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Die
Erfindung betrifft eine Druckabschneidungsventileinheit mit einem
Wechselventil.
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In
hydraulischen Kreisläufen,
in denen durch eine Hydropumpe ein Verbraucher angetrieben wird, kann
es vorkommen, dass das eingestellte Fördervolumen der Pumpe das Schluckvolumen
des Verbrauchers übersteigt.
Eine solche Situation entsteht beispielsweise dann, wenn der entsprechende
Verbraucher blockiert wird, und daher kein Druckmittel mehr aufnehmen
kann. Die angetriebene Hydropumpe fördert dennoch weiterhin entsprechend
ihrem eingestellten Fördervolumen
in die förderseitige
Arbeitsleitung, in der dementsprechend der Druck ansteigt.
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Das
eingestellte Fördervolumen
der Hydropumpe ist abhängig
von einem Steuerdruck, so dass eine Reduzierung des Steuerdrucks
zu einer Reduzierung des von der Pumpe geförderten Volumens führt. Die
Folge ist ein Absinken des förderseitigen Arbeitsleitungsdrucks.
Eine Ventileinheit, die zur Begrenzung des Steuerdrucks vorgesehen
ist, ist beispielsweise aus der
DE 195 12 143 C1 bekannt. Die dort vorgeschlagene
Druckabschneidungsventileinheit weist ein Druckabschneidungsventil
auf, welches in einer Bohrung gemeinsam mit einem Wechselventil
angeordnet ist.
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Übersteigt
der an einer Messfläche
des Druckabschneidungsventils anliegende Druck einen bestimmten,
einstellbaren Grenzwert, so öffnet
das Druckabschneidungsventil eine Verbindung zwischen der Steuerdruckleitung
und einem Tankvolumen. Der verfügbare
Steuerdruck wird somit mit zunehmender Öffnung auf das Niveau des Tankdrucks abgesenkt
und die Hydropumpe in Richtung eines kleiner werdenden Fördervolumens
verstellt. Über das
Wechselventil wird der entsprechenden Messfläche des Druckabschneidungsventils
jeweils der größere der
in den beiden Arbeitsleitungen herrschenden Drücke zugeführt. Hierzu weist das Wechselventil
einen Ventilkolben auf, der permanent frei beweglich ist.
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Die
vorgeschlagene Druckabschneidungsventileinheit hat den Nachteil,
dass das Druckabschneidungsventil an der Seite der Messfläche permanent
entweder mit der einen oder mit der anderen Arbeitsleitung verbunden
ist. Es wird dagegen keine Möglichkeit
geschaffen, eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsleitungen
zu schaffen. Es muss daher für
den Fall beispielsweise eines Abschleppvorgangs eines Fahrzeugs,
bei dem durch einen Hydromotor Druckmittel in dem Kreislauf gefördert wird, eine
Verbindung zwischen den beiden Arbeitsleitungen geschaffen werden,
um den Abschleppvorgang zu ermöglichen.
Ohne eine solche Verbindung würde sich
der Hydromotor über
die Arbeitsleitungen an der Hydropumpe abstützen und ein Abschleppen wäre nicht
möglich.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Druckabschneidungsventileinheit
sowie einen hydraulischen Kreislauf zu schaffen, bei dem die beiden Arbeitsleitungen über ein
in die Druckabschneidungsventileinheit integriertes Wechselventil
miteinander verbindbar sind.
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Die
Aufgabe wird durch eine Druckabschneidungsventileinheit mit den
Merkmalen gemäß Anspruch
1 bzw. durch den hydraulischen Kreislauf mit den Merkmalen gemäß Anspruch
10 gelöst.
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Um
den Steuerdruck beim Auftreten zu großer Drücke in den Arbeitsleitungen
reduzieren zu können,
weist die erfindungsgemäße Druckabschneidungsventileinheit
ein Wechselventil auf, durch das eine Messfläche des Druckabschneidungsventils
entweder mit der einen oder der anderen Arbeitsleitung verbunden
ist. Auf das Druckabschneidungsventil wirkt daher jeweils der höhere der in
den beiden Arbeitsleitungen herrschenden Drücke. Zusätzlich zu dieser ausschließlich aufgrund
der Druckverhältnisse eingestellten
Position des Wechselventils ist eine weitere, arretierbare Position
vorgesehen. In einer solchen arretierten Position, die zwischen
den beiden Endpositionen liegt, werden die beiden Eingangsanschlüsse des
Wechselventils miteinander verbunden. Damit ist über das Wechselventil der Druckabschneidungsventileinheit
ein hydraulischer Kurzschluss des hydraulischen Kreislaufs möglich.
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In
dem vorstehend bereits beschriebenen Fall, dass aufgrund eines Defekts,
z. B. einer Antriebsmaschine, das Fahrzeug bei stehendem Antriebsmotor
abgeschleppt werden muss, kann nun das von dem Hydromotor in den
Kreislauf hineingepumpte Druckmittel ohne durch die Hydropumpe strömen zu müssen im
Kreis gepumpt werden.
