DE1550342C - Selbsttätige Steuereinrichtung zur Verteilung von Druckflüssigkeit von einer Flussigkeitsquelle auf zwei Hydrau hksysteme, von denen eines gegenüber dem anderen Vorrang besitzt - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige Einlaß über eine im Schieberkolben vorgesehene

Steuereinrichtung zur Verteilung von Druckflüssig- Radialbohrung und eine in dem zugeordneten KoI-

keit von einer Flüssigkeitsquelle auf zwei Hydraulik- benende angeordnete, eine Feder aufnehmende

systeme, von denen eines gegenüber dem anderen Axialbohrung, während zur Verbindung der anderen

Vorrang besitzt, bestehend aus einem Gehäuse mit 5 Steuerkammer mit dem Einlaß ein von letzterem in

einem in einer Längsbohrung zwischen zwei End- bezug auf die Durchmißrichtung des Druckmittels

Stellungen verschiedlich gelagerten Schieberkolben, abzweigender Kanal vorgesehen ist.

der über Steuerkammern direkt und andererseits Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den

über eine Drossel vom Einlaß beaufschlagt ist und Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher be-

daß sowohl eine Verbindung vom Einlaß über die io schrieben. Es zeigt

Drossel zu einem ersten, mit dem vorrangigen System F i g. 1 die neue Steuereinrichtung in einem gein Verbindung stehenden Auslaß als auch eine Ver- sbhibsseheh Zentralhydrauliksystem mit einem vorbindung vom Einlaß direkt zu einem zweiten, mit rangigen und nachrangigen Hydraulikkreislauf bei in dem nachrangigen System iri Verbindung stehenden seiner einen Endstellung befindlichem Schieber-Auslaß vom Schieberkolben gesteuert wird. 15 kolben,

Derartige Steuereinrichtungen sind für Hydraulik- F i g. 2 die Steuereinrichtung mit in einer Zwisysteme geeignet, bei denen das vorrangige System schenstellung befindlichem Schieberkolben, einer hydraulischen Lenkhilfe und das zweite System F i g. 3 die Steuereinrichtung mit in der änderen einem hydraulischen Arbeitsgerät, wie z. B. einer Endstellung befindlichem Schieberkolben, Hebevorrichtung eines Fahrzeugs, beispielsweise 20 F i g. 4 einen Teilschnitt durch die den Schiebereinem mit einer Frontladeeinrichtung ausgerüsteten kolben aufnehmende Längsbohrung der Steuerein-Schlepper zugeordnet sind. Hierbei muß sicherge- richtung in vergrößertem Maßstab, stellt werden, daß in dem mit Vorrang behandelten Das in Fig. 1 gezeigte geschlossene Zentral-Lenksystem der Druck der diesem zugeführten hydrauliksystem besitzt ein als Mengenteiler ausge-Hydraulikflüssigkeit im wesentlichen konstant bleibt. 25 bildetes Steuergerät 10, das über eine Pumpe 14 mit Bekannt ist eine selbsttätige Steuereinrichtung der dem Flüssigkeitstank 12 verbunden ist. Die Fördereingangs genannten Bauart beispielsweise durch die menge der motorgetrieb'eneü Pumpe 14 ist veränderdeutsche Patentschrift 1 211 881 (USA.-Patentschrift bar. Das vorrangige Hydrauliksystem 16, das im vor-3 033 221), bei der die Druckflüssigkeit von einer liegenden Ausführungsbeispiel ein Lenksystem dar-Flüssigkeitsquelle auf zwei Hydrauliksysteme verteilt 30 stellt, besitzt ein Wegeventil 18 mit geschlossener wird, von denen eines gegenüber dem anderen Vor- Mittelstellung und einen umkehrbaren Hydromotor rang besitzt: Bei dieser bekannten Bauart wird jedoch 20 in Gestalt eines doppeltwirkenden Hydrolenknur auf der dem vorrangigen Hydrauliksystem zu- Zylinders, in welchem ein mit den zu lenkenden gewandten Seite über eine Drösselböhrürig eine Flüs- Teilen bzw. Rädern 'eines Fahrzeugs verbundener sigkeitsverbindung zwischen dem Einlaß und dem 35 Kolben 22 verschieblich gelagert ist. Auslaß aufrechterhalten. Wird vom vorrangigen Das zweite oder nachrangige Hydrauliksystem 24 Hydrauliksystem demnach kein Drucköl benötigt, so ist als Hubeinrichtung mit geschlossener Mittelstelwird nur dieses System auf Druckölumlauf ge- lung ausgebildet. Der Hilfskreislauf kann mehrere schaltet. Dies erfordert jedoch eine spezielle Aus- unabhängige Systeme zur Betätigung verschiedener bildung des Schieberkolbens. 4° hydraulischer Einrichtungen aufweisen, und zwar so Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer viele, wie die Pumpe 14 mit Druckflüssigkeit verselbsttätigen Steuereinrichtung zur Verteilung von sorgen kann.

