Nachteil, daß insbesonders bei hohen Drehzahlen des Antriebsmotors und damit großer Förderleistung der Pumpeinheit (2) ein sehr großer Anteil von am Begrenzungsventil (11) abgesteuertem Hydraulikmedium bereits vor dem Kühler (14) über das Begrenzungsventil (15) in den Tank (5) abgesteuert wird. Weiters ergeben sich auch gewisse Einflüsse auf den Druck im Arbeitsdruck-System (6), da der Gegendruck im Federraum des Begrenzungsventils (11) von Rückwirkungen der Durchströmung des Kühlers (14) zumindest zu einem gewissen Teil abhängig ist.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung nach Fig. 2 - in der gleiche bzw. von der Funktion her gleiche Teile auch mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen sind · werden nun die angesprochenen Nachteile auf sehr einfache und wirkungsvolle Weise dadurch gelöst, daß die vom Federraum des Arbeitsdruck-Begrenzungsventils (11) kommende Leitung (13') mit'der zum Tank (5) führenden Leitung (10) verbunden wird, womit der Gegendruck im Federraum des Begrenzungsventils (11) von der Rückwirkung des Kühlers (14) bzw. der Schmierstellen (17) und der zugehörigen Leitungen entkoppelt ist. Weiters wird das Schmierdruck-Begrenzungsventil (15) erst nach den Durchfluß des Kühlers (14) vorgesehen, sodaß die gesamte Menge des am Begrenzungsventil (11) abgesteuerten Hydraulikmediums den Kühler (14) durchfließen muß. Es wird also durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung nach Fig. 2 auf sehr einfache Weise erreicht, daß das zu Schmierzwecken am Arbeitsdruck-Begrenzungsventil (11) abgesteuerte Hydraulikmedium in seiner Gesamtheit den Kühler (14) passiert, ohne daß damit unerwünschte Rückwirkungen auf den Druck des Hydraulikmediums im eigentlichen Arbeitsdruck-System aufireten können.

Bezüglich der weiteren Merkmale und der Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Schaltung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen.

Die konkret dargestellte hydraulische Steuereinheit nach Fig. 3 weist an einer Welle (1) (hier und im folgenden werden wiederum für funktionell den Schaltungselementen nach den Fig. 1 bzw. 2 entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in den beiden genannten Figuren verwendet - auch bezüglich des Auf baus und der Funktion der in den Fig. 3 und 4 dargestellten und im folgenden besprochenen Anordnung wird ergänzend wieder auf die obigen Ausführungen zu den Fig. 1 und 2 verwiesen) die hier von einer Innenzahnradpumpe (21) gebildete Pumpeinheit (2) auf, die über eine Verbindungsöffnung (22) Druckmedium in den offenen Innenraum (23) des Steuerteils (24) der Drehschieberkombination (8) fördert. Über Bohrungen (26) im Druckbegrenzergehäuse (27) (siehe auch Fig. 4) ist der über ein Federteller (28) von einer Ventilfeder (29) in axialer Richtung belastete Begrenzerkolben (25) an einer Schulterfläche (30) mit dem in der Verbindungsöffnung (22) herrschenden Druck beaufschlagt - die in Fig. 4 rechtsseitig dargestellte Endführung (31) des Begrenzerkolbens (25) muß dazu natürlich entsprechende Durchgangsschlitze oder dergleichen aufweisen. Sobald der Druck des von der Pumpeinheit (2) geförderten Hydraulikmediums an der Seite der Schulterfläche (30) einen über die Stärke der Ventilfeder (29) bzw. die Größe der Schulterfläche (30) vorbestimmten Wert übersteigt, bewegt sich der Begrenzerkolben (25) in der Darstellung gemäß Fig. 4 nach links, womit über den Auslaß (32) (bzw. die Leitung (12) in Fig. 2) zum hier nicht dargestellten Kühler hin abgesteuert wird. Der Federraum (33) ist über eine Öffnung (34) (bzw. die Leitungen (13’) und (10) in Fig. 2) auf hier nicht dargestellte Weise mit dem Gesamtsystem bzw. mit dem Tank verbunden, sodaß der von der Seite des Federtellers (28) her auf den Begrenzerkolben (25) wirkende Gegendruck unabhängig von Rückwirkungen -3-