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In
den Unteransprüchen
sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Druckabschneidungsventileinheit
ausgeführt.
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Die
Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird
anhand der nachfolgenden Beschreibung detailliert erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
hydraulischen Kreislauf mit einer erfindungsgemäßen Druckabschneidungsventileinheit;
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2 ein
Ausführungsbeispiel
einer konstruktiven Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Druckabschneidungsventileinheit;
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3 eine
vergrößerte Darstellung
im Ausschnitt III der 2 in einer nicht arretierten
Position; und
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4 eine
vergrößerte Darstellung
im Ausschnitt IV der 2 in einer arretierten Position.
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Bevor
auf ein konstruktiv ausgeführtes
Beispiel einer erfindungsgemäßen Druckabschneidungsventileinheit
eingegangen wird, soll zunächst ein
Beispiel für
einen erfindungsgemäßen hydraulischen
Kreislauf erläutert
werden. In einem hydraulischen Kreislauf 1 der 1 ist
eine Hydropumpe 2 mit einem Hydromotor 3 verbunden.
Die Hydropumpe 2 ist verstellbar ausgeführt und mit dem Hydromotor 3 über eine
erste Arbeitsleitung 4 sowie eine zweite Arbeitsleitung 5 verbunden.
Die Hydropumpe 2 bildet mit der ersten Arbeitsleitung 4,
der zweiten Arbeitsleitung 5 und dem daran angeschlossenen
Hydromotor 3 einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf
aus. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die Hydropumpe 2 sowie der Hydromotor 3 vorzugsweise
als hydrostatische Axialkolbenmaschinen ausgebildet. Die Hydropumpe 2 ist
verstellbar und zum Fördern
von Druckmittel in zwei Richtungen vorgesehen. Dagegen ist der Hydromotor 3 in
seinem Schluckvolumen festeingestellt als sog. Konstantmotor ausgeführt.
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Der
hydraulische Kreislauf 1 ist beispielsweise für einen
Fahrzeugantrieb einer mobilen Arbeitsmaschine vorgesehen. Hierzu
wird die Hydropumpe 2 über
eine Antriebswelle 6 mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor
verbunden. Der nicht dargestellte Antriebsmotor ist üblicherweise
eine Dieselmaschine des mobilen Arbeitsgeräts. Der Hydromotor 3 ist
seinerseits über
eine Abtriebswelle 7 mit dem Fahrzeugantrieb verbunden.
In dem einfachen dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich
ein Hydromotor 3 vorgesehen, der über die Abtriebswelle 7 z.B.
mit einem nachgeschalteten mechanischen Getriebe verbunden sein
kann.
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Zusätzlich zu
der Hydropumpe 2, die in dem geschlossenen hydraulischen
Kreislauf 1 arbeitet, ist, ebenfalls mit der Antriebswelle 6 verbunden,
eine Speisepumpe 8 vorgesehen. Die Speisepumpe 8 ist zum
Fördern
von Druckmittel in lediglich einer Richtung vorgesehen. Die Speisepumpe 8 saugt über eine
Saugleitung 9 aus einem Tankvolumen 10 Druckmittel
an und fördert
es in eine Speiseleitung 11.
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Während der
Inbetriebnahme des hydraulischen Kreislaufs 1 sind die
Arbeitsleitungen 4 und 5 weitgehend drucklos.
Zum Einspeisen von Druckmittel in das System ist die Speiseleitung 11 mit
einer Verbindungsleitung 13 verbunden. Die Verbindungsleitung 13 verbindet
ihrerseits die erste Arbeitsleitung 4 mit der zweiten Arbeitsleitung 5.
In der Verbindungsleitung 13 ist zwischen der Ausmündung der Speiseleitung 11 in
die Verbindungsleitung 13 und der ersten Arbeitsleitung 4 eine
erste Speiseventileinheit 14 angeordnet. Entsprechend ist
zwischen der Ausmündung
der Speiseleitung 11 in die Verbindungsleitung 13 und
der zweiten Arbeitsleitung 5 eine zweite Speiseventileinheit 15 angeordnet.
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Da
sich die erste Speiseventileinheit 14 und die zweite Speiseventileinheit 15 in
ihrem Aufbau entsprechen, wird nachfolgend lediglich die erste Speiseventileinheit 14 detailliert
beschrieben. Die erste Speiseventileinheit 14 umfasst ein
Druckbegrenzungsventil 16, welches von einer Feder 17 in
einer geschlossenen Position gehalten wird. Entgegen der Kraft der
Feder 17 wirkt auf das Druckbegrenzungsventil 16 der
in der ersten Arbeitsleitung 4 herrschende Druck. Übersteigt
dieser Druck in der Arbeitsleitung 4 den durch die vorzugsweise
einstellbar ausgeführte
Feder 17 festgelegten Schwellwert, so gibt das Druckbegrenzungsventil 16 in
der Verbindungsleitung 13 eine durchströmbare Verbindung frei.
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Neben
dem Druckbegrenzungsventil 16 weist die erste Speiseventileinheit 14 ein
Rückschlagventil 18 auf.
