DE102014218753A1

DE102014218753A1 - Hydraulische Ventileinheit und hydrostatische Einheit mit einer solchen Vetileinheit

Info

Publication number: DE102014218753A1
Application number: DE102014218753.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Sauter; Hakan Camurdan; Juergen Gintner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2016-03-24

Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Ventileinheit, über die Hochdrücke aus mehreren anstehenden Drücken auswählbar sind. Offenbart ist weiterhin eine hydrostatische Einheit mit einer derartigen hydraulischen Ventileinheit.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Ventileinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine hydrostatische Einheit, insbesondere Pumpeneinheit, damit.
Zur Auswahl eines höheren aus zwei Drücken ist ein Druckauswahl- oder Wechselventil mit einem zwischen zwei Ventilsitzen beweglich in einer Ventilbohrung geführten Ventilkörper bekannt. An seinen beiden Druckmitteleingängen stehen dabei die gegeneinander abzuwägenden Drücke an, wobei der höhere der beiden Drücke den Ventilkörper in der Ventilbohrung entsprechend verschiebt, so dass eine Druckmittelverbindung des betreffenden Druckmitteleingangs mit dem Druckmittelausgang des Wechselventils aufgesteuert wird.
Zur Ermittlung des höchsten aus einer Vielzahl von Drücken können derartige Wechselventile kaskadenartig verschaltet sein, wobei zwei Druckmittelausgänge einer Kaskadenstufe jeweils mit einem Druckmitteleingang eines Wechselventils der nächsten Kaskadenstufe fluidisch verbunden sind, und so weiter. Am Ende der Wechselventilkaskade wird als Drucksignal der höchste der Drücke ausgegeben.
Die Druckschrift DE 10 2012 218 450 A1 zeigt eine zweistufige Wechselventilkaskade mit zwei Wechselventilen in einer ersten Stufe und einem Wechselventil in der zweiten Stufe, die als kompakte, einbaubare Ventilpatrone ausgeführt ist. Dabei wählen die Wechselventile der ersten Stufe jeweils aus einem Vorlauf und einem Rücklauf einer Hydropumpe einer Pumpeneinheit den Hochdruck aus und übergeben ihn an das Wechselventil der zweiten Stufe. Dieses wiederum wählt den Höchstdruck der beiden Hochdrücke aus und meldet ihn an ein Druckabschneideventil, über das ein Steuerdruck der Pumpeneinheit reduzierbar wird.
Zwar bietet die Patronenbauweise der Wechselventilkaskade verglichen mit der aufgelösten Bauweise einzelner Wechselventile bereits eine Verringerung des benötigten Bauraums, jedoch baut die Ventilpatrone bezogen auf einer Einbauachse breit. Hinzu kommt, dass die kugelförmigen Ventilkörper in Zusammenwirken mit ihren Ventilsitzen vergleichsweise verschleißanfällig sind wodurch im Laufe des Betriebs eine Dichtheit der Ventilsitze abnehmen kann und das Ergebnis der Druckabwägung am jeweiligen Wechselventil verfälschen kann.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Ventileinheit mit Wechselventilen zu schaffen, deren Bauraum mit zumindest quer zur Einbauachse der Ventileinheit verringert ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine hydrostatische Einheit mit Hydromaschinen und einer derartigen Ventileinheit zu schaffen, deren benötigter Bauraum zumindest in dieser Richtung verringert ist.
Die erste Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Ventileinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1, die zweite Aufgabe wird gelöst durch eine hydrostatische Einheit mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Ventileinheit sind in den Patentansprüchen 2 bis 11, die der Einheit in den Patentansprüchen 13 bis 15 beschrieben.
Eine hydraulische Ventileinheit hat ein sich, insbesondere im Wesentlichen zylindrisch oder stufig zylindrisch, längs einer Einbauachse erstreckendes, einbaubar ausgestaltetes Ventilgehäuse. Das Ventilgehäuse ist insbesondere einpressbar oder einschrumpfbar ausgestaltet. Es hat wenigstens zwei Ventilbohrungen, in denen jeweils zwischen zwei Ventilsitzen ein Ventilkörper beweglich aufgenommen ist. Dabei ist über einen ersten der Ventilkörper aus an der Ventileinheit anstehenden, ersten Drücken ein erster Hochdruck gegen einen ersten Niederdruck abdeckbar. Über einen zweiten der Ventilkörper ist aus an der Ventileinheit anstehenden, zweiten Drücken ein zweiter Hochdruck gegen einen zweiten Niederdruck abwägbar. Erfindungsgemäß erstrecken sich die beiden Ventilbohrungen, insbesondere mit ihrer Bohrungs- oder Längsachse, im Wesentlichen parallel zur Einbauachse.
Verglichen mit dem Stand der Technik, bei dem sich die Ventilbohrungen quer zur Einbauachse der Ventileinheit erstrecken, kann so eine bezogen auf die Einbauachse schmaler bauende Ventileinheit realisiert werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung hat die Ventileinheit eine dritte Ventilbohrung, die sich im Wesentlichen parallel zur Einbauachse erstreckt. Darin ist zwischen zwei Ventilsitzen ein dritter Ventilkörper beweglich aufgenommen, über den aus den beiden bereits abgewogenen Hochdrücken der höhere von beiden, also ein Höchstdruck auswählbar ist. Neben den bereits genannten beiden Drucksignalen – erster Hochdruck und zweiter Hochdruck – kann über die Ventileinheit somit ein weiteres Drucksignal erzeugt werden und für eine Weiterverarbeitung bereitgestellt werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung hat die Ventileinheit zwei erste Druckmitteleingänge, an denen jeweils einer der genannten ersten Drücke ansteht. Des Weiteren hat sie zwei zweite Druckmitteleingänge, an denen jeweils einer der genannten zweiten Drücke ansteht. Wenigstens einer der Druckmitteleingänge, vorzugsweise alle, mündet beziehungsweise münden dabei quer zur Einbauachse, insbesondere radial, in eine Mantelfläche des Ventilgehäuses. Die Mantelfläche eignet sich besonders gut als Übergabeschnittstelle für die genannten ersten und zweiten Drücke, da sie sich umfänglich an der Ventileinheit erstreckt und eine Vielzahl möglicher Anströmrichtungen bietet. Für eine Peripherie, beispielsweise ein Gehäuse, in das die Ventileinheit zum Einbau vorgesehen ist, bietet sich der Vorteil, dass Druckmittelkanäle, die die Druckmitteleingänge versorgen, flexibel ausgestaltet werden können.