Druckflüssigkeit von einer Flüssigkeitsquelle auf zwei Das Steuergerät 10 weist ein Gehäuse 26 mit einer Hydrauliksysteme nach der eingangs genannten Bau- Längsbohrung 28 auf, in der ein Schieberkolben 30 art den Kolbenschieber in einfacher Weise als Sperr- 45 verschieblich gelagert ist.. Ein. im Gehäuse 26 mit der schieber auszugestalten, der es erlaubt, Druckschwan- Pumpe 14 verbundener Einlaß 32 steht über Zulaufkungen oder Schwingungen im Druckmittelumlauf kanäle 34 und 36 mit der Längsbohrung 28 in Verdurch selbsttätige Verstellung auszugleichen, das bindung, die an ihrem einen Ende mit einem ersten vorrangige Hydrauliksystem stets zuerst mit Drucköl Auslaß 37 für das vorrangige Hydrauliksystem 16 zu versorgen und es auf Druckölufnläuf zu schalten, 50 und an ihrem änderen Ende mit einem zweiten Auswenn das vorrangige Hydrauliksystem momentan laß 38 für das nachrangige Hydrauliksystem 24 verkein Druckmittel benötigt. bunden ist. Der zweite Auslaß 38 besitzt zwei Ab-Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch fmßkanäle 40 und. 42, die zu beiden Seiten des gelöst, daß der zweite Auslaß zwei von der Längs- Zulaufkanals 36 liegen. Am vorderen Ende des Zubohrung abgehende Äbflüßkäriäle aufweist; von 55 laüfkärials 34 ist eine Drössei 44 vorgesehen, die eine denen in den Endstellungen des Schieberkolbens Durchflußbegrenzung zwischen. dem Einlaß 32 und jeweils einer mit dem Einlaß in Verbindung steht, dem Zulauf kanal 34 bildet, um in diesem einen konwährend in einer Zwischenstellung beide Abfluß- stanten Durchfluß zu gewährleisten. Der erste Auslaß kanäle versperrt sind. 37 steht mit einem Sicherheitsventil 46 in Verbin-Je nach Bedarf an Druckmittel im vorrangigen 60 dung, welches bei Überschreiten eines bestimmten Hydrauliksystem wird also dafür gesorgt, daß durch Druckes im Hydrauliksystem eine Verbindung mit einfache Verstellung eines als Sperrschieber ausge- dem Flüssigkeitstank 12 herstellt, bildeten Schieberkolbens das nachrangige Hydraulik- Das Sicherheitsventil 46 besitzt (wie F i g. 1 zeigt) system nur momentan abgeschaltet wird, im übrigen ein Ventilstück 81 mit einer Durchlaßöffnung 83, die jedoch durch eine der beiden Auslässe mit Druck- 65 mit dem ersten Auslaß 37 in Verbindung steht, mittel versorgt bleibt. Ferner gehört zu dem Sicherheitsventil 46 ein Ver-In vorteilhafter Weise erfolgt die Verbindung der schlußstück 84, das innerhalb einer Bohrung 86 des einen Steuerkammer mit dem ersten Auslaß und dem Ventilstücks 81 verschieblich gelagert ist. Innerhalb

der mit dem Flüssigkeitstank 12 in Verbindung stehenden Bohrung 86 ist eine Feder 90 angeordnet, die das Verschlußstück 84 gegen das Ventilstück 81 drückt, um unterhalb eines bestimmten Flüssigkeitsdruckes in dem ersten Auslaß 37 zwischen letzterem und dem Flüssigkeitstank 12 eine Flüssigkeitsverbindung zu verhindern.