Claims (2)

1. Nr. 390 305 der zu Fig. 1 beschriebenen Art ist Das Schmierdruck-Begrenzungsventil ist in Fig. 4 an der in der Darstellung linken Seite der Drehschieberkombination (8) eingebaut, jedoch weder in Fig. 4 noch in Fig. 3 näher ersichtlich. Es befindet sich außerhalb der Schnittebene der Fig. 3 in dem mit (42) bezeichneten Raum an der Oberseite der Einheit. In der aus Fig. 3 ersichtlichen Schaltstellung des Drehschiebers (8) sind die beiden Anschlüsse (A) und (B) über einen Umfangsschlitz (35), der in axialer Richtung auf nicht dargestellte Weise bis zu dem die Öffnung (34) umgebenden Ringraum durchgeht, mit dem Tank verbunden, wodurch diese Schaltstellung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Mittelstellung entspricht. Bei Verdrehung des Drehschiebers (8) bzw. des Steuerteils (24) (gemäß Fig. 3 in oder gegen den Uhrzeigersinn) wird einer der beiden Anschlüsse (A) bzw. (B) mit dem Innenraum (23) und damit dem Arbeitsdruck-System verbunden, während der jeweils andere Anschluß mit dem Tank verbunden bleibt. Über Ringräume (36), (37) bzw. von diesen aus durch die Welle (1) nach links (in der Darstellung nach Fig. 3) herausgeführte Axialbohrungen werden die jeweiligen Schaltbefehle durch die drehende Welle (1) zu den nicht dargestellten zu steuernden Einheiten, beispielsweise den Kupplungen des Bootswendegetriebes, übertragen. In Fig. 3 ist auf der Oberseite noch ein senkrecht auf das Ende des Druckbegrenzergehäuses (27) bzw. eine dort angebrachte Markierung oder dergleichen wirkender bzw. ansprechender Tastschalter (38) mit einem entsprechenden Anschluß (39) zu ersehen. Dieser dient zur Feststellung bzw. Weitermeldung zumindest einer der Schaltstellungen des Drehschiebers, normalerweise der Neutral- bzw. Mittelstellung. 90 Grad versetzt zur Anordnung des Tastschalters (38) ist auf der rechten Seite in Fig. 3 die Anordnung einer federbelasteten Rastkugel (40) zu erkennen, die in Zusammenwirkung mit entsprechend ausgebildeten Rasten beispielsweise an dem in Fig. 4 rechts außen dargestellten Kappenteil (41) des Druckbegrenzer-Gehäuses (27) die Einstellung und Beibehaltung definierter Schaltstellungen des Drehschiebers erleichtert. Das Druckbegrenzer-Gehäuse (27) sowie auch der Begrenzerkolben (25) kann beispielsweise aus Stahl bestehen, die übrigen Gehäuseteile der Drehschieberkombination (8) gemäß Fig. 4 können aus weniger widerstandsfähigem und leichter zu bearbeitendem Material wie etwa Aluminium oder Leichtmetall-Druckguß bestehen. PATENTANSPRUCH Hydraulische Steuereinheit, insbesondere für die Schaltung eines Bootswendegetriebes, mit einer aus einem Tank in ein Arbeitsdruck-System fördernden Pumpeinheit, einer schaltbaren Drehschieberkombination, über welche zwei zu steuernde Anschlüsse entweder mit dem Arbeitsdruck-System oder mit dem Tank verbindbar sind, und einem Arbeitsdruck-Begrenzungsventil, dessen Federraum mit dem Hydraulikkreis außerhalb des Arbeitsdruck-Systems und mit dem Tank verbunden ist und dem auf der Abflußseite ein Kühler, zumindest eine Schmierstelle und ein Schmierdruck-Begrenzungsventil nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Federraum (33) des Arbeitsdruck-Begrenzungsventils (11) unter Umgehung des Schmierdruck-Begrenzungsventils (15) unmittelbar mit dem Tank (5) verbunden ist und dessen Druckniveau aufweist, und daß das Schmierdruck-Begrenzungsventil (15) zwischen Kühler (14) und Schmieretelle (17) eingeschaltet ist. Hiezu
2. 2 Blatt Zeichnungen -4-