DE2329328C2 - Automatisches Zuschaltventil - Google Patents

Automatisches Zuschaltventil

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DE2329328C2 DE2329328A DE2329328A DE2329328C2 DE 2329328 C2 DE2329328 C2 DE 2329328C2 DE 2329328 A DE2329328 A DE 2329328A DE 2329328 A DE2329328 A DE 2329328A DE 2329328 C2 DE2329328 C2 DE 2329328C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein automatisches Zuschaltventil für Hydrauliksysteme, insbesondere für hydraulische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiges Zuschaltventil ist Gegenstand des älteren deutschen Patentes 22 11 360. Durch dieses Ventil wird bei Ausfall des Förderstromes der Hauptpumpe und Absinken des Druckes in der Vcrbindungsleitung zwischen Hauptpumpe und Zuschaltventil unter einen bestimmten Wert die Reservepumpe auf den Verbraucher umgeschaltet Bei der Anwendung eines solchen Ventiles in einem Hydrauliksystem ist es möglich, daß — beispielsweise durch ungenügende Riemenspannung am Hauptpumpenantrieb — der Hauptpumpcnförderstrom bei einem Betriebsdruck zum Erliegen kommt, der größer ist als der Umschaltdruck des Zuschaltventils. Bei einem derartigen Betriebszustand schaltet das bekannte Ventil nicht in seine 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. Ein weiterer Nachteil des bekannten Ventiles besteht darin, daß über die Drossel ein ständiger Verluststrom von der Hauptpumpe ungenutzt in den Druckmittelbehälter abfließt.
Der Orfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schnell schaltendes, automatisches Zuschaltventil zu schaffen, durch das, unabhängig vom Betriebsdruck hei allen Betriebszuständen. vor allem auch bei Abfallen de^.Hauptpumpenförderslroms unter einen bestimmten Wert unto ter Vermeidung von Verluststrom ein Mindeststrom zum Verbraucher sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Zuschaltventil gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachstehend wird die Erfindung anhand zweier in einer schematischen Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
F i g. 1 und F i g. 2 zeigen zwei Ausführungsformen des srfindungsgernäßen 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 Druckraimi 4 mit einem Anschluß 6 für eine Haniptpumpe 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 το die Rückführung des Ventilkolbens 3 in dessen Neutralstellung angeordnet Das Gehäuse 1 weist einen Anschluß 11 für eine Reservepumpe IZ 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 Stcuernutcn 16 und 17 in Verbindung.
Der Ventilkolben 3 weist eins über radiale Bohrungen 18 mit einer axialen Bohrung ¥* 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.
Im folgenden wird das Zuschaltventil nach Fig. 1 in seinem weiteren Aufbau und seiner Funktion bcschriebcn.
Zwischen der axialen Bohrung 19 des Ventiikolbens 3 und dem mit dem Verbraucher 8 verbundenen Druckrauiin 5 ist in dem Vcntilkolbcn 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 23 und 24 öffnen in Richtung zum Verbraucher 8. Die Steuernutcn 16 und 17 des Gehäuses 1 bilden mit den Ringnuten 20 und 21 des Ventiikolbens 3 die Steuerkanten A l.ßlundCl.
Das erste Rückschlagventil 23 verhindert, daß bei Ausfall der Hauptpumpe 7 das von der Reservepumpe bo 12 zum Verbraucher 8 geförderte Druckmittel über die Drossclbohrung 22 und die Hauptpumpe 7 in den Druckmittelbehälter 15 fließen kann. Das zweite Rückschlagventil 24 verhindert, daß bei einer Kolbenstellung, bei der die Stcucrkantcn I) I und Cl geöffnet sind, der w> durch die Drosselbohrung 22 fließende Hauplpumpcnfördcrstrom über diese Steuerkanten und den Anschluß 14 in den Druckmittelbehälter 15 fließen kann. In der in Fig. I dargestellten Neutralslcllung des
IO
15
20
25
Ventilkolbens 3, die durch die Druckfeder 10 eingestellt wird, besteht eine Verbindung von der Reservepumpe 12 über die geöffnete Steuerkante B1 und das zweite Rückschlagventil 24 zum Verbraucher 8. Beim Betrieb der Hauptpumpe 7 fließt bei zunächst kleinem Förderslrom der Hauptpumpe 7 dieser genze 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 Ci, danach schließt die Steuerkante B1. Somit wird die Verbindung von der Reservepumpe 12 zum Verbraucher 8 erst unterbrochen, wenn eine Verbindung von der Reservepumpe 12 zu dem Druckmittelbehälter iZ hergestellt ist Der Anschluß 11 der Reservepumpe 12 ist also immer geöffnet Dadurch wird verhindert, daß die Reservepumpe 12 gegen das nicht dargestellte Druckbegrenzungsventil arbeitet.
Bei weiterer Verschiebung des Ventilkolbens 3 öffnet die Steuerkante A 1 erst nach dem Schließen der Steuerkante B1. Dadurch kann kein Druckmittel vom Anschluß 6 der Hauptpumpe 7 über die Steuerkanten A 1, Bi und Cl in den Druckmittelbehälter 15 gelangen. y> Sobald die Steuerkante A 1 geöffnet ist verzweigt sich der Förderstrom der Hauptpumpe 7. Durch diese Verzweigung wird erreicht, daß nur ein 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 Mindestwertgehalten.
Der Mindestwert des Druckverlustes — entsprechend dem zum Verstellen des Ventilkolbeni 3 gegen die Kraft der Druckfeder 10 erforderlichen Förderstroms der Hauptpumpe 7 — läßt sich durch die Größe der Drosselbohrung 22 festlegen. Dieser Mindestförderstrom wird so festgelegt, daß die Steuerkante C1 in der <5 zugehörigen Stellung des Ventilkolbens 3 weder Untcrnoch Überdeckung aufweist. Verringert sich der Förderstrom der Hauptpumpe 7 bei beliebigem Betriebsdruck unter den durch die Drosselbohrung 22 festgelegten Mindestwert, so schalte1 das Ventil durch Schließen der Steuerkante C1 die Reservepumpe 12 auf den Verbraucher 8.
Wird der Mindeswert des Förderstroms der Hauptpumpe 7 bei einem relativ niedrigen Betriebsdruck unterschritten, so muß mit häufigem Schalten des Zuschaltventils gerechnet werden. Da bei der in F i g. 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 < >o wenn die Reservepumpe 12 noch nicht mit dem Verbraucher 8 verbunden ist.
Bei häufigen Schaltvorgängen des Ventilkolbens 3 treten deshalb nicht, »vie bei bekannten Zuschaltventilcn, häufige, wenn auch kurze Druckausfälle am Verbraucher auf.
Beim Rückschahen des Vcniilkolbens 3 durch die Druckfeder 10 findet de' Volumcnausglcich zwischen den beiden Druckräumen 4 und 5 über die relativ große Drosselbohrung 22 statt Dadurch sind bei allen Betriebszuständen nur kurze Schaltzeilen erforderlich.
In F i g. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zuschaltventils dargestellt Entsprechende, in der folgenden Beschreibung verwendete Teile werden mit gegenüber F i g. 1 um 100 erhöhten Bezugsziffern gekennzeichnet.
Das erste Rückschlagventil, das einen Kurzschluß zwischen der Reser/epumpe 112 und dem Druckmittelbehälter 115 bei Ausfall der Hauptpumpe 107 verhindert, ist durch eine zusätzliche Steuerkante D 2 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 i:,euernut 26 die Sieuei-kanieZ/2.
Um auch bei dieser Ausführung des Zuschaltventils kurze Schaltzeiten zu erreichen, sind die Steuerkanten C2 und D 2 so angeordnet, daß beide bei einer entsprechenden Kolbenstellung weder Über- noch Unterdekkung 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 B 2 bereits wieder auf den Verbraucher 108 geschaltet ist.
Bei entsprechender Anordnung der Steuerkanten B 2 und A 2 in bezug auf die Steuerkanten C2 und D 2 ist immer eine der beiden Pumpen 107 bzw. 112 auf den Verbraucher 108 geschaltet.
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 ['unktion beeinträchtigende Leckverluste bei allen Betriebszuständen gewährleistet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (3)