Die Enden des Schieberkolbens 30 sind innerhalb von Steuerkammern 52 und 54 angeordnet. In dem Her Steuerkamrrier 52 zugeordneten Ende des Schieberkolbens 30 ist eine Axialböhrung 58 vorgesehen, innerhalb der eine Feder 56 angeordnet ist, die den Steüerschieber 3Ö normalerweise in seine eine Endstellung nach der F i g. 3 drückt. Am gegenüberliegenden Ende des Schieberkolbehs 30 besitzt dieser eine weitere Axialbohrung 59. Von der letzterer zugewandten Steuerkammer 54 zweigt ein Kanal 60 in den Einlaß 32 ab, so daß dieser mit der Kammer 54 in Flüssigkeitsverbindung steht. Die andere Steuerkämmer 52 steht über die Axialbohrung 58, eine davon abzweigende Radialbdhrürig 62 sowie den ersten Zulaufkanal 34 mit dem Eirilaß 32 iti Flüssigkeitsverbindürig. Der Druck der Flüssigkeit in der Steüerkammer .54 ist so hoch wie der Flüssigkeitsdruck iri dem Einlaß 32.

Der Kolbenschieber 30 besitzt drei mit Abstand zueinähder angeordnete Steuerflächen 66, 68 und 70, zwischen denen Steüernuteri 72 und 74 liegen. Wie die F i g. 1 uhd 3 zeigen, ist die Steuerfläche 68 an ihrem Außenumfärig mit mehreren durch seitliche Abflachungen gebildete Drosselöffnungeri 76 versehen, die von der Eingriffsfläche 78 der Steuerfläche 68 ausgehen: Die vorerwähnte Radiälöfinuhg 62 im Steuerschieber 30 mündet zurriindestens in einer dieser Drosselöffhuhgferi 76 und schafft dadurch eine ständige Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Zu-Iaufkahai 34 und der Steuerkammer 52, und zwar unabhängig von der Stellung des Schieberkolbens 30 innerhalb der Lärigsbohrüng ?8. Ih der Steuerkamhier 52 steht die Druckflüssigkeit mithin unter dem gleichen Druck wie in dem Zulaufkanal 34.

Ah ihrem Austrittseride aus dem Gehäuse 26 ist die Längsbohrürig 28 durch einen Verschlußstöpfen 80 .verschlossen. Dieser Stopfen besitzt einen Anschlagteil 82, der die Axjälbewegung des Steuefschieb'ers 30 nach der einen Richtung begrenzt.

Die Lärigsböhfürig 28, des Schieberkölbens 30 besitzt Steuerflächen 91, 92, 94, 96 urid 98. Die Steuerflache 92 zwischen dem ersten Auslaß 37 und dem ersten Zulaufkanal 34 ist mit stufenförmigen Schulterri 102 Versehen, die zur Aüfnähriie der Eingriffsfläche 78 der Schieberköiben-Steüerfläche 68 angepaßt sind. Bei Stellung des Schieberkölbens 30 in seiner äußersten linken Ends'teilung; wie in F i g. 1 g'ezeigt, wird durch dibse Anordnung der Flüssigkeitsströrri von dem Zulaufkanal 34 arii Schieberkolben 30 entlang iri deri ersten Auslaß 37 gedrosselt.