In einer bevorzugten Weiterbildung münden die der jeweiligen Ventilbohrung zugeordneten Druckmitteleingänge – die ersten Druckmitteleingänge in die Ventilbohrung des ersten Ventilkörpers und die zweiten Druckmitteleingänge in die Ventilbohrung des zweiten Ventilkörpers – im Wesentlichen quer zur Einbauachse in die jeweilige Ventilbohrung ein. Die Einmündung kann dabei insbesondere radial und/oder tangential ausgerichtet sein.
In einer bevorzugten Weiterbildung mündet aus den Ventilbohrungen jeweils ein Druckmittelausgang aus, an dem dann der jeweils abgewogene Hochdruck oder Höchstdruck ansteht. Dabei mündet jeweils einer der Druckmittelausgänge, vorzugsweise zwei, insbesondere alle drei, im Wesentlichen richtungsgleich aus seiner Ventilbohrung aus. Dadurch kann die Ventileinheit bezogen auf die Einbauachse schmaler bauen.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind die beiden Druckmittelausgänge an die die genannten Hochdrücke gemeldet sind, jeweils über einen Verbindungskanal mit einem von zwei Druckmitteleingängen der dritten Ventilbohrung fluidisch verbunden. Wenigstens einer der Verbindungskanäle verläuft dabei vollständig innerhalb des Ventilgehäuses. Dieser Verbindungskanal weist also vor dem Erreichen des Druckmitteleingangs der dritten Ventilbohrung keinerlei Schnittstelle nach außerhalb der Ventileinheit, hin zur Peripherie, auf. Dadurch ist der Aufwand für eine konstruktive Abstimmung der Peripherie auf die Ventileinheit, und umgekehrt, gegenüber dem Stand der Technik, bei dem derartige Schnittstellen vorgesehen sind, verringert. Vorzugsweise ist der oder sind die Verbindungskanäle über interne Verbindungen des Ventilgehäuses ausgebildet.
Vorzugsweise sind die Ventilbohrungen im Wesentlichen gleich verteilt um die Einbauachse herum angeordnet. Die Ventileinheit weist dann eine homogene Verteilung von Material, Ventilbohrungen und Druckmittelkanälen auf.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist über wenigstens einen der Ventilsitze und den damit in dichtende Anlage bringbaren Ventilkörper ein Kantensitz ausgebildet. Wenn die Ventilkörper als längliche Teile in den Ventilbohrungen längsgeführt sind und sich nur um eine Längsachse drehen können, beaufschlagen sie immer an derselben Stelle die Sitzkante, so dass durch den Linienkontakt zwischen einer kugeligen oder sphärischen Sitzfläche und der Sitzkante eine gute Dichtwirkung erzielt wird.
Vorzugsweise sind der oder die Ventilkörper und der oder die Ventilsitze metallisch.
Um eine Montage eines jeweiligen Ventilkörpers in seiner Ventilbohrung zu ermöglichen, ist in einer bevorzugten Weiterbildung wenigstens einer der zwei Ventilsitze, mit denen der jeweilige Ventilkörper in dichtende Anlage bringbar ist, an einem in der jeweiligen Ventilbohrung angeordneten Einpressteil oder Einschraubteil ausgebildet. Der andere der zwei Ventilsitze ist vorzugsweise an der Ventilbohrung ausgebildet, kann aber alternativ ebenso als Einsteckteil oder Einschraubteil ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist wenigstens einer der Ventilkörper als Ventilkolben mit einem gleitend in der Ventilbohrung geführten Mittelabschnitt und mit radial verjüngten oder zurückgestuften Endabschnitten ausgebildet. Dabei sind die Endabschnitte jeweils von einem der Druckmitteleingänge der Ventilbohrung dieses Ventilkörpers mit Druckmittel beaufschlagbar und über den Mittelabschnitt fluidisch voneinander getrennt. Durch Verwendung des verglichen mit dem Stand der Technik (Kugeln) massereicheren Ventilkolbens können zerstörerische Beschleunigungskräfte gedämpft werden, wodurch die Lebensdauer der Ventileinheit erhöht ist.
Eine konstruktiv einfache Lösung, den fern vom Druckmittelausgang angeordneten Druckmitteleingang der Ventilbohrung fluidisch mit deren Druckmittelausgang verbinden zu können ist gegeben, wenn der Ventilkolben von einer insbesondere etwa koaxialen Durchgangsausnehmung durchsetzt ist.
Für Montage- und/oder Demontagezwecke, und insbesondere zur Bereitstellung weiterer Schnittstellen zur Peripherie, weist das Ventilgehäuse in einer bevorzugten Weiterbildung einen sich entgegen der Einbaurichtung erstreckenden, radial verjüngten oder zurückgestuften Zapfen auf.
Bevorzugt mündet der Druckmittelausgang der dritten Ventilbohrung in eine Mantelfläche des Zapfens und/oder in eine sich vom Zapfen hin zum restlichen Ventilgehäuse erstreckende Übergangsfläche, insbesondere eine Ringstirnfläche.
