-
Schaltung für eine mit veränderlicher Drehzahl betriebene Druckmittelpumpe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung mit einer Druckmittelpumpe, einem
Speicher, einem Specherladeventil, einem Verbraucher und einem Schaltventil mit'
Umlaufstellung, , das den Verbraucher mit der Druckmittelpumpe und in Abhängigkeit
vom- Weg des Ventilschiebers mit dem Speicher "verbindet, sowie mit einer Ventileinrichtung,
bestehend aus einem Zuschältventil, das einen entgegen dem Druck einer Feder verschiebbaren
Steuerkölben - aufweist, der die Druckmitteliverbindung - zwischen der Pumpe und
dem Verbraucher steuert, und aus einem Vorsteuerventil, das einen entgegen dem Druck
einer Feder verschiebbaren Steuerkolben mit Blende hat, der vom Pumpendruck beaufschlagt
ist und der eine Druckmittelverbindung zum Behälter steuert.
-
- Bei verschiedenen Anlagen läuft die Pumpe zeitweilig bei gefülltem
Speicher mit sehr geringer Drehzahl, so daß sie nicht in der Lage ist, das Druckmittel
in den Speicher zu fördern. Die Anlage ist daher zweckmäßigerweise mit einer Entlastungseinrichtung
ausgestattet, der die sehr geringe Fördermenge zum Behälter -ablaufen läßt, wodurch
die Pumpe vor den Folgen einer Überhitzung geschützt ist, die sich einstellen würde,.
wenn in den Arbeitsräumen der Pumpe das heiße Druckmittel innerhalb des Pumpengehäuses
kreisen würde.
-
Es ist bereits eine Entlastungseinrichtung für ein von einer Pumpe
gespeistes und mittels eines Steuerschiebers mit mittlerer Schließstellung steuerbares
System bekannt, das aus einem Entlastungsschieber und einem- Steuerschieber zum
Steuern des Entlastungsschiebers zwischen zwei Stellungen besteht, wobei der Entlastungsschieber
in der einen seiner beiden Stellungen, der Entlastungsstellung, einen Strömungsweg
zwischen der Pumpe und dem Vorratsbehälter freigibt, derart, daß der Entlastungsschieber
in seiner anderen Stellung einen Strömungsweg von der Pumpe zum System freigibt,
wobei ein Steuerkanal vorgesehen ist, der einen die Pumpe und das System dauernd
verbindenden Strömungsweg bildet, und daß der Steuerschieber mittels einer Einrichtung
betätigt wird, die auf das Maß der Strömung durch den Steuerkanal anspricht. Diese
Ventileinrichtung, die Druckmittelpumpe, Behälter, Verbraucher, Schaltventil und
Steuerventil umfaßt, hat jedoch den Nachteil, daß, wenn einer der Steuer-Schieber
geöffnet wird, -der Ventilkolben am Anschlag steht, so daß der Druckmittelweg unter
Pumpen- bzw. Arbeitsdruck steht, so daß mangels Druckmitteldrosselung der Steuerschieber
auf beiden Seiten mit dem gleichen Druck beaufschlagt ist. Es kann also kein Differenzdruck
am Steuerschieber entstehen und der Ablauf zum Behälterweg nicht geöffnet werden.
-
Weiterhin ist ein Entlastungsventil für eine hydraulische Krafteinrichtung
mit einer ständig in Betrieb befindlichen Pumpe und einem Steuerschieber, der in
' seiner neutralen Stellung Zu- und Abfluß des Arbeitszylinders kurz schließt, bekannt.
Dieses Ventil eignet sich jedoch nicht, um zugleich einen Speicher zu laden, die
Pumpe bei niedriger Umlaufzahl auf den Verbraucher zu schalten und eine definitive
Bypaßstellung einzunehmen, wenn der Speicher voll geladen ist. Mit dieser Einrichtung
soll vielmehr nur erreicht werden; däß bei einer Servolenkung, solange Druckmittel
in der Lenkung nicht benötigt wird, der Umlauf des. Druckmittels durch ein Entlastungsventil,
also innerhalb der Pumpeneinheit, geschieht.