Die Steuereinrichtung nach der Erfindung arbeitet wie folgt: Die Pumpe 14 kann zwecks Veränderung ihrer FÖrdefriienge als AxiäikÖlb'ehpuriipe mit Taumelscheibe ausgebildet sein. Die Taumelscheibe kann durch ein nicht gezeigtes Steuerventil iri ihrer Winkelstellurig gesteuert werden. Die Pumpe beginnt dann zu fördern, wenri im Einlaß 32 der Flüssigkeitsdruck unter einen bestimmter! Wert, beispielsweise 14Ö kg/crii², fällt.

Der Schieberkölben 30 wird durch seihe Feder 56 normalerweise gegen den Anschlag 82 gedrückt (Fig. 3), wobei der Einlaß 32 sowohl mit dem vorrangigen als auch dem nachrangigen Hydraulikkreislauf in Flüssigkeitsverbindung steht.

■; Wenn der Motor gestartet wird und der Druck im System unterhalb des vorbestimmten Systemdruckes liegt, wird die Purnperitaumelscheibe aus ihrer Neuträlsfellühg bewegt. Oberhalb eines vorbestimmten Druckes im vorrangigen Hydraulikkreislauf spricht das Sicherheitsventil 46 an und läßt Überdruck ab.

ίό Es sei angenommen, daß sich sowohl der vorrangige als auch der nachrangige Hydraulikkreislauf in Neütralstellung befindet, so daß der Flüssigkeitsstrom abgesperrt ist. Von der Pumpe 14 wird also keine Flüssigkeit verlangt, so daß sich innerhalb des

Einlasses 32 ein Drück aufbaut, der bei Erreichen des vorbestimmten Wertes die Pumpe zum Abschalteri bringt. In diesem Zustand drückt die Feder 56 de'ri Schieberkolberi 30 in Seine in Fig. 3 gezeigte rechte Einstellung, in welcher zwischen dem ersten

ab Zulaufkanal 34 und dem ersten Auslaß 37 sowie dem zweiten Zulaufkanal 36 und dem Abflußkanal 42 des zweiten Auslasses 38 eine Flüssigkeitsverbindung besteht;

Wird nun das Wegeventil i8 des vorrangigen

is Hydräulikkreislaüfes 16 von seiner Neütralstellung in eine Arbeitsstellung bewegt, so strömt Driickflüssigkeit iii deri Zylinder des Hydromotors 20 ein. Dadurch fällt riicli t 11Ur₁ der Druck im ersten Auslaß 37, sondern auch im ganzen Hydrauliksystem ab, wodurch die Pumpe 14 zu fördern beginnt. Der Druckabfall im ersten Auslaß 37 bedingt auch eine entsprechende Abnahme des Flüssigkeitsdruckes inner¹ halb' der Steüerkammer 52, die über die Rädiälbohrung 62 mit dem ersten Auslaß 37 in Verbindung steht. Auf diese Weise entsteht zwischen den beiden Steüerkarhmern 52 Und 54 ein Differehzdrück, durch den der Schieberkölben 30 iiach links in die in F i g. 2 gezeigte Zwisclienstelluhg bewegt wird, in dieser Stellung wird der Durchfluß zum zweiten Auslaß 38

4b abgesperrt, und zwar so länge, wie der Druckmittelströrri vöii der Pumpe 14 unterhalb einer bestimmten Dürchflüßmenge für deri vorrangigen Hydraulikkreislauf liegt. Sobald diese Dürchflüßmenge für den vörrarigigen Hydraulikkreislauf wieder von der Pumpe 14 erreicht worden ist, steigt der Drück in der Steuerkärhmer 54 art und der Schieberkölben wird nach links in eine neue ZwischeristeÜühg gemäß F i g. 1 verschöben, in welcher der zweite Auslaß 38 über den Abnußkähäl 40 mit dem Einlaß 32 und der Steüerkammer 54 iri Verbindung steht; ürii dadurch bei Bedarf deri nachrangigen Hilfskreislauf 24 rriit Druckmittel versorgen zu können.