Um die in eine Peripherie eingepresste Ventileinheit wieder auszupressen, ist in einer bevorzugten Weiterbildung stirnseitig am Zapfen eine Sacklochbohrung mit Innengewinde eingebracht. Im Ausbaufall kann hier ein Werkzeug angebunden werden.
Eine hydrostatische Einheit hat ein Gehäuse, in dem zwei insbesondere über ihre Triebwellen miteinander gekoppelte Hydromaschinen, insbesondere Hydropumpen, aufgenommen sind. Wenigstens eine der Hydromaschinen hat dabei ein verstellbares Verdrängungsvolumen. Eine erste der Hydromaschinen hat zwei Druckräume, von denen einer mit einem Zulauf und der andere mit einem Rücklauf eines hydraulischen Verbrauchers fluidisch verbindbar ist. Eine zweite der Hydromaschinen hat zwei andere Druckräume, von denen einer mit dem Zulauf und der andere mit dem Rücklauf fluidisch verbindbar ist. Die hydrostatische Einheit hat zudem eine Ventileinheit, die gemäß wenigstens einem Aspekt der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist. Dabei ist das Ventilgehäuse in eine insbesondere zylindrisch oder stufenzylindrisch ausgebildete Ventilaufnahme des Gehäuses eingebaut, insbesondere eingepresst oder eingeschrumpft. Das Einpressen oder Einschrumpfen erfolgt vorzugsweise durch vorheriges Einlegen der Ventileinheit in ein Kältemittel, beispielsweise flüssigen Stickstoff. Insbesondere in eine Umfangsmantelfläche der Ventilaufnahme münden die ersten und zweiten Druckräume. Die ersten Druckräume sind dabei jeweils in Druckmittelverbindung mit einem der ersten Druckmitteleingänge und die zweiten Druckräume sind jeweils in Druckmittelverbindung mit einem der zweiten Druckmitteleingänge. Für die hydrostatische Einheit, insbesondere Pumpeneinheit, ergibt sich dann der Vorteil, dass die Ventileinheit bezogen auf die Einbauachse schmal baut, wodurch, je nach Anordnung der Ventileinheit am Gehäuse, ein von der Hydrostatischen Einheit beanspruchter Bauraum entsprechend reduziert ist.
Vorzugsweise hat das Gehäuse einen ersten Topf oder topfförmigen Abschnitt, in dem die erste Hydromaschine zumindest abschnittsweise aufgenommen ist. Entsprechend hat das Gehäuse vorzugsweise einen, insbesondere etwa diametral zum ersten Topf angeordneten, zweiten Topf, in dem die zweite Hydromaschine zumindest abschnittsweise aufgenommen ist. Das Gehäuse ist daher vorzugsweise als Doppeltopfgehäuse ausgebildet, wobei ein jeweiliger Topf vorzugsweise von einem Gehäusedeckel verschlossen ist.
Bevorzugt ist die Ventileinheit in einen mittleren Abschnitt des Gehäuses, etwa zwischen den beiden Töpfen, eingebaut. Diese zentrale Anordnung ermöglicht es, für die Übergabe der ersten und zweiten Drücke an die Ventileinheit vorgesehene Druckmittelkanäle und für die Übergabe der abgewogenen Hochdrücke oder des abgewogenen Höchstdrucks ans Gehäuse vorgesehene Druckmittelkanäle kurz zu halten.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind von der Ventileinheit als Drucksignal der Hochdruck der ersten Hydromaschine und/oder der Hochdruck der zweiten Hydromaschine und/oder der Höchstdruck der Hydromaschinen ausgebbar.
Mit dem oder den Drucksignalen ist bevorzugt eine Ventileinrichtung, insbesondere ein Druckregel- oder ein Druckabschneidventil, der Einheit beaufschlagbar, wobei von der Ventileinrichtung ein zur Verstellung des Verdrängungsvolumens vorgesehener Steuerdruck der Einheit in Richtung einer Verringerung des Verdrängungsvolumens veränderbar ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung hat die Einheit eine die Ventilaufnahme druckmitteldicht verschließende Verschlussschraube, die stirnseitig am Zapfen des Ventilgehäuses aufsitzt. Dadurch ist zumindest von der Verschlussschraube, dem Zapfen und der Ventilaufnahme ein mit der Ventileinrichtung fluidisch verbindbarer Ringraum begrenzt, in den vorzugsweise der Druckmittelausgang der dritten Ventilbohrung mündet. Der Ringraum ist vorzugsweise mit der genannten Ventileinrichtung fluidisch verbindbar, insbesondere verbunden.
Vorzugsweise weist die Einheit eine Verdrehsicherung auf, über die die Ventileinheit im Gehäuse gegen ein Verdrehen um die Einbauachse gesichert ist. So sind die Druckmitteleingänge der Ventileinheit sicher mit den ihnen zugeordneten Druckräumen fluidisch verbunden. Insbesondere hat die Verdrehsicherung einen Sicherungsvorsprung, beispielsweise einen eingepressten oder eingeschraubten Stift, der mit einer sich in Einbaurichtung erstreckenden Sicherungsausnehmung, insbesondere einer Nut, in Eingriff ist. Dabei können der Sicherungsvorsprung am Ventilgehäuse und die Sicherungsausnehmung am Gehäuse angeordnet sein, oder umgekehrt.
Je ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Ventileinheit und einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Einheit sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
1 einen hydraulischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Einheit gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 in einem Längsschnitt die erfindungsgemäße hydrostatische Ventileinheit aus 1,
3 einen hydraulischen Schaltplan der Ventileinheit aus 1 und 2,
4 einen zu einer Einbauachse der Ventileinheit beabstandet geführten Längsschnitt der Ventileinheit aus den 1 bis 3,
5 in einem weiteren Längsschnitt die Ventileinheit der vorangegangenen Figuren,
6 einen Teilschnitt der hydrostatischen Einheit, wie er sich aus der Schnittebene gemäß 4 ergibt und
7 einen Teilschnitt der hydrostatischen Einheit, wie er sich aus der Schnittebene gemäß 5 ergibt.
Gemäß 1 hat eine hydrostatische Einheit 1 ein Gehäuse 2, in dem eine erste Hydromaschine 4 und eine zweite Hydromaschine 6 aufgenommen sind. Beide Hydromaschinen 4, 6 sind mit verstellbarem Verdrängungsvolumen und durch Null durchschwenkbar ausgestaltet. Sie sind über eine Triebwelle 8 miteinander gekoppelt, die aus dem Gehäuse 2 mit einem Wellenstumpf 10 herausragt, über den die Hydromaschinen 4, 6 als Pumpen antreibbar sind. Aufgrund der Durchschwenkbarkeit der beiden Hydromaschinen 4, 6 kann bei gleichbleibender Drehrichtung der Triebwelle 8 eine Richtungsumkehr der Druckmittelförderungen durch die Hydromaschinen 4, 6 erfolgen.
Die erste Hydromaschine 4 hat eine erste Arbeitsleitung 12 und eine andere erste Arbeitsleitung 14. Dem entsprechend hat die zweite Hydromaschine 6 eine zweite Arbeitsleitung 16 und eine andere zweite Arbeitsleitung 18. Über die Arbeitsleitungen 12, 14, 16, 18 ist ein hydraulischer Verbraucher (nicht dargestellt) mit Druckmittel versorgbar.
Jede Arbeitsleitung 12, 14, 16, 18 ist jeweils über ein Druckbegrenzungsventil 20 gegen Überdruck abgesichert. Ins Druckbegrenzungsventil 20 ist dabei ein Rückschlagventil zur Einspeisung integriert.
Während die erste Hydropumpe 4 in die eine erste Arbeitsleitung 12 oder in die andere erste Arbeitsleitung 14 fördert, die am Gehäuse 2 mit den Anschlüssen A₁ beziehungsweise B₁ gekennzeichnet sind, fördert die zweite Hydropumpe 6 in die eine zweite Arbeitsleitung 16 oder in die andere zweite Arbeitsleitung 18. Letztgenannte sind dabei am Gehäuse mit den Arbeitsanschlüsse A₂ und B₂ gekennzeichnet. Die Verdrängungsvolumina der Hydropumpen 4, 6 sind jeweils über eine Verstelleinrichtung 22 beziehungsweise 24 verstellbar, die als doppeltwirkender Hydrozylinder ausgeführt ist. Dabei sind einander entgegenwirkenden Kolbenräume der Verstelleinrichtungen 22, 24 wie gezeigt zum Beispiel jeweils über ein elektroproportional betätigbares 4/3-Wegeventil 26 beziehungsweise 28 mit Steuerdruckmittel beaufschlagbar. Das 4/3-Wegeventil 26 ist über eine erste Steuerdruckleitung 30 und das 4/3-Wegeventil 28 über eine zweite Steuerdruckleitung 32 mit einem Steuerdruckanschluss X der hydrostatischen Einheit 1 fluidisch verbindbar. Im Druckmittelströmungspfad vom Steuerdruckanschluss X hin zu den Steuerdruckleitungen 30, 32 ist eine Ventileinrichtung 34 vorgesehen, über die in Abhängigkeit eines höchsten der in den Arbeitsleitungen 12, 14, 16, 18 anstehenden Drücke eine Druckmittelverbindung der Steuerdruckleitungen 30, 32 mit dem Steuerdruckanschluss X und mit einer Druckmittelsenke T, insbesondere einem Tank, steuerbar ist.
Die Ventileinrichtung 34 ist als Druckabschneidventil ausgestaltet. Ihr Druckmittelausgang 36 ist mit den Steuerdruckleitungen 30 und 32 und ihr Druckmittelausgang 38 ist mit dem Tank T verbunden. Des Weiteren hat die Ventileinrichtung 34 einen Druckmitteleingang 40, der mit einem Druckmittelausgang 42 einer erfindungsgemäßen hydraulischen Ventileinheit 44 verbunden ist. Diese hat zwei erste Druckmitteleingänge 46, 48 und zwei zweite Druckmitteleingänge 50, 52. Der eine erste Druckmitteleingang 46 ist mit der einen ersten Arbeitsleitung 12 und der andere erste Druckmitteleingang 48 ist mit der anderen ersten Arbeitsleitung 14 verbunden. Dem entsprechend ist der eine zweite Druckmitteleingang 50 mit der einen zweiten Arbeitsleitung 16 und der andere zweite Druckmitteleingang 52 mit der anderen zweiten Arbeitsleitung 18 verbunden.
Über die hydraulische Ventileinheit 44 erfolgt die Abwägung eines höheren der beiden in den ersten Arbeitsleitungen 12, 14 anstehenden Arbeitsdrücke, sowie die Abwägung eines höheren der beiden in den zweiten Arbeitsleitungen 16, 18 anstehenden Arbeitsdrücke. Beide ermittelten Hochdrücke werden über die hydraulische Ventileinheit 44 erneut gegeneinander abgewogen und der höhere von beiden, also der Höchstdruck der hydrostatischen Einheit 1, wird über den Druckmittelausgang 42 der Ventileinheit 44 an den Druckmitteleingang 40 des Druckabschneidventils 34 übergeben. Dort wirkt der ermittelte Höchstdruck in Schließrichtung der Druckmittelverbindung vom Anschluss X zu den Steuerdruckleitungen 30, 32 und in Öffnungsrichtung der Druckmittelverbindung der Steuerdruckleitungen 30, 32 mit dem Tank T. Dabei erfolgt die Betätigung des Druckabschneidventils 34 entgegen einem an einer Feder 54 einstellbaren Sollwert. Mit Betätigung des Druckabschneidventils 34 durch den Höchstdruck sinkt somit der effektiv den Verstellvorrichtungen 22 und 24 bereitgestellte Steuerdruck ab. Wird die aus dem Steuerdruck resultierende in Richtung einer Vergrößerung des Verdrängungsvolumens wirksame Kraft kleiner, so überwiegt eine rückstellende Kraft, beispielsweise eine jeweilige Federkraft der Verstellvorrichtungen 22, 24, wodurch das jeweilige Verdrängungsvolumen der Hydromaschinen 4, 6 verkleinert wird, bis wieder ein Kräftegleichgewicht herrscht.
Die konstruktive Ausgestaltung der hydraulischen Ventileinheit 44 wird im Folgenden anhand der 2 bis 5 näher erläutert. Gemäß 3 hat die Ventileinheit 44 ein erstes Wechselventil 56 mit einem ersten Ventilkörper 58, der in einer ersten Ventilbohrung 60 zwischen zwei ersten Ventilsitzen 62, 64 beweglich aufgenommen ist. Der erste Ventilkörper 58 ist mit dem am einen ersten Druckmitteleingang 46 anstehenden Druck in Richtung des Ventilsitzes 64 und mit dem am anderen ersten Druckmitteleingang 48 anstehenden Druck in Richtung des Ventilsitzes 62 beaufschlagt. Des Weiteren hat das erste Wechselventil 56 einen Druckmittelausgang 66, an dem der höhere der an den ersten Druckmitteleingängen 46, 48 anstehenden Drücke gemeldet wird. Ein zum ersten Wechselventil 56 baugleiches zweites Wechselventil 68 der Ventileinheit 44 verarbeitet in gleicher Weise die an den zweiten Druckmitteleingängen 50, 52 anstehenden Drücke und meldet den höheren der beiden an einen Druckmittelausgang 70. Das zweite Wechselventil 68 hat einen Ventilkörper 59, der in einer zweiten Ventilbohrung 61 zwischen zwei Ventilsitzen beweglich aufgenommen ist.
Die auf diese Weise an den Druckmittelausgängen 66, 70 anstehenden Hochdrücke werden jeweils an einen dritten Druckmitteleingang 72 beziehungsweise 74 eines zu den ersten beiden Wechselventilen 56, 68 baugleichen, dritten Wechselventils 76 gemeldet. Dieses ermittelt wiederum den höheren der beiden und meldet somit den Höchstdruck der vier Drücke an den Druckmittelausgang 42 der Ventileinheit 44. Von dort wird er wie erwähnt an das Druckabschneidventil 34 übergeben.
2 zeigt die Ventileinheit mit den drei Wechselventilen 56, 68, 76 in einer perspektivischen Ansicht. Die Ventileinheit 44 hat ein Ventilgehäuse 78 mit einem im gezeigten Ausführungsbeispiel kreiszylindrischen Grundkörper 80 und einem an einem Endabschnitt des Grundkörpers 80 radial zurückgestuften kreiszylindrischen Zapfen 82. Zwischen dem Grundkörper 80 und dem Zapfen 82 bleibt eine Ringstirnfläche 86 stehen.
Der Grundkörper 80 und der Zapfen 82 erstrecken sich rotationssymmetrisch entlang einer Einbauachse 84, die einer Einbaurichtung der Ventileinheit 44 in eine Peripherie, beispielsweise ins Gehäuse 2 der hydrostatischen Einheit 1 entspricht.
Die Wechselventile 56, 68 und 76 sind in Umfangsrichtung um die Einbauachse 84 herum etwa gleich verteilt angeordnet. Die beiden Wechselventile 56, 68 sind im Grundkörper 80, bezogen auf die Einbauachse 84, etwa auf gleicher Höhe angeordnet. Das dritte Wechselventil 76 hingegen hat diesbezüglich einen Versatz in Richtung des Zapfens 82, der etwa eine halbe Ventillänge beträgt.
Gemäß 2 münden die ersten Druckmitteleingänge 46, 48 des ersten Wechselventils 56 quer zur Einbauachse 84 in eine Mantelfläche 88 des Grundkörpers 80. Sie münden dabei nicht streng radial in die Mantelfläche 88, sondern etwa parallel zu einer von Mittelachsen der Wechselventile 56 und 68 aufgespannten Ebene. Gemäß 2 münden dritte Druckmitteleingänge 72, 74 des dritten Wechselventils 76 radial in dessen Ventilbohrung ein. Dabei sind beide dritte Druckmitteleingänge 72, 74 jeweils über eine Querbohrung, die sich von der Mantelfläche 88 hin zur Ventilbohrung des dritten Wechselventils 76 erstreckt, ausgebildet. Die des anderen dritten Druckmitteleingangs 74 ist dabei über eine Radialbohrung ausgebildet. Beide Bohrungen sind im Bereich der Mantelfläche 88 von einem Verschlussstopfen verschlossen.
Gemäß 4 sind der erste Ventilkörper 58 des ersten Wechselventils 56 in der ersten Ventilbohrung 60 und der zweite Ventilkörper 59 des zweiten Wechselventils 68 in der zweiten Ventilbohrung 61 gleitend aufgenommen. 4 zeigt den Längsschnitt A-A wie er gemäß 2 definiert ist. Gut zu erkennen ist, dass die Druckmittelausgänge 66, 70 der Wechselventile 56, 68 zunächst richtungsgleich mit der jeweiligen Ventilbohrung 60, 61, im gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen parallel zur Einbauachse 84, austreten. Gemäß 4 kreuzt die Bohrung des einen dritten Druckmitteleingangs 72 (vergleiche 2) den Druckmittelausgang 66, wodurch dieser mit dem einen dritten Druckmitteleingang 72 fluidisch verbunden ist. Der Druckmittelausgang 70 des zweiten Wechselventils 68 wird gemäß 2 zunächst von einer Querbohrung 94 gekreuzt, die ebenfalls an der Mantelfläche 88 von einem Verschlussstopfen verschlossen ist, und die wiederum von einer gemäß 5 parallel zur Einbauachse 84 ausgeführten Längsbohrung 96 gekreuzt wird. Diese wird von der Querbohrung des anderen dritten Druckmitteleingangs 74 einer dritten Ventilbohrung 98 des dritten Wechselventils 76 gekreuzt, so dass gemäß 5 schlussendlich der Druckmittelausgang 70 mit dem anderen dritten Druckmitteleingang 74 der dritten Ventilbohrung 98 fluidisch verbunden ist. In der dritten Ventilbohrung 98 ist ein mit den bereits genannten Ventilkörpern 58, 59 baugleich ausgeführter, dritter Ventilkörper 100 gleitend geführt aufgenommen.
Aufgrund der Baugleichheit erfolgt die Beschreibung der Ventilkörpern 58, 59, 100 beispielhaft anhand des dritten Ventilkörpers 100 gemäß 5. Der Ventilkörper 100 ist als Ventilkolben mit einem zylindrischen Mittelabschnitt 102 und radial zurückgestuften Endabschnitten 104, 106 ausgestaltet. Stirnseitig sind die Endabschnitte 104, 106 mit einer sphärischen Sitzfläche 108 beziehungsweise 110 versehen. Die Sitzfläche 108 wirkt mit einer gehäuseseitigen kreisrunden Sitzkante 112 zusammen und die Sitzfläche 110 wirkt mit einer gehäuseseitigen kreisrunden Sitzfläche 114 zusammen. Letztgenannte ist allerdings nicht direkt am Grundkörper 80 des Gehäuses 78, sondern an einem Einpressteil 116, das in einen radial erweiterten Abschnitt der dritten Ventilbohrung 98 eingepresste ist, ausgebildet. Wenn eine kegelige Sitzfläche 108 beziehungsweise 110 auf der entsprechenden Sitzkante 112 und 144 aufsitzt, wird die entsprechende fluidische Verbindung weitgehend leckagefrei abgesperrt.
Der Ventilkolben 100 ist in seiner Längsrichtung, im gezeigten Ausführungsbeispiel parallel zur Einbauachse 84, von einer als Durchgangsbohrung ausgebildeten Durchgangsausnehmung 118 durchsetzt. Über sie ist der andere dritte Druckmitteleingang 74 bei von der Sitzfläche 114 abgehobenen Ventilkolben 100 mit dem Druckmittelausgang 42 des dritten Wechselventils 76 fluidisch verbunden. Damit die kegelige Sitzfläche 110 des Endabschnitts 106 überhaupt mit der kegeligen Sitzfläche 114 des Einschraubteils 116 in Anlage geraten kann, weist das Einschraubteil 116 eine dem Endabschnitt 106 zugewandte Sacklochausnehmung 120 auf, an deren stirnseitigen Rand die kegelige Sitzfläche 114 ausgebildet ist.
Der Druckmittelausgang 42 des dritten Wechselventils 76 erstreckt sich richtungsgleich mit der dritten Ventilbohrung 98 hin zum Zapfen 82 und mündet abschnittsweise in die Ringstirnfläche 86 des Grundkörpers 80 und abschnittsweise in eine Mantelfläche 122 des Zapfens 82.
Der Zapfen 82 weist eine koaxial zur Einbauachse 84 ausgeführte Sacklochbohrung 124 mit Innengewinde auf, in die zur Demontage der Ventileinheit 44 aus der hydrostatischen Einheit 1 ein Gewindeabschnitt eines Werkzeugs eingeschraubt werden kann.
Radial in den Grundkörper 80 des Ventilgehäuses 78 ist ein Hohlstift 126 eingebracht, über den in Zusammenwirken mit einer sich parallel zur Einbauachse 84 erstreckenden Nut oder Ausnehmung der hydrostatischen Einheit 1 eine Verdrehsicherung gebildet ist.
6 zeigt einen Teilschnitt der hydrostatischen Einheit 1 in einer Schnittebene, wie sie bereits gemäß den 2 und 4 definiert ist. Das Gehäuse 2 ist als Doppeltopfgehäuse ausgestaltet, wobei in einem ersten Topf 128 die erste Hydromaschine und in einem zweiten Topf 130 die zweite Hydromaschine aufgenommen sind. Beide Hydromaschinen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
An einer Oberseite des Gehäuses 2 sind die Verstellvorrichtungen 22, 24 der Hydromaschinen 4, 6 angeordnet. In einem Mittelabschnitt 132 des Gehäuses 2, der zwischen den beiden Töpfen 128, 130 angeordnet ist, ist die Ventileinheit 44 in eine Ventilaufnahme 134 eingepresst. Dabei ist gemäß 7 in der Ventilaufnahme 134 parallel zur Einbauachse 84 eine Sicherungsausnehmung 136 in Form einer Nut ausgebildet, in die der Hohlstift 126 eingreift. Auf diese Weise ist bei der Montage der Ventileinheit 44 in der Ventilaufnahme 134 sichergestellt, dass die Druckmitteleingänge 46, 48, 50, 52 der Ventileinheit 44 in Druckmittelverbindung mit den Arbeitsleitungen 12, 14, 16 und 18 (vergleiche 1) geraten. Die Druckmitteleingänge 46, 48, 50 und 52 münden dabei wie bereits erwähnt quer zur Einbauachse 84 in die Mantelfläche 88 des Grundkörpers 80 aus. Die Arbeitsleitungen 12, 14, 16 und 18 sind mit Bezug zur Mantelfläche 88 etwa in tangentialer Richtung ausgerichtet, wobei die Druckmitteleingänge 48, 52 jeweils unmittelbar in die Arbeitsleitung 14 beziehungsweise 18 münden und die Druckmitteleingänge 46, 50 jeweils über eine kurze Quer- und eine längere Längsbohrung in die Arbeitsbohrung 12 beziehungsweise 16 münden.
