DE2329328A1 - Automatisches zuschaltventil - Google Patents
Automatisches zuschaltventilInfo
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Description
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN O O O Q OO
Aktiengesellschaft Friedrichshafen
Automatisches Zuschaltventil
Die Erfindung betrifft ein automatisches Zuschaltventil für Hydrauliksysteme, insbesondere für hydraulische
Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen, mit Anschlüssen für eine Hauptpumpe, eine Reservepumpe, einen Verbraucher und
einen Druckmittelbehälter, mit zwei den Stirnseiten eines Ventilkolbens benachbarten Druckräumen, von denen der eine
mit dem Anschluß für die Hauptpumpe verbunden ist und der andere eine Druckfeder für die Rückführung des Ventilkolbens
in dessen Neutralstellung enthält.
Derartige automatische Zuschaltventile haben den Zweck, die Funktionsfähigkeit von Hydrauliksystemen, insbesondere
von hydraulischen Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen, bei verschiedenen Betriebszuständen zu sichern.
Es sind automatische Zuschaltventile bekannt, die bei Ausfall des Förderstromes der Hauptpumpe und Absinken des
Druckes in der Verbindungsleitung zwischen Hauptpumpe und
Zuschaltventil unter einen bestimmten Wert, die Reserve-
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pumpe auf den Verbraucher umschalten. Bei derartigen Hydrauliksystemen ist es möglich, daß - beispielsweise
durch ungenügende Riemenspannung am Hauptpumpenantrieb der Hauptpumpenförderstrom bei einem Betriebsdruck zum
Erliegen kommt, der größer als der Umschaltdruck des Zuschaltventils ist. Bei einem derartigen Betriebszustand
schalten die bekannten Zuschaltventile nicht, in ihre Neutralstellung
um, in der die Reservepumpe mit dem Verbraucher verbunden ist, obwohl das Hydrauliksystem nicht mit einem
ausreichenden Förderstrom von der Hauptpumpe versorgt wird. An Kraftfahrzeugen ist bei fehlendem Förderstrom der Druckmittelpumpe
eine Lenkbarkeit nicht mehr möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein automatisches Zuschaltventil zu schaffen, durch das, unabhängig vom Betriebsdruck
bei allen Betriebszuständen, vor allem auch bei Abfallen des HauptpumpenforderStroms unter einen bestimmten
Wert, die Versorgung von Hydrauliksystemen, insbesondere von hydraulischen Lenkeinrichtungen für Kraftfahrzeuge, mit
Druckmittel ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den beiden Druckräumen eine Einrichtung zur Erzeugung
einer Druckdifferenz zwischen den beiden Druckräumen angeordnet ist und daß zwischen dem die Druckfeder enthaltenden
Druckraum und dem Verbraucher eine Verbindungsleitung angeordnet ist.
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Nachstehend wird die Erfindung und ihre weiteren Merkmale anhand zweier in einer schematischen Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen zwei Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen automatischen Zuschaltventils.
Das Zuschaltventil besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1 und einem in einer Bohrung 2 des Gehäuses 1
axial verschiebbar gelagerten Ventilkolben 3. Der Ventilkolben 3 bildet an seinen Stirnseiten mit der Bohrung 2 des
Gehäuses 1 zwei Druckräume 4 und 5, von denen der eine Druckraum
4 mit einem Anschluß 6 für eine Hauptpumpe 7 und der andere Druckraum 5 mit einem Verbraucher 8 über eine Verbindungsleitung 9, verbunden ist. In dem Druckraum 5 ist eine Druckfeder
10 für die Rückführung des Ventilkolbens 3 in dessen Neutrelstellung
angeordnet. Das Gehäuse 1 weist einen Anschluß 11 für eine Reservepumpe 12, einen Anschluß 13 für den Verbraucher 8
und einen Anschluß 14 für einen Druckmittelbehälter 15 auf. Die Anschlüsse 13 und 14 stehen mit zwei, in der Bohrung 2 des Gehäuses
1 angeordneten Steuernuten 16 und 17 in Verbindung.
Der Ventilkolben 3 weist eine über radiale Bohrungen 18 mit einer axialen Bohrung 19 und dadurch mit dem Druckraum 4
in Verbindung stehende Ringnut 20 und eine weitere Ringnut 21 auf, die in allen Stellungen des Ventilkolbens 3 mit dem Anschluß
11 für die Reservepumpe 12 in Verbindung steht.
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Im folgenden wird das Zuschaltventil nach Fig. 1 in seinem weiteren Aufbau und seiner Funktion beschrieben.