Das Rückschlagventil 18 ist
in einer Umgehungsleitung 19 ausgebildet und öffnet in Richtung
auf die erste Arbeitsleitung 4 hin. Unter Umgehung des
Druckbegrenzungsventils 16 kann daher, solange der Druck
in der Speiseleitung 11 höher ist als in der ersten Arbeitsleitung 4, über das Rückschlagventil 18 und
die Umgehungsleitung 19 Druckmittel in die erste Arbeitsleitung 4 gefördert werden.
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Die
zweite Speiseventileinheit 15 ist entsprechend aufgebaut
und erlaubt damit ein Befüllen
der zweiten Arbeitsleitung 5. Gleichzeitig sind über die erste
Speiseventileinheit 14 bzw. die zweite Speiseventileinheit 15 die
erste Arbeitsleitung 4 bzw. die zweite Arbeitsleitung 5 gegen
einen kritischen Druckanstieg in den Arbeitsleitungen 4 bzw. 5 geschützt. In
diesem Fall öffnet
das jeweilige Druckbegrenzungsventil der ersten bzw. zweiten Speiseventileinheit 14 bzw. 15 und
entspannt den kritischen Druck der jeweiligen Arbeitsleitung 4 bzw. 5 in
die Verbindungsleitung 13.
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Zur
Absicherung des Speisesystems gegen zu hohe Drücke ist die Verbindungsleitung 13 mit
einem Speisedruckbegrenzungsventil 20 verbunden. Übersteigt
der in der Verbindungsleitung 13 herrschende Druck einen über das
Speisedruckbegrenzungsventil 20 einstellbaren Grenzwert,
so öffnet
das Speisedruckbegrenzungsventil 20 und entspannt die Verbindungsleitung 13 in
das Tankvolumen 10. Gleichzeitig wird über das Speisedruckbegrenzungsventil 20 der
maximale Speisedruck, der durch die Speisepumpe 8 erzeugt
wird, begrenzt. Da die Speisepumpe 8 als Konstantpumpe
ausgeführt
ist, nimmt die von der Speisepumpe 8 geförderte Flüssigkeitsmenge
mit der Drehzahl des nicht dargestellten Antriebsmotors zu. Mittels
des Speisedruckbegrenzungsventils 20 wird in dem Speisesystem,
von dem in der 1 lediglich die Speiseleitung 11 dargestellt ist,
auf einem konstanten Niveau gehalten.
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Zur
Verstellung der Förderrichtung
und des Fördervolumens
der Hydropumpe 2 ist eine Verstellvorrichtung 21 vorgesehen.
Die Verstellvorrichtung 21 umfasst einen Stellkolben 22,
dessen Position über
ein Gestänge 23 auf
die Stelleinrichtung der Hydropumpe 2 übertragen wird. Die Position
des Gestänges 23 wirkt über eine
Koppelstange 24 zurück auf
ein Regelventil 25.
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Der
Stellkolben 22 der Verstellvorrichtung 21 ist
in einem Zylinder angeordnet. In Abhängigkeit von den auf den beiden
Seiten des Stellkolbens 22 wirkenden Kräften bewegt sich der Stellkolben 22 in
der 1 entweder nach rechts oder nach links. Hierzu wird
der Stellkolben 22 über
das Regelventil 25 aus einer Steuerdruckleitung 26 mit
einem Steuerdruck beaufschlagt. Gleichzeitig wird die entgegengerichtete
Fläche
des Stellkolbens 22 mit einem niedrigeren Druck beaufschlagt,
indem das dort wirkende Druckmittel über eine Entspannungsleitung 29 in
das Tankvolumen 10 abgeführt wird. Der Stellkolben 22 teilt hierzu
den Zylinder der Verstellvorrichtung 21 in einen ersten
Stelldruckraum 30 und einen zweiten Stelldruckraum 31.
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In
einer ersten Endposition des Regelventils 25 ist der erste
Stelldruckraum 30 mit der Steuerdruckleitung 26 verbunden.
Gleichzeitig ist der zweite Stelldruckraum 31 über die
Entspannungsleitung 29 mit dem Tankvolumen 10 verbunden.
Durch die unterschiedlichen Druckverhältnisse wird der Stellkolben 22 in
der 1 nach rechts verstellt. Die Stellbewegung wird über die
Koppelstange 24 auf das Regelventil 25 zurückgekoppelt,
das daraufhin der Stellbewegung entgegenregelt. In dem beschriebenen Beispiel
wird also das Regelventil 25 in Richtung seiner zweiten
Endposition verstellt, in der der erste Stelldruckraum 30 zunehmend
mit dem Tankvolumen 10 verbunden wird, wohingegen der zweite
Stelldruckraum 31 zunehmend mit der Steuerdruckleitung 26 verbunden
wird. In Abhängigkeit
von der Höhe des
Steuerdrucks stellt sich damit ein Gleichgewichtszustand ein, mit
dem die Hydropumpe 2 in jeder beliebigen Stellung betrieben
werden kann.