Wie bereits erwähnt, sorgt die Drossel 44 für einen konstanten Durchfluß von Drückflüssigkeit aus dem ersten Zulaufkanal 34 zu dein vorrangigen HydräU-likkreislauf j während die Rädiälbohrüng 62 irii Schieberkölberi 30 sicherstellt, daß unabhängig von der Stellung des Schieberkölbens die Drücke in der Steüerkammer 52 ürid im ersten Auslaß 37 gleich

'6b hoch sind. Die Drdsselöffttüngen 76 äiri Schieberkolben 30 stelleri schließlich sicher, daß der Dürchflüß zürn vorrähgigeri Kreislauf i6 konstant bleibt, urid zwar unabhängig von plötzlichen Druckschwankungeri iri der Drückflüssigkeit und von Druckdifferenzeri in dem vorrangigen und nachrangigen Hydraulikkreislauf, sowie unabhängig von Veränderürigen in der Dürchflüßmehge irn Einlaß 32. Auch in der äußersten linken Endstellung des Schieber-

kolbens30 ermöglichen die Drosselöffnungen 76 einen konstanten Flüssigkeitsstrom, der gleich dem Flüssigkeitsstrom an der Drossel 44 ist.

Wird nun während der Betätigung des Hydromotors 20 im vorrangigen Hydraulikkreislauf 16 eine zusätzliche hydraulische Einrichtung im nachrangigen Hydraulikkreislauf 24 in Arbeitsstellung gebracht, so wird vom nachrangigen Hydraulikkreislauf Druckflüssigkeit verlangt. Dabei fällt der Druck im Einlaß 32 ab. Unter der Annahme, daß der Durchfluß im Einlaß 32 noch oberhalb der vom vorrangigen Hydraulikkreislauf geforderten Durchflußmenge liegt, wird ein Flüssigkeitsstrom vom zweiten Zulaufkanal 36 des Einlasses 32 über die Steuernut 74 zum ersten Abflußkanal 40 des zweiten Auslasses 38 ermöglicht.

Wird das Wegeventil 18 im Kreislauf 16 wieder in Neutralstellung gebracht, so ist der Druck in den Steuerkammern 52 und 54 gleich, so daß die Feder 56 den Schieberkolben 30 in seine rechte Endstellung verschiebt, in der zwischen dem zweiten Zulaufkanal 36 und dem zweiten Abflußkanal 42 eine Flüssigkeitsverbindung hergestellt wird, während die Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Kanal 36 und dem ersten Abflußkanal 40 gesperrt wird. Infolge des sich in Neutralstellung befindlichen Wegeventils 18 erfolgt am ersten Auslaß 37 kein Durchfluß. Die Flüssigkeitsverbindung des ersten Auslasses 37 mit dem ersten Zulaufkanal 34 bleibt jedoch bestehen.

Unter der. .Annahme, daß Druckflüssigkeit zum zweiten Auslaß 38 strömt und im vorrangigen Hydraulikkreislauf 16 Druckflüssigkeit benötigt wird, kommt es zu einem Druckabfall im ersten Auslaß 37. Dadurch wird der Schieberkolben 30 augenblicklich nach links in seine in F i g. 2 gezeigte Zwischenstellung bewegt, in der er die Flüssigkeitsverbindung zwischen dem zweiten Zulaufkanal 36 und dem zweiten Auslaß 38 blockiert und zuerst dem ersten Auslaß 37 Flüssigkeit gibt. Wenn die vom vorrangigen Kreislauf verlangte Flüssigkeit abgegeben ist und die Pumpe 14 mit voller Kapazität arbeitet, so stellt sich der Schieberkolben 30. innerhalb der Längsbohrung 28 durch geringfügiges Verschieben selbsttätig aus der Stellung nach F i g. 2 nach links in die Stellung der F i g. 1 ein, wobei zwischen dem zweiten Zulaufkanal 36 und dem Ausflußkanal 40 eine Flüssigkeitsverbindung hergestellt wird. Der Schieberkolben 30 stellt sich kontinuierlich innerhalb der Bohrung durch die auftretenden Differenzdrücke in dem vorrangigen und nachrangigen Kreislauf ein. Das zweitrangige Hydrauliksystem hat also auch eine Rückwirkung auf den Druck im Einlaß 32 und damit auf die Stellung des Schieberkolbens. Um sicherzustellen, daß eine konstante Flüssigkeitsmenge zum vorrangigen System geleitet wird und keine Übersteuerungen eintreten, sind die Drosselöffnungen 76 am Schieberkolben 30 und die Drossel 44 im Zulaufkanal 34 vorgesehen. Wenn die Pumpe 14 eine Flüssigkeitsmenge fördert, die größer als die vom vorrangigen System geforderte ist, fällt der Druck über den vorerwähnten Drosselöffnungen ab, wodurch eine entsprechende Änderung der Druckdifferenz eintritt, die den Schieberkolben nach links schiebt. Diese ist darauf zurückzuführen, daß der Druck in der Kammer 54 gegenüber dem Druck in der Kammer 52 relativ höher ist, wodurch die Öffnung an dem Abflußkanal 40 vergrößert wird.