Patentansprüche:
1. 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, wobei zwischen den beiden Druckräumen eine Einrichtung zur Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen den beiden Druckräumen, insbesondere eine Drossel, angeordnet ist und wobei die Reservepumpe in der durch die Druckfeder eingestellten Neutralstellung über eine von a«m Ventilkolben gesteuerte öffnung mit dem Verbraucher verbunden isi, während in Azr der Neutralstellung entgegengesetzten Endstellung des Ventiikolbens die Hauptpumpe über eine von dem Ventilkolben gesteuerte öffnung mit dem Verbraucher verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem die Druckfeder (10) enthaltenden Druckraum (5) und dem Verbraucher (8) eine eine Druckmittelströmung von dem Druckraum (5) zu dem Verbraucher (8) ermöglichende Verbindungsleitung (9) angeordnet ist.
2. Zuschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem die Druckfeder (10) enthaltenden Druckraum (5) und dem Verbraucher (8) ein in Richtung auf desi Verbraucher (8) aufstcuerbares Rückschlagventil (23) angeordnet ist.
3. Zuschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (122) eine Verbindung zwischen dem mit dem Anschluß (106) für die Hauptpumpe (107) verbundenen Druckraum (104) und einer an dem Ventilkolben (103) angeordneten, mit dem Verbraucher (8) verbindbaren Ringnut (25) darstellt.
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