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Als
maximaler Druck in der Steuerdruckleitung 26 kann der Speisedruck
verwendet werden, der in der Speiseleitung 11 anliegt und
der über
eine Speisezweigleitung 33 und ein Druckabschneidungsventil 35 der
Steuerdruckleitung 26 zugeführt wird. Zum Betätigen des
Regelventils 25 wird das Regelventil 25 durch
zwei Elektromagnete in Richtung seiner ersten oder zweiten Endposition
mit einer Kraft beaufschlagt. Liegt an den beiden Elektromagneten kein
Signal an, so wird das Regelventil 25 durch zwei Zentrierfedern
zurück
in seiner Neutrallage gebracht, in der alle vier Anschlüsse des
Regelventils 25 gedrosselt miteinander verbunden sind.
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Kommt
es zu einem Blockieren oder starkem Abbremsen des Hydromotors 3,
so ist ein starker Anstieg in der förderseitigen Arbeitsleitung 4 oder 5 die Folge.
In einem solchen Fall muß unabhängig von den
an den Elektromagneten anliegenden Steuersignalen eine Verstellung
der Hydropumpe 2 in Richtung minimalen Fördervolumens
möglich
sein. Hierzu ist in dem hydraulischen Kreislauf 1 eine
Druckabschneidungsventileinheit 34 vorgesehen.
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Die
Druckabschneidungsventileinheit 34 umfasst das Druckabschneidungsventil 35 und
ein Wechselventil 36. Das Wechselventil 36 ist über eine erste
Eingangsleitung 37 und eine zweite Eingangsleitung 38 mit
der ersten Arbeitsleitung 4 bzw. der zweiten Arbeitsleitung 5 verbunden.
Die erste Eingangsleitung 37 mündet an dem Wechselventil 36 an einem
ersten Eingangsanschluß 39 aus.
Entsprechend mündet
die zweite Eingangsleitung 38 an einem zweiten Eingangsanschluß 40 des
Wechselventils 36 aus.
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In
Abhängigkeit
von den Druckverhältnissen in
der ersten Arbeitsleitung 4 und der zweiten Arbeitsleitung 5 wird
der jeweils höhere
Druck einem Ausgang 41 des Wechselventils 36 zugeführt. Der
Ausgang 41 ist über
eine Ausgangsleitung 42 mit einer Messfläche 43 des
Druckabschneidungsventils 35 verbunden. Der an der Messfläche 43 wirkende Druck übt auf das
Druckabschneidungsventil 35 eine hydraulische Kraft aus,
die einer Druckabschneidungsventilfeder 44 entgegenwirkt.
Die Druckabschneidungsventilfeder 44 beaufschlagt das Druckabschneidungsventil 35 in
Richtung seiner Ruheposition, in der die Steuerdruckleitung 26 mit
der Speiseleitung 11 verbunden ist. Damit kann über die Druckabschneidungsventilfeder 44,
die vorzugsweise einstellbar ausgeführt ist, ein Öffnungsdruck
des Druckabschneidungsventils 35 eingestellt werden. Überschreitet
also der Druck in einer der beiden Arbeitsleitungen 4 oder 5 den
so eingestellten Grenzwert, so öffnet
das Druckabschneidungsventil 35 und gibt eine durchströmbare Verbindung
von der Steuerdruckleitung 26 zu dem Tankvolumen 10 frei.
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Bei
Auftreten kritisch hoher Drücke
in der ersten Arbeitsleitung 4 oder der zweiten Arbeitsleitung 5 wird
also dieser kritische Druck durch Bewegen eines Wechselventilschließelements 45 in
dem Wechselventil 36 dem Druckabschneidungsventil 35 zugeführt. Die
Steuerdruckleitung 26 wird über die Druckabschneidungsventileinheit 34 entspannt. Dementsprechend
sinkt in dem mit der Steuerdruckleitung 26 verbundenen
ersten bzw. zweiten Stelldruckraum 30 bzw. 31 der
auf den Stellkolben 22 wirkende Stelldruck. Durch zwei
in dem ersten Stelldruckraum 30 bzw. dem zweiten Stelldruckraum 31 angeordnete
Zentrierfedern wird der Stellkolben 22 entgegen seiner
ursprünglichen
Auslenkung bewegt und somit das Fördervolumen der Hydropumpe 2 reduziert.
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In 1 ist
das Wechselventilschließelement 45 in
einer mittleren Position dargestellt. In dieser mittleren Position
ist einerseits eine durchströmbare
Verbindung zwischen dem ersten Eingangsanschluß 39 und dem zweiten
Eingangsanschluss 40 hergestellt, andererseits aber auch
eine Verbindung der beiden Eingangsanschlüsse 39 und 40 mit
dem Ausgang 41. Wird der Hydromotor 3, der z.B.
als Konstantmotor ausgebildet ist, passiv gedreht, so wird das von
ihm geförderte
Druckmittel in dem kurzgeschlossenen hydraulischen Kreislauf gefördert. Das
Druckmittel muss nicht durch die Hydropumpe 2 gefördert werden
und ein Fahrzeug kann leicht abgeschleppt werden.