Die vorbeschriebene neue Steuereinrichtung ist bei einem geschlossenen Zentralhydrauliksystem beschrieben worden. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, diese Steuereinrichtung bei einem offenen Zentralhydrauliksystem zu benutzen. In diesem Fall sind naturgemäß der vorrangige und nachrangige Hydraulikkreislauf 16 und 24 ständig offen, so daß von der Pumpe 14 ständig Flüssigkeit verlangt wird, mithin diese ununterbrochen in Tätigkeit ist. In diesem Zustand würde der Schieberkolben 30 kaum in seine rechte Endstellung gelangen, ausgenommen bei

ίο Beginn der Pumpentätigkeit und bei Auftreten von Druckspitzen in der Steuerkammer 52. Andererseits würde der Schieberkolben 30 zwischen seiner linken Endstellung und den Zwischenstellungen verschiebbar sein, in denen Druckflüssigkeit mit Vorrang zu dem Hydraulikkreislauf 16 abgegeben wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

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 einem in einer Längsbohrung zwischen zwei Endstellungen verschieblich gelagerten Schieberkolben, der über Steuerkammern direkt und andererseits über eine Drossel vom Einlaß beaufschlagt ist und daß sowohl eine · Verbindung vom Einlaß über die Drossel zu einem ersten, mit dem vorrangigen System in Verbindung stehenden Auslaß als auch eine Verbindung vom Einlaß direkt zu einem zweiten, mit dem nachrangigen System in Verbindung stehenden Auslaß von Schieberkolben gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Auslaß (38) zwei von der Längsbohrung (28) abgehende Abflußkanäle (40, 42) aufweist, von denen in den Endstellungen des Schieberkolbens (30) jeweils einer mit dem Einlaß (32) in Verbindung steht, während in einer Zwischenstellung beide Abflußkanäle (40, 42) versperrt sind.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der einen Steuerkammer (52) mit dem ersten Auslaß (37) und dem Einlaß (32) über eine im Schieberkolben (30) vorgesehene Radialbohrung (62) und eine in dem zugeordneten Kolbenende angeordnete, eine Feder (56) aufnehmende Axialbohrung (58) erfolgt, während zur Verbindung der anderen Steuerkammer (54) mit dem Einlaß (32) ein von letzterem in bezug auf die Durchflußrichtung des Druckmittels schräg nach hinten abzweigender Kanal (60) vorgesehen ist.

3. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Höhe der Radialbohrung (62) am Außenumfang des Schieberkolbens (30) mehrere seitliche Abflachungen (76) vorgesehen sind, die bei abgesperrtem, erstem Auslaß (37) eine zu letzterem eine Flüssigkeitsverbindung aufrechterhaltende Drosselöffnung bilden.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (44) in einem ersten Zulaufkanal (34) des Einlasses (32) angeordnet ist, und ihr Durchströmquerschnitt gleich dem Durchströmquerschnitt der durch die Abflachungen (76) gebildeten Drosselöffnung ist.

5. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung (28) zwischen dem ersten Zulaufkanal (34) des Einlasses (32) und dem ersten Auslaß (37) stufenförmig abgesetzte Schultern (102) aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen