DE1211881B - Selbsttaetige Steuereinrichtung zur Verteilung von Druckfluessigkeit von einer Fluessigkeitsquelle auf zwei Hydrauliksysteme - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

F 06 k

Deutsche Kl.: 47 g-29

Nummer: 1211881

Aktenzeichen: H 45829 XII/47 g

Anmeldetag: 18. Mai 1962

Auslegetag: 3. März 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige Steuereinrichtung zur Verteilung von Druckflüssigkeit von einer Flüssigkeitsquelle auf zwei Hydrauliksysteme, von denen eines gegenüber dem anderen Vorrang besitzt.

Die Vorrichtung, von der ausgegangen wird, besteht aus einem Gehäuse mit einer einen zwischen zwei Endstellungen verschieblich gelagerten Schieberkolben aufnehmenden Längsbohrung, die je nach Stellung des Schieberkolbens über einen Einlaß- und Rücklaufauslaß mit der Flüssigkeitsquelle und über einen ersten Auslaß mit dem vorrangigen Hydrauliksystem sowie einen zweiten Auslaß mit dem anderen System in Verbindung zu bringen ist.

Derartige Steuereinrichtungen eignen sich besonders für solche Hydrauliksysteme, bei denen das vorrangige System einer hydraulischen Lenkhilfe und das zweite System einem hydraulischen Arbeitsgerät, wie z. B. einer Hebevorrichtung eines Fahrzeuges, beispielsweise einem mit einer Frontladeeinrichtung ausgerüsteten Schlepper, zugeordnet ist. Hierbei muß nämlich sichergestellt werden, daß in dem mit Vorrang behandelten Lenksystem der Druck der diesem zugeführten Hydraulikflüssigkeit im wesentlichen konstant bleibt.

Bei einer bekannten Steuereinrichtung der eingangs genannten Art kann der unter Wirkung von Federn stehende Schieberkolben aus seiner einen Endstellung in seine andere Stellung nur dann verschoben werden, wenn der Druck des von der Flüssigkeitsquelle gelieferten Druckmittels zunimmt. Dies ist deshalb der Fall, weil dabei der Druckunterschied an einer innerhalb des Schieberkolbens gelegenen Drosselbohrung so groß wird, daß eine Bewegung des Kolbens eintritt. Das ist jedoch insofern nachteilig, als dadurch die das Druckmittel liefernde Flüssigkeitsquelle, wie z. B. eine Pumpe, so ausgelegt sein muß, daß sie je nach Bedarf auch unterschiedliche Mengen Druckmittel fördern kann. Dazu ist aber nicht jede Pumpe ohne weiteres geeignet. Schließlich haftet der vorbekannten Einrichtung auch noch der Nachteil an, daß der Schieberkolben entgegen der Wirkung von Federn verschoben wird. Da letztere bekanntlich nur schwierig mit der für die in Rede stehenden Zwecke erforderlichen Genauigkeit hergestellt werden können und auch verhältnismäßig schnell ermüden, kann insofern mit einer verläßlichen Funktion derart ausgebildeter Steuerventile über einen längeren Zeitraum kaum gerechnet werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätige Steuereinrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die die Nachteile der Selbsttätige Steuereinrichtung zur Verteilung
von Druckflüssigkeit von einer Flüssigkeitsquelle auf zwei Hydrauliksysteme

Anmelder:

The Frank G. Hough Co.,

Libertyville, JIl. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Zoepke, Patentanwalt,

München 5, Erhardtstr. 11

Als Erfinder benannt:

Don S. Strader, Mt. Prospect, JIl. (V. St. A.) - -

vorbekannten Steuereinrichtung nicht mehr aufweist.

Das wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß der Schieberkolben als federloser an sich bekannter Stufenkolben ausgebildet ist, der an seinem dem ersten Auslaß zugewandten Ende eine größere druckbeaufschlagte Fläche als an seinem dem Einlaß von der Flüssigkeitsquelle zugewandten Ende sowie eine bei abgesperrtem erstem Auslaß zu letzterem eine Flüssigkeitsverbindung aufrechterhaltende Drosselbohrung besitzt.