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Ein
Beispiel für
eine konstruktive Ausführung der
erfindungsgemäßen Druckabschneidungsventileinheit 34 ist
in 2 dargestellt. Die Druckabschneidungsventileinheit 34 ist
in axialer Anordnung des Druckabschneidungsventils 35 mit
dem Wechselventil 36 dargestellt. Hierzu ist eine abgestufte Bohrung 51 in
einem Ventilträger 52 ausgebildet.
In die Bohrung 51 ist eine Ventilhülse 50 eingesetzt.
Die Ventilhülse 50 ist
ihrerseits mit einer axialen Ausnehmung versehen, in der ein Druckabschneidungsventilkolben 53 längsverschieblich
angeordnet ist.
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Weiterhin
sind in der Ventilhülse 50 Steuerdruckeingangsöffnungen 55 und
erste Steuerdruckausgangsöffnungen 56 ausgebildet.
Bei eingesetzter Ventilhülse 50 verbinden
die Steuerdruckeingangsöffnungen 55 die
axiale Ausnehmung der Ventilhülse 50 mit
der Speisezweigleitung 33. Die ersten Steuerdruckausgangsöffnungen 56 verbinden
die axiale Ausnehmung der Ventilhülse 50 mit der Steuerdruckleitung 26.
Die Steuerdruckleitung 26 und die Speisezweigleitung 33 sind
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
als gebohrte Kanäle
in dem Ventilträger 52 ausgebildet.
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Der
Druckabschneidungsventilkolben 53 weist außerdem eine
umlaufende Ausnehmung 54 auf. In der in der 2 dargestellten
unteren Endposition des Druckabschneidungsventilkolbens 53 werden über den
zwischen der umlaufenden Ausnehmung 54 und der Ventilhülse 50 ausgbildeten
Abstand eine durchströmbare
Verbindung zwischen den Steuerdruckeingangsöffnungen 55 und den
ersten Steuerdruckausgangsöffnungen 56 hergestellt.
In der dargestellten Ruheposition des Druckabschneidungsventils 35 ist
damit die Speisezweigleitung 33 mit der Steuerdruckleitung 26 verbunden.
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An
dem in der 2 unteren Ende des Druckabschneidungsventilkolbens 53 ist
ein radial reduzierter Abschnitt 57 ausgebildet. Zwischen
dem radial reduzierten Abschnitt 57 und der Ventilhülse 50 entsteht
damit ein weiterer Raum, der über
Tankanschlussöffnungen 58 mit
einem Tankanschlusskanal 60 in Verbindung steht. Wird der
Druckabschneidungsventilkolben 53 aus der in der 2 dargestellten
Ruheposition heraus bewegt, so gibt der radial reduzierte Abschnitt 57 des
Druckabschneidungsventilkolbens 53 zweite Steuerdruckausgangsöffnungen 59 frei,
so daß der
Tankanschlusskanal 60 mit der Steuerdruckleitung 26 verbunden
wird. Gleichzeitig werden die ersten Steuerdruckausgangsöffnungen 56 durch
den nicht in der radialen Ausdehnung reduzierten Abschnitt des Druckabschneidungsventilkolbens 53 verschlossen.
Damit wird die Steuerdruckleitung 26 in Richtung des Tankvolumens über den Tankanschlusskanal 60 entspannt.
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An
dem von dem radial reduzierten Abschnitt 57 abgewandten
Ende des Druckabschneidungsventilkolbens 53 sitzt ein erstes
Federlager 61 auf dem Druckabschneidungsventilkolben 53 auf.
Ein baugleiches zweites Federlager ist in entgegengesetzter Richtung
angeordnet und zwischen dem ersten Federlager 61 und dem
zweiten Federlager 62 ist die Druckabschneidungsventilfeder 44 angeordnet.
Die axiale Ausnehmung der Ventilhülse 50 ist in dem
zur Außenseite
des Ventilträgers 52 hingerichteten
Bereich radial erweitert, so dass dieser erweiterte Bereich zusammen
mit einer korrespondierenden Ausnehmung eines einschraubbaren Verschlusses 64 einen
Federraum 63 ausbildet. Der einschraubbare Verschluss 64 liegt
an der Stirnseite der Ventilhülse 50 an
und fixiert diese in dem entsprechenden Abschnitt der Bohrung 51.
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Durch
eine Durchgangsöffnung 65,
die in dem einschraubbaren Verschluss 64 ausgebildet ist, wird
ein Gegenlager in Anlage mit dem zweiten Federlager 62 gebracht.
Das Gegenlager ist z. B. als Gewindestift ausgeführt und in seiner axialen Position
einstellbar, so dass die Federvorspannung der Druckabschneidungsventilfeder 44 frei
eingestellt werden kann.
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So
kann durch Einstellen der Vorspannung der Druckabschneidungsventilfeder 44 der Öffnungsdruck
des Druckabschneidungsventils 35 eingestellt werden. Um
den Druckabschneidungsventilkolben 53 aus der in der 2 dargestellten
Position heraus in die Position, in der die Steuerdruckleitung 26 in den
Tankanschlusskanal 60 entspannt wird, zu bringen, ist ein
Messkolben 67 vorgesehen.