-
Bekannt ist weiterhin eine Einrichtung zur Regelung des Druckes innerhalb
enger Grenzen in einer hydraulischen Anlage und/oder einem Speicher, der durch eine
'ununterbrochen umlaufende Pumpe über ein Rückschlagventil mit Druckflüssigkeit
gespeist wird, welches eine Abgabe aus der hydraulischen Anläge und dem Speicher
verhindert, wenn die Pumpe entlastet wird. Diese Einrichtung besteht aus einem Umgehungsventil,
welches ein Ventilglied aufweist, dessen Arbeitsfläche mit dem Abgabedruck aus der
Pumpe dauernd in Verbindung steht und ein Steuerventil besitzt; dessen Arbeitsfläche
dem Druck innerhalb der hydraulischen Anlage und des Speichers dauernd unterworfen
ist, so daß, wenn der Druck innerhalb der Gesamtanlage einen vorbestimmten Wert
überschreitet, das Ventil des Umgehungsventils sich in eine Stellung bewegt, die
die ununterbrochen laufende Pumpe im Nebenschluß arbeiten läßt. Dieses bekannte
Ventil sieht aber
keine Schaltstellung vor, in der es bei niedriger
Pumpendrehzahl dem Verbraucher direkt Druckmittel zuführen kann.
-
Mit der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, das Ventil, das bei sehr
geringer Pumpenförderung den Nebenweg zum Behälter öffnet, definitiv in voll geöffneter
Lage zu :halten: Durch zweckmäßige Auslegung der Federn und Steuerwege kann man
festlegen, ab welcher Pumpenfördermenge ein Nebenweg zum Behälter geöffnet oder
geschlossen wird.
-
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Steuerkolben des
Vorsteuerventils zwei Steuernuten trennt oder verbindet, an die die beiden Kammern
des Zuschaltventils angeschlossen. sind und von denen eine mit dem Behälter verbunden-
ist, wobei der Steuerkolben des -Zuschaltventils zwei Steuernuten. trennt oder verbindet,
von denen die eine über die Zweigleitung an die Leitung vom Speicherladeventil zum
Schaltventil und die andere an die Förderleitung -zwischen dem Vorsteuerventil und
dem Speicherladeventil angeschlossen ist.
-
Vorzugsweise ist die Druckfeder des Zuschalt ventils schwächer ausgebildet
als die Druckfeder des Vorsteuerventils, die in schließendem Sinne auf den Steuerkolben
des kuschaltventiis einwirkt.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Schaltung dargestellt.
-
Es sind die Druckmittelpumpe mit 1, der Speicher mit 2, der Behälter
mit 3, das Speicherladeventil mit 4, der Verbraucher mit 5, sein Schaltventil mit
6 und das Vorsteuerventil mit 7 gekennzeichnet. Die Förderleitung von der Pumpe
zum Speicher ist mit 8 und 9; der Nebenweg zum Behälter mit 10 gekennzeichnet.
-
Die Druekmittelleitung von der Pumpe zum Speicher führt durch das
Vorsteuerventil 7, und zwar durch den Anschluß 11, die Gehäusekammer 12, eine Blende
13 im Steuerkolben 14 und durch die Gehäusekammer 15 und den Anschluß 16. Das Zuschaltventil
ist mit 17 bezeichnet. Es ist an die Druckmittelleitung 18 vom Speicher 2 bzw. vom
Speicherladeventil 4 zum Verbraucher 5 durch eine Zweigleitung 19 angeschlossen
sowie mit einer Zweigleitung 20 an die Förderleitung 9 von der Pumpe 1 zum Speicher
2 bzw. zum Speicherladeventil 4.
-
Im Gehäuse des Zuschaltventils 17 ist ein Steuerkolben 21 mit einer
Steuernut 22 in seinem Mantel gegen die Kraft der Druckfeder 33 verschiebbar. Die
Steuernut 22 arbeitet mit den Gehäusenuten 23 und 24 zusammen, an die die Zweigleitungen
19 und 20 angeschlossen sind. Der Steuerkolben 21 teilt das Gehäuse des Zuschaltventils
17 in zwei Kammern 25 und 26, die durch Leitungen 27 und 28 an das Vorsteuerventil7
angeschlossen sind.
-
Sie münden hier in zwei Gehäusenuten 29 und 30. Die Gehäusenut 30
steht über den Nebenweg 10 mit dem Behälter 3 in Verbindung. Damit ergibt sich,
daß die Gehäusekammer 26 des Zuschaltventils 17 stets drucklos ist.
-
Auch der Steuerkolben des Vorsteuerventils 7 hat in seinem Mantel
eine Steuernut 31, durch die die beiden Gehäusenuten 29 und 30 in der äußersten
linken Stellung des Steuerkolbens 14 miteinander verbunden sind. In. dieser Stellung
ist auch die Gehäusekammer 25 -des Zuschaltventils 17 drucklos mit dem Behälter
3 verbunden. Der Steuerkolben 21 ist hydraulisch druckausgeglichen. Die Druckmittelleiteng
18 vom Speicherladeventil 4 zum Schaltventil 6 ist durch den Druckmittelweg 20,
24, 22, 23, 19 umgangen.