Zwischen der axialen Bohrung 19 des Ventilkolbens 3 und dem mit dem Verbraucher 8 verbundenen Druckraum 5
ist in dem Ventilkolben 3 eine Drosselstelle in Form einer Drosselbohrung 22 angeordnet. Des weiteren ist
zwischen dem Druckraum 5 und dem Verbraucher 8 ein erstes Rückschlagventil 23 und zwischen dem Anschluß 13 und dem
Verbraucher 8 ein zweites Rückschlagventil 24 angeordnet. Beide Rückschlagventile 2 3 und 24 öffnen in Richtung zum
Verbraucher 8. Die Steuernuten 16 und 17 des Gehäuses 1 bilden mit den Ringnuten 20 und 21 des Ventilkolbens 3
die Steuerkanten Al, Bl und Cl.
Das erste Rückschlagventil 23 verhindert, daß bei Ausfall der Hauptpumpe 7 das von der Reservepumpe 12 zum
Verbraucher 8 geförderte Druckmittel über die Drosselbohrung 22 und die Hauptpumpe 7 in den Druckmittelbehälter
fließen kann. Das zweite Rückschlagventil 24 verhindert, daß bsi einer Kolbenstellung, bei der die Steuerkanten Bl
und Cl geöffnet sind, der durch die Drosselbohrung 22 fließende Hauptpumpenforderstrom über diese Steuerkanten
und den Anschluß 14 in den Druckmittelbehälter 15 fließen kann.
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In der in Fig. 1 dargestellten Neutralstellung des Ventilkolbens 3, die durch die Druckfeder 10 eingestellt
wird, besteht eine Verbindung von der Reservepumpe 12 über die geöffnete Steuerkante Bl und das zweite Rückschlagventil
24 zum Verbraucher 8. Beim Betrieb der Hauptpumpe 7 fließt bei zunächst kleinem Förderstrom der Hauptpumpe 7
dieser ganze Förderstrom über die Drosselbohrung 22, das erste Rückschlagventil 23 und die Verbindungsleitung 9 zum
Verbraucher 8. Mit steigendem Förderstrom vergrößert sich der Druckabfall an der Drosselbohrung 22. Erreicht die
zwischen dem Druckraum 4 bzw. der Axialbohrung 19 und dem Druckraum 5 entstehende Druckdifferenz den Wert des Quotienten
aus der Kraft der Druckfeder 10 und der Querschnittsfläche des Ventilkolbens 3, so wird der Ventilkolben 3 gegen
die Kraft der Druckfeder 10 nach links verschoben. Bei dieser Verschiebung des Ventilkolbens 3 öffnet zuerst die Steuerkante
Cl, danach schließt die Steuerkante Bl. Somit wird die Verbindung von der Reservepumpe 12 zum Verbraucher 8 erst
unterbrochen, wenn eine Verbindung von der Reservepumpe 12 zu dem Druckmittelbehälter 15 hergestellt ist. Der Anschluß
der Reservepumpe 12 ist also immer geöffnet. Dadurch wird verhindert, daß die Reservepumpe 12 gegen das nicht dargestellte
Druckbegrenzungsventil arbeitet.
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Bei weiterer Verschiebung des Ventilkolbens 3 öffnet
die Steuerkante Al erst nach dem Schließen der Steuerkante Bl. Dadurch kann kein Druckmittel vom Anschluß 6 der
Hauptpumpe 7 über die Steuerkanten Al, Bl und Cl in den Druckmittelbehälter 15 gelangen. Sobald die Steuerkante Al
geöffnet ist, verzweigt sich der Förderstrom der Hauptpumpe Durch diese Verzweigung wird erreicht, daß nur der Teil des
Hauptförderstromes über die Drosselbohrung 22 zum Verbraucher 8 fließt, der zum Aufrechterhalten der zum Schalten des
Ventilkolbens 3 benötigten Druckdifferenz erforderlich ist.
Dadurch wird der durch die Drosselbohrung 22 bedingte Druckverlust auch bei steigendem Förderstrom auf einem Mindestwert
gehalten.
Der Mindestwert des Druckverlustes - entsprechend dem zum Verstellen des Ventilkolbens 3 gegen die Kraft der Druckfeder
erforderlichen Förderstroms der Hauptpumpe 7 - läßt sich durch die Größe der Drosselbohrung 22 festlegen. Dieser Mindestförderstrom
wird so festgelegt, daß die Steuerkante Cl in der zugehörigen Stellung des Ventilkolbens 3 weder Unter- noch
Uberdeckung aufweist. Verringert sich der Förderstrom der Hauptpumpe 7 bei beliebigem Betriebsdruck unter den durch
die Drosselbohrung 22 festgelegten Mindestwert, so schaltet das Ventil durch Schließen der Steuerkante Cl die Reservepumpe
12 auf den Verbraucher 8.
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Wird der Mindestwert des Förderstroms der Hauptpumpe 7 bei einem relativ niedrigen Betriebsdruck unterschritten,
so muß mit häufigem Schalten des Zuschaltventils gerechnet werden. Da bei der in Fig. 1 dargestellten Konstruktion
die Hauptpumpe 7 über die Drosselbohrung 22 ständig mit dem Verbraucher 8 verbunden ist, ist bei keiner Stellung des
Ventilkolbens 3 die Hauptpumpe 7 bereits vom Verbraucher 8 getrennt, wenn die Reservepumpe 12 noch nicht mit dem Verbraucher
8 verbunden ist.