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Der
Messkolben 67 ist im Ausführungsbeispiel im wesentlichen
pilzförmig
ausgebildet, wobei auf dem Kopf des Messkolbens 67 die
Stirnseite des radial reduzierten Abschnitts 57 des Druckabschneidungsventilkolbens 53 aufliegt.
Der Druckabschneidungsventilkolben 53 wird durch die Kraft
der Druckabschneidungsventilfeder 44 in Anlage mit dem
Messkolben 67 gehalten. Der pilzförmige Messkolben 67 durchdringt
in einer von dem Druckabschneidungsventilkolben 53 abgewandten
Richtung eine Messkolbenaufnahmebohrung 68. Die Messkolbenaufnahmebohrung 68 ist
in der Ventilhülse 50 in axialer
Richtung in Verlängerung
zu der axialen Ausnehmung ausgebildet. An der aus der Messkolbenaufnahmebohrung 68 herausragenden
Stirnseite des Messkolbens 67 ist eine Messfläche 69 ausgebildet. Diese
Messfläche 69 ist
entgegen der Kraft der Druckabschneidungsventilfeder 44 mit
einer hydraulischen Kraft beaufschlagbar. Übersteigt die dort wirkende
hydraulische Kraft die entgegengesetzt wirkende Kraft der Druckabschneidungsventilfeder 44, so
wird der Druckabschneidungsventilkolben 53 aus der in 2 dargestellten
Ruheposition in die bereits beschriebene aktive Position gebracht,
in der der Tankanschlusskanal 60 mit der Steuerdruckleitung 26 verbunden
ist.
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Wie
es bereits bei der Erläuterung
der 1 beschrieben wurde, wird jeweils der höhere der
in den Arbeitsleitungen 4 bzw. 5 herrschenden
Drücke über ein
Wechselventil 36 der Messfläche 69 zugeführt.
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Hierzu
ist die Bohrung 51 so tief in den Ventilträger 52 eingebracht,
dass in Richtung des geschlossenen Endes der Bohrung 51 das
Wechselventilschließelement 45 einsetzbar
ist. Das Wechselventilschließelement 45 ist
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
als Ventilkolben 45' ausgebildet.
In dem Bereich der Bohrung 51, die sich unmittelbar an die
Ventilhülse 50 anschließt, mündet die
erste Eingangsleitung 37 aus. Die Ausmündung der ersten Eingangsleitung 37 in
die Bohrung 51 entspricht dem ersten Eingang 39 in
der 1.
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In
Richtung zu dem geschlossenen Ende der Bohrung 51 hin versetzt
mündet
weiterhin die zweite Eingangsleitung 38 in die Bohrung 51 aus.
Der entsprechende Bereich der Ausmündung ist der zweite Eingangsanschluss 40.
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Der
Ventilkolben 45' ist
in 2 in einer Position dargestellt, die er einnimmt,
wenn der Druck in der ersten Eingangsleitung 37 höher ist
als der Druck in der zweiten Eingangsleitung 38. Aufgrund
der dort dargestellten axialen Position des Ventilkolbens 45' ist die erste
Eingangsleitung 37 über
den ersten Eingang 39 mit einem ersten Druckraum 73 verbunden. Der
erste Druckraum 73 ist als radial gegenüber der Messkolbenaufnahmebohrung 68 erweiterter
Bereich in die Ventilhülse 50 eingebracht
und bildet gleichzeitig den Ausgang 41.
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An
dem gegenüberliegenden
Ende des Wechselventilschließelements 45 sitzt
der Ventilkolben 45' dagegen
auf einem Dichtelement 72 auf. Der Ventilkolben 45' weist einen
Führungsabschnitt 75 auf,
mit dem der Ventilkolben 45' in
der Bohrung 51 im Bereich zwischen der ersten Eingangsleitung 37 und
der zweiten Eingangsleitung 38 geführt ist. Der Durchmesser des
Führungsabschnitts 75 korrespondiert
dabei mit dem Durchmesser der Bohrung 51 in diesem Bereich,
so dass im Bereich des Führungsabschnitts 75 der
Ventilkolben 45' dichtend
mit der Bohrung 51 zusammenwirkt. Das als Ventilkolben 45' ausgebildete
Wechselventilschließelement 45 weist als
Verbindungskanal der zu beiden Seiten des Ventilkolbens 45' ausgebildeten
Volumina eine axiale Bohrung 76 auf, die sich von einer Stirnseite
des Wechselventilschließelements 45 zur
anderen Stirnseite erstreckt. Damit ist in der dargestellten Position der
erste Eingang 39 mit einem zweiten Druckraum 74 verbunden,
der an dem geschlossenen Ende der Bohrung 51 ausgebildet
ist. Dieser zweite Druckraum 74 ist jedoch wegen der Anlage
des Wechselventilschließelements 45 an
dem Dichtelement 72 nicht mit dem zweiten Eingang 40 verbunden.