-
Wenn die Pumpe mit ihrer normalen Drehzahl umläuft, entsteht ein Differenzdruck
auf den beiden Seiten des Steuerkolbens 14, so daß er gegen die Einwirkung seiner
Druckfeder 32 nach rechts verschoben wird, bis er die Gehäusenut 29 freigibt. Dadurch
stellt sich in der Gehäusekammer 25 des Zuschaltventils 17 der Pumpendruck ein,
verschiebt den Steuerkolben 21 nach rechts, so daß die Gehäusenuten 23 und 24 und
damit die Leitungen 19 und 20 voneinander getrennt sind. Die Blende 13 wird so groß
und die Feder 32 so stark gehalten, daß der Druckmittelweg 20, 24, 22, 23,19 offen
bleibt, bis die Fördermenge der Pumpe die zur Auffüllung des Speichers erforderliche
Größe erreicht hat.
-
Wenn das Ventil 6 für den Verbraucher 5 in Umlaufstellung steht, strömt
der Teil der Pumpenförderung, der nicht zur -Füllung des Speichers benutzt wird,
in den Behälter. Bei niedriger Pumpendrehzahl ist somit die Pumpe entlastet. Nach
Beginn der Einspeisung des Druckmittels in den Speicher wird mit Wachsender Fördermenge
der Steuerkolben 14 weiter nach rechts verschoben, bis die Pumpe die normale Menge
fördert. Durch die Verschiebung des Steuerkolbens 14 wird dann die Gehäusenut 30
an die Gehäusekammer 12 und damit an die Pumpenförderleitung angeschlossen und der
überschüssige Teil der Pumpenförderung durch den Nebenweg_10 in den Behälter 3 abgeleitet.
-
Da die Druckfeder 33 gegenüber der Druckfeder 32 sehr weich ist, steht
der Steuerkolben 21 stets in seiner äußersten Stellung in den Kammern 25 oder 26.
Bei der Vorsteuerbewegung des Steuerkolbens 14 ist der Schaltweg von der Unterbrechung
bzw. Öffnung der Verbindung zwischen den Gehäusenuten 29 und 30 bis zur Öffnung
bzw. Schließung der Verbindung zwischen der Gehäusenut 29- und der Kammer 25 sehr
groß. Deshalb und wegen der Dimensionierung der Blende 13 und der Druckfedern 32
und 33 kann der Steuerkolben 21 niemals in einer Zwischenstellung stehenbleiben.
-
Das Schaltventil 6 des Verbrauchers 5 ist so eingerichtet, daß zu
der in bekannter Weise angeschlossenen Druckmittelpumpe der Speicher durch eine
zusätzliche Schaltbewegung des Ventilschiebers zugeschaltet werden kann. Deshalb
ist ein besonderer Gehäuseanschluß für die Speicherleitung 34 vorhanden. Das Rückschlagventil
35 sichert die Pumpe 1 gegen einen Rückdruck aus dem System des Verbrauchers ab.
Wenn in dieser Schaltung der Speicher 2 leer ist und die Pumpe nur eine geringe
Druckmittelmenge fördert, kann mit dieser Druckmittelmenge der Verbraucher in Tätigkeit
gesetzt werden, wobei allerdings seine Leistungsabgabe entsprechend gering ist.
Ist z. B. an das Ventil 6 eine hydraulische lElfskraftlenkung angeschlossen, dann
besteht die Möglichkeit, auch dann hilfskraftunterstützte Lenkbewegungen zu machen,
wenn der Speicher 2 leer ist und die Pumpe 1 mit sehr niedriger Umdrehungszahl läuft.
Der Druckmittelstrom fließt bei Einschalten des Ventils 6 von der Pumpe 1 durch
die Leitungen 8 und 9, die Leitung 20, die Steuernuten 22, 23, 24 zu der Leitung
19 und von dort über das Rückschlagventz135 zum Lenksystem. Werden nach Ansteigen
der Pumpendrehzahl
auf die normale Größe vor der Füllung des Speichers
Lenkbewegungen eingeleitet, dann erfolgt der Zustrom des Druckmittels statt über
die Leitung 20 von der Pumpe her direkt über die Leitung 18,
da der
Umlauf 22, 23, 24 dann versperrt ist.