Bei häufigen Schaltvorgängen des Ventilkolbens 3 treten deshalb nicht, wie bei bekannten Zuschaltventilen, häufige,
wenn auch kurze Druckausfälle am Verbraucher auf.
Beim Rückschalten des Ventilkolbens 3 durch die Druckfeder 10 findet der Volumenausgleich zwischen den beiden
Druckräumen 4 und 5 über die relativ große Drosselbohrung statt. Dadurch sind bei allen Betriebszuständen nur kurze
Schaltzeiten erforderlich.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zuschaltventils dargestellt. Entsprechende,
in der folgenden Beschreibung verwendete Teile werden mit gegenüber Fig. 1 um 100 erhöhten Bezugsziffern gekennzeichnet.
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Das erste Rückschlagventil, das einen Kurzschluß zwischen der Reservepumpe 112 und dem Druckmittelbehälter 115
bei Ausfall der Hauptpumpe 107 verhindert, ist durch eine zusätzliche Steuerkante D2 ersetzt. Die Drosselbohrung 122
ist hierbei nicht direkt zwischen den beiden Druckräumen 104 und 105 angeordnet, sondern stellt eine Verbindung zwischen
dem mit der Hauptpumpe 107 verbundenen Druckraum 104 und einer an dem Ventilkolben 103 angeordneten Ringnut 25 her. Die
Ringnut 25 bildet zusammen mit einer weiteren im Gehäuse 101 angeordneten Steuernut 26 die Steuerkante D2.
Um auch bei dieser Ausführung des Zuschaltventils kurze
Schaltzeiten zu erreichen, sind die Steuerkanten C2 und D2 so angeordnet, daß beide bei einer entsprechenden Kolbenstellung weder über- noch Unterdeckung aufweisen. Dadurch tritt
beim Rückschalten in die Neutralstellung des Ventilkolbens 103 durch die Druckfeder 110 erst dann eine Verzögerung des
Schaltvorgangs ein, wenn die Reservepumpe 112 über die Steuerkante B2 bereits wieder auf den Verbraucher 108 geschaltet ist.
Bei entsprechender Anordnung der Steuerkanten B2 und A2 in bezug auf die Steuerkanten C2 und D2 ist immer eine der
beiden Pumpen 107 bzw. 112 auf den Verbraucher 108 geschaltet.
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Ein wesentlicher, mit der Erfindung erzielbarer Vorteil
besteht neben dem in der Beschreibung Erwähnten darin, daß mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Zuschaltventil
eine sichere Versorgung des Verbrauchers mit Druckmittel
ohne Druckausfallzeiten und die Funktion beeinträchtigende Leckverluste bei allen Betriebszuständen gewährleistet ist.
Akte 5161
4.6.1973
T-PA fa-hg
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Claims (5)
- JOPatentansprüche OQOQQOQIl Automatisches Zuschaltventil für Hydrauliksystema, insbesondere für hydraulische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen, mit Anschlüssen für eine Hauptpumpe, eine Reservepumpe, einen Verbraucher und einen Druckmittelbehälter, mit zwei den Stirnseiten eines Ventilkolbens benachbarten Druckräumen, von denen der eine mit dem Anschluß für die Hauptpumpe verbunden ist und der andere eine Druckfeder für die Rückführung des Ventilkolbens in dessen Neutralstellung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Druckräumen (4 und 5) eine Einrichtung zur Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen den beiden Druckräumen (4 und 5) angeordnet ist und daß zwischen dem die Druckfeder (10) enthaltenden Druckraum (5) und dem Verbraucher (8) eine Verbindungsleitung (9) angeordnet ist.
- 2. Automatisches Zuschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Druckdifferenz aus einer in dem Ventilkolben (3) angeordneten Drosselbohrung (22) besteht.
- 3. Automatisches Zuschaltventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem die Druckfeder (10) enthaltenden Druckraum (5) und dem Verbraucher (8) ein Rückschlagventil (23) angeordnet ist.409881/0162
- 4. Automatisches Zuschaltventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbohrung (22) eine direkte Verbindung zwischen den beiden den Stirnselten des Ventilkolbens (3) benachbarten Druckräumen (4 und 5) darstellt.
- 5. Automatisches Zuschaltventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbohrung (122) eine Verbindung zwischen dem mit dem Anschluß (106) für die Hauptpumpe (107) verbundenen Druckraum (104) und einer an dem Ventilkolben (103) angeordneten Ringnut (25) darstellt,Akte 51614.6.1973 T-PA fa-hg409881/016 2Leerseite
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