Hierdurch kommt man zu einem einfach herzustellenden, jedoch einwandfrei arbeitenden Steuerventil, um zwei Hydrauliksysteme auf zuverlässige Weise mit Druckmittel zu beliefern. Das ist einmal auf die federlose Anordnung des Schieberkolbens zurückzuführen, da dessen Steuerung durch Differenzdrücke in der Praxis sich als weitaus wirksamer als durch entsprechend angeordnete Federn erwiesen hat. Weiterhin ist für die Erfindung wesentlich, daß das vorrangige Hydrauliksystem auch in seinem abgesperrten Zustand über die Drosselbohrung mit der Flüssigkeitsquelle in Verbindung bleibt. Dadurch wird nämlich sichergestellt, daß sich bei entsprechender Betätigung eines im vorrangigen Hydrauliksystem eingebauten Verbrauchers sich im ersten Auslaß ein Flüssigkeitsdruck aufbauen kann, der über die größere Fläche am zugewandten Ende des Schieberkolbens letzteren entsprechend zu verschieben erlaubt, so daß die Absperrung des Auslasses mehr oder weniger weit aufgehoben wird. Wichtig ist also, daß der erste Impuls zur Versorgung des vorrangigen Hydrauliksystems unmittelbar von dem darin eingebauten Verbraucher und nicht etwa von der Flüssigkeits-

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quelle ausgeht. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die Flüssigkeitsquelle immer die gleiche Liefermenge zu fördern braucht, so daß als Quelle beispielsweise eine einfache, stets mit gleicher Drehzahl anzutreibende Zahnradpumpe benutzt werden kann.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.

F i g. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Einrichtung gemäß der Erfindung in einer Endstellung;

F i g. 2 ist ein Schnitt ähnlich F i g. 1 in der anderen Endstellung.

Das Gehäuse 10 besitzt eine an beiden Enden geschlossene Längsbohrung 11, in der ein Schieberkolben 12 frei gleitend geführt ist. Sein Ende 13 bildet mit dem entsprechenden Abschnitt der Ventilbohrung 11 eine Kammer 14. Die Stirnwand der Längsbohrung 11 in der Kammer 14 besitzt einen kegelförmigen Ansatz 15, der mit der Achse des Schieberkolbens 12 fluchtet. Die Bohrung 11 besitzt drei Ringflächen 16, 17 und 18. Die Ringfläche 18 stellt teilweise eine Wand der Kammer 14 dar, und die Ringflächen 17 und 18 sind durch eine Ringnut 19 voneinander getrennt. Die Ringflächen 16 und 17 sind durch eine Ringnut 20 voneinander getrennt, und der Abschnitt der Längsbohrung 11 von der Ringfläche 16 bis zum Bohrungsende hat einen geringeren Durchmesser als die Ringfläche 16.

Ein Einlaß 21 für die hydraulische Druckflüssigkeit steht mit der Längsbohrung 11 in Verbindung, und zwar neben der Ringfläche 16, auf deren anderer Seite die Ringnut 20 angeordnet ist. Ein Auslaß 22 für ein Gerät steht mit der Ringnut 20 in Verbindung. Ein Auslaß 23 z. B. für ein Lenksystem ist mit der Kammer 14 am Ende der Längsbohrung 11 verbunden. Ein Rücklauf auslaß 24 steht mit der Ringnut 19 in Verbindung und führt zum Sammelbehälter. Der Rücklauf auslaß 24 wird von einem Kanal 25 gekreuzt, der das eine Ende der Längsbohrung 11 in der Nähe der Ringfläche 16 mit einer Kammer 26 verbindet. Diese Kammer 26 weist ein Rückschlagventil auf, das aus einer Schraubenfeder 27 und einer Kugel 28 besteht. Eine Einstellschraube 29 dient zur Einstellung des Öffnungsdruckes. Die Kugel 28 liegt an einem Ende des Kanals 30 auf, dessen anderes Ende in die Ringnut 19 mündet, und zwar an dem Ende, das durch die Ringfläche 18 gebildet wird. In den Kanal 30 mündet ein Ende eines Kanals 31, dessen anderes Ende mit einer Kammer 32 in Verbindung steht. Die Kammer 32 ist durch eine Bohrung 33 an die Kammer 14 angeschlossen. Ein kegelförmiges Drosselstück 35 mit einem Gewinde am anderen Ende ist in der Kammer 32 angeordnet und ragt in die Bohrung 33 hinein, so daß durch sein Einschrauben bis in die in der Zeichnung dargestellte Lage eine Drosselstelle gebildet wird, durch die eine Dämpfung bei der Betätigung des Schichtkolbens bewirkt wird.