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In
der dargestellten Position des Wechselventils 36 ist daher
die Messfläche 69 ausschließlich mit
dem Druck der ersten Arbeitsleitung 4 beaufschlagt, der
dem ersten Druckraum 73 über die erste Eingangsleitung 37 zugeführt wird.
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In
dem Bereich des Führungsabschnitts 75 ist
in den Ventilkolben 45' eine
umlaufende Nut 71 eingebracht. Die umlaufende Nut 71 reduziert
die radialen Abmessungen des Ventilkolbens 45' so, dass ein
Gewindestift 70 als Arretierelement in die umlaufende Nut 71 eingreifen
kann. Der Gewindestift 70 ist in eine Gewindebohrung 77 eingeschraubt,
die sich zwischen dem ersten Eingangsanschluss 37 und dem
zweiten Eingangsanschluss 38 in dem Ventilträger 52 befindet.
Der Gewindestift 70 ist an seiner in Richtung des Wechselventilschließelements 45 gerichteten
Seite angespitzt, so dass beim Einschrauben des Gewindestifts 70 der
axial verschiebliche Ventilkolben 45' des Wechselventils 36 aus
seiner in der 2 dargestellten Position heraus
verschoben wird. Die Gewindebohrung wird zum Schutz vor Verschmutzung
und um ein Austreten von Leckageöl
zu verhindern durch einen geeigneten dichtenden Verschluss, beispielsweise
eine Seal-Lock-Dichtmutter, verschlossen.
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Die
Breite der umlaufenden Nut 71 in axialer Richtung des Ventilkolbens 45' entspricht
maximal etwa dem Durchmesser des Gewindestifts 70. Damit lässt sich
bei voll eingeschraubtem Gewindestift 70 das Wechselventilschließ element 45 in
einer exakt bestimmten mittleren Position arretieren.
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3 zeigt
eine vergrößerte Darstellung
des Ausschnitts III der 2. In der vergrößerten Darstellung
ist zu erkennen, dass der Ventilkolben 45' ein erstes Ende 78 sowie
ein zweites Ende 79 aufweist, die jeweils in ihrer radialen
Abmessung gegenüber dem
Führungsabschnitt 75 verringert
sind. An dem Übergang
von den Stirnseiten zu dem ersten Ende 78 bzw. dem zweiten
Ende 79 ist jeweils eine Phase an dem Ventilkolben 45' ausgebildet.
Durch diese Phase wird eine erste Dichtfläche 80 bzw. eine zweite Dichtfläche 81 an
den beiden Enden des Ventilkolbens 45' ausgebildet. In der in der 2 dargestellten
Position wirkt die zweite Dichtfläche 81 des Ventilkolbens 45' mit einer umlaufenden
Kante des Dichtelements 72 dichtend zusammen und trennt
so den zweiten Druckraum 74 von dem zweiten Eingangsanschluss 40.
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Befindet
sich dagegen der Ventilkolben 45' in seiner entgegengesetzten Endposition,
so liegt die erste Dichtfläche 80 an
einer entsprechenden, den ersten Druckraum 73 begrenzenden
Kante der Ventilhülse 50 dichtend
an. In diesem Fall hebt die zweite Dichtfläche 81 von dem Dichtelement 72 ab,
so daß der
zweite Eingangsanschluss 40 über die axiale Bohrung 76 des
Ventilkolbens 45' mit
dem ersten Druckraum 73 verbunden ist. Damit wirkt auf
die Messfläche 69 des
Messkolbens 67 die hydraulische Kraft aufgrund des in der
zweiten Arbeitsleitung 5 herrschenden Drucks, der über die
axiale Bohrung 76 in den ersten Druckraum 73 weitergeleitet
wird. Beim Übergang
von dem ersten Ende 78 in den Führungsabschnitt 75 bzw.
von dem zweiten Ende 79 in den Führungsabschnitt 75 ist
eine erste Fläche 82 bzw. eine
zweite Fläche 83 ausgebildet.
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Die
erste Fläche 82 ist
unabhängig
von der Position des Ventilkolbens 45' mit dem Druck der ersten Eingangsleitung 37 beaufschlagt.
Entsprechend ist die zweite Fläche 83 ebenfalls
unabhängig
von der Position des Ventilkolbens 45' mit dem Druck der zweiten Eingangsleitung 38 beaufschlagt.
Wegen der über
die axiale Bohrung 76 miteinander verbundenen ersten und
zweiten Druckräume 73 und 74 ist
dagegen die übrige
Stirnfläche
des Wechselventilschließelements 45 jeweils
mit dem Druck beaufschlagt, der auch die Meßfläche 69 beaufschlagt.
Bei einem Druckwechsel in den Arbeitsleitungen und damit auch in
der ersten Eingangsleitung 37 und in der zweiten Eingangsleitung 38 wird
daher allein aufgrund des sich ändernden
Druckgefälles
der Ventilkolben 45' in
die entgegengesetzte Endposition verschoben.
