DE1580479C3

DE1580479C3 - Hydraulikanlage

Info

Publication number: DE1580479C3
Application number: DE1580479A
Authority: DE
Inventors: Thomas J. Kalamazoo Mich. Malott (V.St.A.)
Original assignee: New York Air Brake LLC
Current assignee: New York Air Brake LLC
Priority date: 1966-01-13
Filing date: 1966-12-16
Publication date: 1974-02-14
Also published as: US3355994A; DE1580479B2; SE307538B; GB1091836A; FR1552791A; DE1580479A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanlage für ein Fahrzeug mit einem Lenk- und einem Gerätekreis, beispielsweise für einen Lader, mit einer durch den Fahrzeugmotor angetriebenen Pumpe zur ausschließlichen Versorgung des Lenkkreises und mit einer ebenfalls durch den Fahrzeugmotor angetriebenen Schaltpumpe, die in Abhängigkeit von der Drehzahl des Fahrzeugmotors über ein Stromteilerventil entweder in den Lenk- oder in den Lenk- und Gerätekreis fördert.

Bei dieser Hydraulikanlage, die aus der britischen Patentschrift 1 016 349 bekannt ist, werden drei wesentliche Umstände als Nachteile angesehen: Erstens verursacht die bekannte Schaltpumpe in der Anschaffung unverhältnismäßig hohe Kosten, da sie durch ihre besondere Größe in dem Größenbereich solcher Pumpen liegt, die nur in geringen Stückzahlen hergestellt und vertrieben werden; zweitens können die Geräte des Fahrzeuges bei niedriger Motordrehzahl nicht betätigt werden, da die gesamte Fördermenge der Schaltpumpe zur Sicherstellung einer einwandfreien Lenkung an den Lenkkreis abgegeben werden muß; drittens sind die Druckverluste in der Hydraulikanlage relativ hoch, da außer bei hohen Motordrehzahlen die gesamte, zum Gerätekreis gelieferte Hydraulikflüssigkeit durch das Stromteilerventil bemessen werden muß.

Es liegt die Aufgabe vor, die eingangs umrissene Hydraulikanlage so zu verbessern, daß die erwähnten Nachteile vermieden sind und bei einer wirtschaftlich herstellbaren Anlage dieser Art sowohl eine ausreichende, in einem großen Drehzahlbereich gleichbleibende Lenkkraft für das Fahrzeug als auch eine ausreichende Betätigungskraft für die Geräte bei allen Motordrehzahlen ohne übermäßigen Ehergieverlust sichergestellt ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Schaltpumpe so ausgelegt ist, daß sie nur einen Teil des maximalen Bedarfs des Gerätekreises an Hydraulikflüssigkeit deckt und erst bei Erreichen einer vorbestimmten niedrigen Drehzahl des Fahrzeugmotors sich dem Gerätekreis zuschaltet, während der übrige Teil des Bedarfs des Gerätekreises sowie dessen Bedarf bei unterhalb der vorbestimmten niedrigen Drehzahl des Fahrzeugmotors liegenden Drehzahlen durch eine dritte, ebenfalls mit dem Fahrzeugmotor gekuppelte und unter Umgehung des Stromteilerventils ausschließlich in den Gerätekreis fördernde Pumpe gedeckt ist.

Durch die auf diese Weise im Grunde vollzogene Aufteilung der Schaltpumpe der bekannten Anlage in zwei kleinere Punjpen, von denen eine als Schaltpumpe verwendet wird und die andere unter Umgehung des Stromteilerventils ausschließlich in den Gerätekreis fördert, sind die obengenannten Nachteile vermieden, ohne daß hierdurch andere Nachteile in ao Kauf genommen werden müssen. So sind die zwei an Stelle der einen üblichen Schaltpumpe verwendeten Pumpen in ihren Abmessungen so klein, daß sie in dem Größenbereich liegen, in dem Pumpen in großen Mengen hergestellt und daher zu günstigen Prei- »5 sen angeboten werden. Die Gesamtkosten der beiden kleinen Pumpen sind in der Regel niedriger als die Anschaffungskosten einer einzelnen größeren Pumpe. Schließlich braucht das Stromteilerventil nun nur noch den Teil der Hydraulikflüssigkeit zu bemessen, der bei mittleren Motordrehzahlen zum Gerätekreis geführt werden muß, wodurch die Druckverluste der Hydraulikanlage wesentlich geringer sind als bei bekannten Anlagen. .

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird in Verbindung mit der Zeichnung im folgenden beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Hydraulikanlage und ■ : ·

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Arbeitscharakteristik dieser Anlage.

Gemäß Fig. 1 wird Strömungsmittel den Richtungssteuerorganen 11 und 12 mit offener Mitte der Lenk- bzw. Gerätekreise 13 und 14 zugeführt. Die Hydraulikanlage weist drei Pumpen P₁, P₂ und P₃, normalerweise Zahnradpumpen, auf, die vom Fahrzeugmotor 15 angetrieben werden und Strömungsmittel aus einem gemeinsamen Vorratsbehälter 16 ansaugen, der auch mit den Steuerorganen 11 und 12 in Verbindung steht. Die Pumpe P₁ fördert durch die Leitungen 17 und 18 und das zwischengeschaltete Stromteilerventil 19 zum Lenkkreis, die Pumpe P₃ dagegen fördert durch eine Leitung 21 zum Gerätekreis. Die Schaltpumpe P₂ schließlich ist mit dem Stromteilerventil 19 durch eine Leitung 22 verbunden. Die Fördermenge der Schaltpumpe wird in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors einem bzw. beiden der Steuerorgane 11 und 12 durch die Leitung 18 oder durch die Leitungen 23 und 21 zugeleitet. Ein Rückschlagventil 23 a, das in der Leitung 23 angeordnet ist, verhindert ein Rückströmen aus dem Gerätekreis, wenn ein größeres Leck entweder in dem Lenkkreis oder in den mit ihm verbundenen Leitungen entsteht.

Das Stromteilerventil weist hier Haupt- und Zusatzeinlaßkanäle 24 und 25 auf, die mit den Leitungen 17 bzw. 22 verbunden sind. Ein Steuerschieber 28 in dem Stromteilerventil weist zwei Umfangsringnuten 29 und 31 auf, die drei Steuerflächen 32,

und 34 voneinander trennen. An ihrer linken Seite in F i g. 1 ist die Steuerfläche 32 mit vier im gleichen Abstand angeordneten Abschrägungen 35 versehen, die mit der Wand der Schieberbohrung 36 eine im Querschnitt veränderbare Öffnung A begrenzen, die zwischen dem Haupteinlaßkanal 24 und einem Zweig 26 α des Hauptauslaßkanals 26 angeordnet ist. Die in der Mitte liegende Steuerfläche 33 ist an ihren beiden Seiten mit ähnlichen Abschrägungen 37 und 38 versehen, die wiederum mit der Wand der Bohrung 36 querschnittsveränderbare Öffnungen B und C begrenzen, die zwischen den Kanälen 25 und 27 bzw. zwischen dem Kanal 25 und einem Zweig 26 b des zum Lenkkreis führenden Kanals 26 angeordnet sind. Der Schieber 28 wird durch eine Schraubendruckfeder 41 in die linke dargestellte Lage gedrückt und dabei durch einen Sprengring 39 an einer Zwischenwand im Gehäuse des Stromteilerventils auf Anschlag gehalten. In dieser Lage sind die Querschnitte der Öffnungen Λ und Z? am geringsten, der der Öffnung B sogar null, während der freie Querschnitt der Öffnung C ata größten ist.

Der Schieber 28 wird durch den über der Öffnung/4 erzeugten Druckunterschied nach rechts verschoben. Dabei wirkt der im Kanal 24 stromauf der Öffnung A herrschende Druck auf das linke Ende des Schiebers 28, während der Stromabwärtsdruck in eine Kammer 42 am geschlossenen Ende der Bohrung 36 durch eine Drossel 43 und eine Axialbohrung 44 übertragen wird und auf das rechte Ende des Schiebers 28 einwirkt. Wenn sich der Schieber 28 nach rechts bewegt, werden die Öffnungen A und B zunehmend größer, während die Öffnung C sich zunehmend verkleinert. Wenn der Schieber 28 sich in seiner äußersten rechten Lage befindet, ist der Durchströmbereich der Öffnung C null.

Eine lineare Beziehung zwischen der Lage des Schiebers 28 und der Fördermenge durch die Öffnung A kann durch Verwendung einer Feder 41 mit einer linearen Kennlinie erreicht werden.

Im Fall eines typischen Gelenkladers liegen die unteren und oberen Leerlaufdrehzahlen des Fahrzeugmotors 15 bei etwa 600 bzw. etwa 2200 U/min, wobei der Gerätekreis 14 dann den meisten Teil der Arbeit bei Drehzahlen über etwa 1800 U/min ausführt. Bei Motordrehzahlen unter etwa 600 U/min ist der von dem Strom durch die Öffnung A erzeugte Druckunterschied nicht ausreichend, um den Schließdruck der Feder 41 zu überwinden, so daß der Schieber 28 in der dargestellten Lage bleibt. Infolgedessen fließt die gesamte Liefermenge der Schaltpumpe P₂ durch die Leitung 22, den Kanal 25, die öffnung C und den Zweig 266 zum Hauptauslaßkanal 26, wo sich diese Liefermenge mit der der Pumpe P₁ vereinigt. Der Gesamtstrom wird dann dem Steuerorgan 11 des Lenkkreises 13 über die Leitung 18 zugeführt.

Die gesamte Liefermenge der Pumpe P₃ dagegen wird ausnahmslos dem Steuerorgan 12 des Gerätekreises 14 über die Leitung 21 zugeführt.

Bei einer Motordrehzahl von etwa 600 U/min entsprechen die Liefermengen der Pumpe P₁ und P.₇ einer gewünschten Lenkfördermenge von z.B. etwa 115 l/min. Zu diesem Zweck sind die Öffnung A und die Feder 41 so ausgelegt, daß, wenn der Fahrzeugmotor von der genannten Motordrehzahl beschleunigt wird, der durch den Strom von der Pumpe P₁ erzeugte Druckunterschied den Schieber 28 nach rechts verschiebt und die öffnung B öffnet. Jetzt wird ein Teil der von der Schaltpumpe P₂ abgegebenen Flüssigkeit durch die öffnung B, den Kanal 27 und die Leitungen 23 und 21 zum Gerätekreis abgeleitet. Die Menge der auf diese Weise abgeleiteten Flüssigkeit steigt progressiv mit der Motordrehzahl und wird durch das Stromteilerventil 19 so eingesteuert, daß die Fördermenge zum Steuerorgan 11 im Lenkkreis

ao im wesentlichen gleichmäßig etwa 115 l/min bleibt (Fig. 2), bis der Motor eine Drehzahl von etwa 1600 U/min erreicht.

Wenn die Drehzahl des Fahrzeugmotors etwa 1600 U/min erreicht, ist die durch die Öffnung A strömende Hydraulikmenge ausreichend groß, um durch den Druckunterschied in der Öffnung A den Schieber 28 in seine äußerste reche Lage zu verschieben. Dabei wird die Öffnung C geschlossen und somit die gesamte Liefermenge der Schaltpumpe P₂ dem Gerätekreis zugeleitet.

Wenn die Motordrehzahl wieder sinkt, verschiebt die Feder 41 den Schieber 28 nach links, um die Öffnung C wieder zu öffnen und das Stromteilerventil 19 wieder seine Funktion aufnehmen zu lassen. Wenn die Motordrehzahl etwa 600 U/min erreicht hat, ist der Schieber 28 jn die dargestellte Ausgangslage zurückgekehrt, so daß die Pumpe P₂ wieder nur in den Lenkkreis fördert.

Gemäß F i g. 2 ist die Gerätestrommenge bei niedrigen Motordrehzahlen relativ klein, was jedoch unerheblich ist, da die größeren Anforderungen an diesen Kreislauf erst bei Drehzahlen über etwa 1800 U/min auftreten.

Obwohl in dem Beispiel gemäß F i g. 2 die Leistung der Pumpe P₁ der gewünschten Lenkfördermenge von etwa 115 l/min bei der Umschaltdrehzahl von etwa 1600 U/min entspricht, kann in vielen Anordnungen die Fördermenge der Pumpe P₁ geringer sein als die gewünschte Lenkfördermenge bei der Umschaltdrehzahl. Das ist kein Nachteil, da bei dieser relativ hohen Motordrehzahl die Lenkbetätigungen üblicherweise so gering sind, daß die Lenkkreiserfordernisse weit unter dem eingesteuerten Wert von etwa 115 l/min liegen und ein Sprung in der Lenkstromkurve bei der Umschaltdrehzahl so gut wie nicht stört.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Hydraulikanlage für ein Fahrzeug mit einem Lenk- und einem Gerätekreis, beispielsweise für einen Lader, mit einer durch den Fahrzeugmotor angetriebenen Pumpe ,zur ausschließlichen Versorgung des Lenkkreises und mit einer ebenfalls durch den Fahrzeugmotor angetriebenen Schaltpumpe, die in Abhängigkeit von der Drehzahl des .Fahrzeugmotors über ein Stromteilerventil entweder in den Lenk- oder in den Lenk- und Gerätekreis fördert, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltpumpe (P₂) so ausgelegt ist, daß sie nur einen Teil des maximalen Bedarfs des Gerätekreises (14) an Hydraulikflüssigkeit deckt und erst bei Erreichen einer vorbestimmten niedrigen Drehzahl des Fahrzeugmotors (15) sich dem Gerätekreis (14) zuschaltet, während der übrige Teil des Bedarfs des Gerätekreises (14) sowie dessen Bedarf bei unterhalb der vorbestimmten niedrigen Drehzahl des Fahrzeugmotors (15) liegenden Drehzahlen durch eine dritte, ebenfalls mit dem Fahrzeugmotor (15) gekuppelte und unter Umgehung des Stromteilerventils (19) ausschließlich in den Gerätekreis (14) fördernde Pumpe (P₃) gedeckt ist.