Der Schieberkolben 12 besteht aus fünf Abschnitten 40, 41, 42, 43 und 44. Der Abschnitt 40 besitzt einen Durchmesser, der größer ist als der des Abschnitts 41, aber kleiner als der des Endteils 42. Der Endteil 42 besitzt denselben Durchmesser wie der Endteil 44, aber einen kleineren Durchmesser als das Mittelstück 43. Der Schieberkolben 12 enthält außerdem einen Längskanal 46, der sich vom Ende 13 entlang der Längsachse des Schiebers bis zu einem T-förmigen Kanal 47 erstreckt, der durch den Schieberabschnitt 41 quer hindurchgeht. Da der Kanal 4' einen kleineren Durchmesser besitzt als der Kanal 46. entsteht am Übergang eine Drosselstelle 51, die das Flüssigkeitsvolumen zum und durch den Kanal 46 verringert. Eine enge Drosselbohrung 48 verbindei den Kanal 46 mit der Außenfläche des Endteils 44. Der Durchmesser dieser Drosselbohrung 48 ist wesentlich kleiner als der des Kanals 47, so daß in den Kanälen 46 und 47 ein Flüssigkeitsdruck aufrechterhalten werden kann.

Die einzelnen Schieberabschnitte sind in bezug auf das Gehäuse 10 und die Längsbohrung 11 so angeordnet, daß in der rechten Endstellung des Schieberkolbens (Fig. 1) das Ende des Kanals 46 durch den kegelförmigen Ansatz 15 verschlossen ist, während die Drosselbohrung 48 die Verbindung mit der Kammer 14 herstellt. Das Mittelstück 43 steht etwa in der Mitte der Ringnut 19, so daß der Kanal 30 mit einer Wand 50 des Mittelstücks 43 in der Ringnut 19 in Verbindung steht. Der Rücklaufauslaß 24 steht mit der Ringnut 19 am anderen Ende des Mittelstücks 43 in Verbindung, und der Einlaß 21 ist über den Schieberabschnitt 41 und die Ringnut 20 mit dem Auslaß 22 verbunden.

In der linken Endstellung des Schieberkolbens (F i.g. 2) ist die Drosselbohrung 48 durch die Ringfläche 18 verschlossen, der Rücklaufauslaß 24 ist durch das Mittelstück 43 verschlossen, und der Auslaß 22 und die Ringnut 20 sind durch den Endteil 42 vom Einlaß 21 abgeschlossen.

Arbeitsweise

Angenommen, das Lenksystem benötigt kein Druckmittel und das Gerät braucht die gesamte verfügbare Flüssigkeit, dann fließt die Druckflüssigkeit, die von der Pumpe zum Einlaß 21 geleitet wird, über die Ringfläche 16 der Längsbohrung 11 zur Ringnut 20 und durch den Auslaß 22 zum Gerät. Da die wirksame druckbeaufschlagte Fläche am Endteil 42 größer ist als die am Abschnitt 40, hält der Flüssigkeitsdruck den Schieberkolben 12 in der in F i g. 1 gezeigten Stellung, in der nahezu keine Druckflüssigkeit zum Lenksystem geliefert wird, da der Ansatz 15 das Ende des Kanals 46 verschließt. Eine geringe Flüssigkeitsmenge wird vom Abschnitt 41 durch die Kanäle 47 und 46 und durch die Drosselbohrung 48 in die Kammer 14 geleitet. Der Strom durch die Drosselbohrung 48 verhindert, daß die Einrichtung hydraulisch abgeschlossen wird, da das Lenksystem, wenn es keinen Druck benötigt, druckentlastet ist und da der durch Betätigung des Lenksystems hervorgerufene Rückdruck verwendet wird, um den Schieberkolben in die in F i g. 2 gezeigte Stellung, in der er die Flüssigkeitszufuhr zum Gerät abbricht und den Druck zum Lenksystem leitet, oder in eine Zwischenstellung zu bewegen. Die Kanäle 24 und 25, die, wie in F i g. 1 gezeigt, mit der Längsbohrung 11 in Verbindung stehen, sorgen für den Abfluß des Lecköls.

Nun sei angenommen, daß das Gerätesystem keinen Druck benötigt und daß das Lenksystem fast den gesamten Ausstoß der Pumpe verbraucht. Dann wird eine Betätigung das Lenksystems verursachen, daß der Flüssigkeitsdruck, der auf der Drosselbohrung 48 steht, zum Schieberende 13 geleitet wird und durch die Bohrung 33, die Kammer 32 und die Kanäle 31 und 30 in die Kammer, die von der Endwand 50 des Mittelstücks 43 und die Ringnut 19 der Längsboh-

rung 11 gebildet wird. Die wirksame Fläche des Schieberkolbens 12, die vom Druck beaufschlagt wird, um den Schieberkolben 12 von dem Ansatz 15 zu entfernen, ist etwas größer als die Fläche, durch die der Schieberkolben gegen den Ansatz gepreßt wird, und aus diesem Grund wird der Schieberkolben 12 in die in F i g. 2 gezeigte Stellung bewegt. Die Ringnut 20 und der Auslaß 22 werden dann von der Verbindung mit dem Einlaß 21 abgeschlossen, und die zur Verfügung stehende Druckflüssigkeit fließt vom Einlaß ίο 21 in die Längsbohrung 11, durch die Kanäle 47 und 46 in die Kammer 14 und durch Auslaß 23 zum Lenksystem. Das Rückschlagventil in der Kammer 26 dient zur Begrenzung des Flüssigkeitsvolumens, das in dieser Schieberstellung zum Lenksystem gefördert wird. Das Rückschlagventil bleibt geschlossen, so daß die Wand 50 des Schieberkolbens 12 mit Druck beaufschlagt werden kann, der dem Druckabfall an der Drosselstelle 51, die die Flüssigkeitsmenge für das Lenksystem begrenzt, entgegenwirkt. Auf diese Weise wird der Schieberkolben von dem Ansatz 15 ferngehalten, bis dem Lenksystem die nötige Flüssigkeitsmenge zugeführt worden ist. Dann hebt sich die Kugel 28 von ihrem Sitz und läßt die Flüssigkeit aus der Kammer 14 durch die Kammer 32 und die Kanäle 31, 30 und 25 zum Sammelbehälter zurückfließen.

Angenommen, das Lenksystem wird betätigt, braucht aber nicht den höchsten verfügbaren Druck, und gleichzeitig wird das Gerät betätigt. Dann wird der Schieberkolben 12 durch den relativ zum Druck am Schieberabschnitt 41 niedrigeren Rückdruck in der Kammer 14 und der Ringnut 19 in eine Stellung zwischen der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Stellung bewegt. In dieser Stellung gibt der Endteil 42 die Ringnut 20 frei, und die Druckflüssigkeit kann dann über die Ringfläche 16 zum Gerätesystem fließen. Gleichgültig wieviel Druckflüssigkeit vom Gerät benötigt wird, der Druck, der auf die Endwand des Endteils 42 wirkt, reicht nie aus, um den Schieberkolben in die in F i g. 1 gezeigte Stellung zu bewegen, solange das Lenksystem betätigt wird, da die wirksame Fläche am Schieberende 13 und die Wand 50 größer sind. Das Lenksystem besitzt den Vorrang vor dem Gerät, und zu jeder Zeit, da das Lenksystem zusätzliche Druckflüssigkeit benötigt, wird der Schieberkolben 12 in Richtung auf die in Fig. 2 gezeigte Lage bewegt, und zwar so weit, bis die für das Lenksystem benötigte Druckflüssigkeit zur Verfügung steht, wobei die Schieberbewegung durch die Einstellung des auf Druck ansprechenden Rückschlagventils in der Kammer 26 begrenzt wird.