Die Ventilaufnahme 134 hat einen Boden 138, mit dem eine zapfenferne Stirnseite des Grundkörpers 80 in Anlage ist. Eine Mündung der Ventilaufnahme 134 ist hingegen von einer Verschlussschraube 140 verschlossen, die soweit eingeschraubt ist, dass sie stirnseitig in Anlage mit dem Zapfen 82 ist. Über die Mantelfläche des Zapfens 82, eine Bodenfläche der Verschlussschraube 140, eine Innenmantelfläche der Ventilaufnahme 134 und die Ringstirnfläche 86 ist somit ein Ringraum 142 begrenzt. In diesen mündet zum Einen der bereits erwähnte Druckmittelausgang 42 des dritten Wechselventils 76 und zum anderen ein Druckmittelkanal 144, über den gemäß den 1 und 7 der Druckmittelausgang 42 mit dem Druckmitteleingang 40 des Druckabschneidventils 34 verbunden ist. Hier erfolgt die Übergabe des Höchstdrucks an das Druckabschneidventil 34.
Offenbart ist eine hydraulische Ventileinheit mit einem einbaubar ausgestalteten Ventilgehäuse, in dem zumindest zwei Wechselventile zur Auswahl von zwei Hochdrücken aus zwei anstehenden Druckpaaren vorgesehen sind. Erfindungsgemäß erstrecken sich Ventilbohrungen, in denen Ventilkörper der Wechselventile aufgenommen sind, im Wesentlichen parallel zu einer Einbauachse der Ventileinheit.
Offenbart ist weiterhin eine hydrostatische Einheit mit zwei gekoppelten Hydromaschinen, insbesondere Hydropumpen, und mit einem Gehäuse mit einer Ventilaufnahme, in die die Ventileinheit eingebaut ist. Dabei sind jedem der beiden Ventilkörper der Ventileinheit Arbeitsleitungen je einer der Hydromaschinen zur Auswahl von deren jeweiligem Hochdruck zugeordnet.
Bezugszeichenliste

1: hydrostatische Einheit
2: Gehäuse
4: erste Hydromaschine
6: zweite Hydromaschine
8: Triebwelle
10: Wellenstumpf
12, 14, 16, 18: Arbeitsleitung
20: Druckbegrenzungsventil
22, 24: Verstellvorrichtung
26, 28: 4/3-Wegeventil
30, 32: Steuerdruckleitung
34: Ventileinrichtung
36, 38: Druckmittelausgang
40: Druckmitteleingang
42: dritter Druckmittelausgang
46, 48: erster Druckmitteleingang
50, 52: zweiter Druckmitteleingang
54: Feder
56: erstes Wechselventil
58: erster Ventilkörper
59: zweiter Ventilkörper
60: erste Ventilbohrung
61: zweite Ventilbohrung
62, 64: Ventilsitz
66: erster Druckmittelausgang
68: zweites Wechselventil
70: zweiter Druckmittelausgang
72: Druckmitteleingang
74: Druckmitteleingang
76: drittes Wechselventil
78: Ventilgehäuse
80: Grundkörper
82: Zapfen
84: Einbauachse
86: Ringstirnfläche
88: Mantelfläche
94: Querbohrung
96: Längsbohrung
98: dritte Ventilbohrung
100: dritter Ventilkörper
102: Mittelabschnitt
104, 106: Endabschnitt
108, 110, 112, 114: Sitzfläche
116: Einpressteil
118: Durchgangsausnehmung
120: Sacklochausnehmung
122: Mantelfläche
124: Sacklochbohrung
126: Hohlstift
128: erster Topf
130: zweiter Topf
132: Mittelabschnitt
134: Ventilaufnahme
136: Nut
138: Boden
140: Verschlussschraube
142: Ringraum
144: Druckmittelkanal
A1, A2, B1, B2: Arbeitsanschluss
X: Steuerdruckanschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012218450 A1 [0004]

Claims

Hydraulische Ventileinheit mit einem sich längs einer Einbauachse (84) erstreckenden, einbaubar gestalteten Ventilgehäuse (78), das wenigstens zwei Ventilbohrungen (60, 61) aufweist, in denen jeweils zwischen zwei Ventilsitzen (62, 64) ein Ventilkörper (58, 59) beweglich aufgenommen ist, wobei über einen ersten (58) der Ventilkörper (58, 59) aus an der Ventileinheit (44) anstehenden ersten Drücken ein erster Hochdruck gegen einen ersten Niederdruck und über einen zweiten (59) der Ventilkörper (58, 59) aus an der Ventileinheit (44) anstehenden zweiten Drücken ein zweiter Hochdruck gegen einen zweiten Niederdruck abwägbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Ventilbohrungen (60, 61) im Wesentlichen parallel zur Einbauachse (84) erstrecken.
Ventileinheit nach Anspruch 1 mit einer dritten Ventilbohrung (98), die sich im Wesentlichen parallel zur Einbauachse (84) erstreckt, und in der zwischen zwei Ventilsitzen (112, 114) ein dritter Ventilkörper (100) beweglich aufgenommen ist, über den aus den beiden Hochdrücken ein Höchstdruck auswählbar ist.
Ventileinheit nach Anspruch 1 oder 2 mit ersten Druckmitteleingängen (46, 48), an denen die ersten Drücke anstehen, und mit zweiten Druckmitteleingängen (50, 52), an denen die zweiten Drücke anstehen, wobei die Druckmitteleingänge (46, 48, 50, 52) quer zur Einbauachse (84) in einer Mantelfläche (88) des Ventilgehäuses (78) münden.
Ventileinheit nach Anspruch 3, wobei die der jeweiligen Ventilbohrung (60, 61, 98) zugeordneten Druckmitteleingänge (46, 48, 50, 52, 72, 74) im Wesentlichen quer zur Einbauachse (84) in die Ventilbohrung (60, 61, 98) einmünden.
Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei aus den Ventilbohrungen (60, 61, 98) jeweils ein Druckmittelausgang (66, 70, 42) ausmündet, und wobei wenigstens einer der Druckmittelausgänge (66, 70, 42) mit der Ventilbohrung (60, 61, 98), aus der er ausmündet, im Wesentlichen richtungsgleich ist.
Ventileinheit nach Anspruch 5, wobei die beiden Druckmittelausgänge (66, 70), an die die Hochdrücke gemeldet sind, jeweils über einen Verbindungskanal (94, 96) mit einem Druckmitteleingang (72, 74) der dritten Ventilbohrung (98) fluidisch verbunden sind, wobei wenigstens einer der Verbindungskanäle (94, 96) vollständig innerhalb des Ventilgehäuses (78) ausgebildet ist.
Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei über wenigstens einen der Ventilsitze (62, 64, 112, 114) und den mit ihm in dichtende Anlage bringbaren Ventilkörper (58, 59, 100) ein Kantensitz ausgebildet ist.
Ventileinheit nach Anspruch 3 oder nach Anspruch 3 und 6, wobei wenigstens einer der Ventilkörper als Ventilkolben (58, 59, 100) mit einem gleitend in der Ventilbohrung (60, 61, 98) geführten Mittelabschnitt (102) und radial verjüngten oder zurückgestuften Endabschnitten (104, 106) ausgebildet ist, und wobei die Endabschnitte (104, 106) jeweils von einem der Druckmitteleingänge (46, 48, 50, 52, 72, 74) der Ventilbohrung (60, 61, 98) dieses Ventilkolbens (58, 59, 100) mit Druckmittel beaufschlagt und über den Mittelabschnitt (102) fluidisch voneinander getrennt sind.
Ventileinheit nach Anspruch 5 und 8, wobei der Ventilkolben (58, 59, 100) von einer Durchgangsausnehmung (118) durchsetzt ist, über den der fern vom Druckmittelausgang (66, 70, 42) angeordnete Druckmitteleingang (46, 50, 74) der Ventilbohrung (60, 61, 98) mit dem Druckmitteleingang (46, 50, 74) fluidisch verbindbar ist.
Ventileinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ventilgehäuse (78) einen sich entgegen einer Einbaurichtung erstreckenden, radial verjüngten oder zurückgestuften Zapfen (82) aufweist.
Ventileinheit nach Anspruch 2, 5 und 10, wobei der Druckmittelausgang (42) der dritten Ventilbohrung (98) in eine Mantelfläche (122) des Zapfens (82) und / oder in eine sich vom Zapfen (82) hin zum restlichen Ventilgehäuse (80) erstreckende Übergangsfläche (86) mündet.
Hydrostatische Einheit mit einem Gehäuse (2), in dem zwei miteinander gekoppelte Hydromaschinen (4, 6) aufgenommen sind, von denen wenigstens eine (4, 6) ein verstellbares Verdrängungsvolumen aufweist, wobei eine erste (4) der Hydromaschinen (4, 6) zwei erste Druckräume (12, 14) hat, von denen einer mit einem Zulauf und der andere mit einem Rücklauf eines hydraulischen Verbrauchers fluidisch verbindbar ist, und wobei eine zweite (6) der Hydromaschinen (4, 6) zwei zweite Druckräume (16, 18) hat, von denen einer mit dem Zulauf und der andere mit dem Rücklauf eines hydraulischen Verbrauchers fluidisch verbindbar ist, und mit einer Ventileinheit (44), die gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, wobei das Ventilgehäuse (78) in eine Ventilaufnahme (134) des Gehäuses (2) eingebaut ist, in die die ersten und zweiten Druckräume (12, 14, 16, 18) münden, so dass die ersten Druckräume (12, 14) jeweils mit einem der ersten Druckmitteleingänge (46, 48) und die zweiten Druckräume (16, 18) jeweils mit einem der zweiten Druckmitteleingänge (50, 52) in Druckmittelverbindung sind.
Einheit nach Anspruch 12, wobei von der Ventileinheit (44) als Drucksignal der Hochdruck der ersten Hydromaschine (4) und / oder der Hochdruck der zweiten Hydromaschine (6) und / oder der Höchstdruck der Hydromaschinen (4, 6) ausgebbar ist.
Einheit nach Anspruch 13, wobei mit dem oder den Drucksignalen eine Ventileinrichtung (34) der Einheit (1) beaufschlagbar ist, von der ein zur Verstellung des Verdrängungsvolumens vorgesehener Steuerdruck in Richtung einer Verringerung des Verdrängungsvolumens veränderbar ist.
Einheit nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Ventileinheit (44) gemäß Anspruch 11 ausgebildet ist, mit einer die Ventilaufnahme (134) druckmitteldicht verschließenden Verschlussschraube (140), die stirnseitig am Zapfen (82) des Ventilgehäuses (78) aufsitzt, wodurch zumindest von der Verschlussschraube (140), dem Zapfen (82) und der Ventilaufnahme (134) ein mit der Ventileinrichtung (34) fluidisch verbindbarer Ringraum (142) begrenzt ist.