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Wie
es bereits zur 2 ausführlich erläutert wurde, kann das Wechselventilschließelement 45 auch über einen
Gewindestift 70 in eine bestimmte, arretierbare Position
gebracht werden. Diese arretierbare Position liegt zwischen den
beiden möglichen
Endstellungen des Wechselventilschließelements 45. Damit
ist einerseits die erste Dichtfläche 80 und
andererseits auch die zweite Dichtfläche 81 von ihrem jeweiligen
Dichtsitz abgehoben. Über
die axiale Bohrung 76 sind somit der erste Druckraum 73 und
der zweite Druckraum 74 miteinander verbunden, wobei der
erste Druckraum 73 auch mit der ersten Eingangsleitung 37 und
der zweite Druckraum 74 auch mit der zweiten Eingangsleitung 38 in
Verbindung steht. Durch das arretierte Wechselventilschließelement 45 sind
damit die beiden Eingangsleitungen 37 und 38 und
somit auch die beiden Arbeitsleitungen 4 und 5 miteinander
kurzgeschlossen.
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Um
das Wechselventilschließelement 45 in diese
arretierte Position bringen zu können,
ist in bereits beschriebener Weise im Bereich des Führungsabschnitts 45 eine
umlaufende Nut 71 ausgebildet. Beim Übergang der umlaufenden Nut 71 in
den Führungsabschnitt 75 ist
jeweils eine erste Fase 84 bzw. eine zweite Fase 85 an
dem Ventilkolben 45' ausgebildet.
Mittels der ersten Fase 84 und der zweiten Fase 85 werden
die Kräfte
reduziert, die erforderlich sind, um durch Einschrauben des Gewindestifts 70 das
Wechselventilschließelement 45 axial
zu verschieben. Die erste Fase 84 und die zweite Fase 85 bilden
je eine Gleitfläche
aus, welche sich ohne großen
Kraftaufwand entlang der Mantelfläche des angespitzten Gewindestifts 70 verschieben
läßt.
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4 zeigt
das Wechselventilschließelement 45 in
der durch Einschrauben des Gewindestifts 70 erreichten
arretierten Position. Es ist zu erkennen, dass die Breite der umlaufenden
Nut 71 etwa so bemessen ist, daß sie höchstens gleich dem Durchmesser
des Gewindestifts 70 ist. Damit ist bei voll eingeschraubtem
Gewindestift 70 die axiale Position des Wechselventilschließelements 45 exakt
bestimmt. In 4 ist gut zu erkennen, dass
sowohl die erste Dichtfläche 80 als
auch die zweite Dichtfläche 81 jeweils
von ihrem Sitz an der Kante der Ventilhülse 50 bzw. der Kante
des Dichtelements 72 abgehoben sind. Damit ist in der bereits
beschriebenen Art und Weise eine Verbindung zwischen der ersten
Eingangsleitung 37 und der zweiten Eingangsleitung 38 hergestellt.
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Die
freien Strömungsquerschnitte
zwischen der ersten Dichtfläche 80 bzw.
der zweiten Dichtfläche 81 sowie
ihren entsprechenden Dichtsitzen müssen dabei so gewählt werden,
dass die auftretende Strömung
beim Abschleppen des Fahrzeugs praktisch ungehindert durchtreten
kann.
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Andererseits
ist es auch möglich,
durch Ausbilden einer gezielten Drosselung in diesem Bereich ein
völlig
freies Rollen des Fahrzeugs gezielt zu verhindern. Eine solche Drosselung
kann beispielsweise auch durch Bemessen der axialen Bohrung 76 als Drosselstelle
des Wechselventilschließelements 45 eingestellt
werden. Soll eine Drosselung nicht erfolgen, so ist der Durchmesser
entsprechend groß zu wählen.
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Die
Anordnung mit einem in axialer Verlängerung des Druckabschnedungsventils
eingesetzten Wechselventil ist besonders vorteilhaft. Bei anderen baulichen
Gegebenheiten kann jedoch eine andere Anordnung erforderlich sein,
wenn beispielsweise die gegebene Bautiefe nicht ausreichend ist.
Das Wechselventil kann dann auch versetzt zu dem Druckabschneidungsventil
angeordnet werden. Die Verbindung des Ausgangs des Wechselventils
erfolgt dann über
einen in dem Ventilträger
verlaufenden Kanal.
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Statt
der Anordnung in der Bohrung oder einer separaten Bohrung kann auch
die Ventilhülse
des Druckabschneidungsventils im unteren Bereich so ausgestaltet
sein, dass sie das Wechselventilschließelement aufnehmen kann. In
diesem Fall ergibt sich eine vereinfachte Montage, da die Druckabschneidungsventileinheit
vormontiert werden und anschließend
als Patrone in den Ventilträger
eingesetzt werden kann.
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Die
erfindungsgemäße Ausführung einer Druckabschneidungsventileinheit
ermöglicht
in einfacher Weise das hydraulische Kurzschließen des Kreislaufs. Damit können z.
B. die Hochdruckventile eines hydrostatischen Antriebs ohne Bypassfunktion eingeführt werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sämtliche
beschriebenen Elemente sind beliebig miteinander kombinierbar.