Claims (7)

Patentansprüche: 55

1. Selbsttätige Steuereinrichtung zur Verteilung von Druckflüssigkeit von einer Flüssigkeitsquelle auf zwei Hydrauliksysteme, von denen eines gegenüber dem anderen Vorrang besitzt, bestehend aus einem Gehäuse mit einer einen zwischen zwei Endstellungen verschieblich gelagerten Schieberkolben aufnehmenden Längsbohrung, die je nach Stellung des Schieberkolbens über einen Einlaß und Rücklaufauslaß mit der Flüssigkeitsquelle und über einen ersten Auslaß mit dem vorrangigen Hydrauliksystem sowie einen zweiten Auslaß mit dem anderen System in Verbindung zu bringen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben als federloser an sich bekannter Stufenkolben (12) ausgebildet ist, der an seinem dem ersten Auslaß (23) zugewandten Ende eine größere druckbeaufschlagte Fläche als an seinem dem Einlaß (21) von der Flüssigkeitsquelle zugewandten Ende sowie eine bei abgesperrtem erstem Auslaß (23) zu letzterem eine Flüssigkeitsverbindung aufrechterhaltende Drosselbohrung (48) besitzt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbohrung (48) quer zur Längsrichtung des Schieberkolbens (12) angeordnet und einerseits zum ersten Auslaß (23) hin mit einer dem letzteren zugeordneten Kammer (14) und andererseits über einen mit einer Drosselstelle (51) versehenen Längskanal (46) im Schieberkolben mit der Flüssigkeitsquelle verbunden ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Absperren des dem vorrangigen Hydrauliksystem zugeordneten ersten Auslasses (23) in der Kammer (14) ein an sich bekannter, feststehender, vorzugsweise kegeliger Ansatz (15) vorgesehen ist, auf den sich in der den ersten Auslaß (23) sperrenden Endstellung des Schieberkolbens (12) dessen Längskanal (46) aufsetzt.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (12) aus zwei im Durchmesser gleich großen Endteilen (42, 44) und aus einem dazwischen angeordneten Mittelstück (43) größeren Durchmessers besteht.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung (11) zur Führung der beiden Endteile (42, 44) des Schieberkolbens (12) dienende Ringflächen (17 und 18) besitzt, die einen axialen Abstand voneinander aufweisen, der größer ist als die Länge des Mittelstückes (43) des Schieberkolbens (12).

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (10) ein den ersten Auslaß (23) mit der Längsbohrung (11) an einer Stelle zwischen dem Mittelstück (43) und der in der Nähe des ersten Auslasses

(23) liegenden Ringfläche (18) verbindender Kanal (33, 31, 30) angeordnet ist.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (33, 31, 30) eine einstellbare Durchflußbegrenzung (33, 35) und ein vorn Raum (19) zwischen dem Mittelstück (43) und der Ringfläche (18) zum Rücklaufauslaß

(24) öffnendes einstellbares Überdruckventil (27, 28, 29) besitzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 880 987:

deutsche Auslegeschriften Nr. 1 060 681.
971, 1070 892, 1116 954;

britische Patentschriften Nr. 589 095, 529 061;

Zeitschrift »Ölhydraulik und Pneumatik«, 1958, H. 8, S. 259.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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