DE2705674A1

DE2705674A1 - Anordnung eines ventils in einem hydraulischen arbeitssystem

Info

Publication number: DE2705674A1
Application number: DE19772705674
Authority: DE
Inventors: Christian Dittmann; Hans Scheuering
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1977-02-11
Filing date: 1977-02-11
Publication date: 1978-08-17
Also published as: DE2705674B2; DE2705674C3

Description

Anordnung eines Ventils in einem hydraulischen Arbeitssystem
Die Erfindung betrifft die Anordnung eines Ventils in einem hydraulischen Arbeitssystem.
Aus der Hydraulik ist eine Vielzahl von Ventilen und deren Anordnung bekannt. Zur Automatisierung von hydraulischen Arbeitssystemen werden z.B. oft hydraulisch entsperrbare Rückschlagventile verwendet, die über Steuerleitungen mit anderen Druckmittelleitungen verbunden sind. Dadurch läßt sich eine gewünschte Reihenfolge von Bewegungsabläufen erzielen, weil z.B.
ein Arbeitszylinder erst dann mit Druckmittel beaufschlagt wird, wenn in der Leitung eines anderen Arbeitszylinders ebenfalls Druck vorhanden ist und dieser Druck über die Steuerleitung das Rückschlagventil entsperrt. Es hat sich gezeigt, daß bei den gebräuchlichen Schaltventilen in Sperrstellung keine absolute Dichtheit erzielt werden kann. Insbesondere bei geringen Druckschwankungen vor dem Schaltventil gelangen geringe Mengen Drucköl als eine Art Kriechstrom trotz Sperrstellung durch das Schaltventil. Dadurch besteht die Gefahr, daß sich in der Steuerleitung ein unkontrollierbarer Druck aufbaut. Auch durch Wärmedehnung des Druckmittels kann sich in den abgesperrten Leitungen Druck aufbauen, der das Rückschlagventil entsperrt. Diese unkontrollierbare und vorzeitige Entriegelung des Rückschlagventils kann katastrophale Folgen haben.
Bei einem anderen Anwendungsfall wird ein Getriebe über Dreistellungszylinder geschaltet, bei denen je drei Druckkammern nebeneinander angeordnet sind. In Ruhestellung ist nur die mittlere Druckkammer mit Druckmittel beaufschlagt, während in Schaltstellung eine der äußeren Druckkammern zusätzlich mit Druckmittel beaufschlagt ist. Auch hier besteht die Gefahr, daß sich als Folge von Kriechöl, Undichtigkeiten oder Wärmedehnung des Druckmittels ein unkontrollierbarer Druck in einer der äußeren Druckkammern aufbaut und das Getriebe vorzeitig schaltet, wodurch es zerstört werden kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung eines Ventils in einem hydraulischen Arbeitssystem aufzuzeigen, bei der Undichtigkeit, Kriechöl und Wärmedehnung des Druckmittels zu keinen Funktionsstörungen führt und die ein unkontrolliertes und vorzeitiges Ansprechen der Ventile oder Zylinder mit Sicherheit ausschließt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist aus den nachfolgenden Ansprüchen zu ersehen.
Die Erfindung soll an zwei Beispielen näher erläutert werden.
In Fig. 1 ist das Schema eines hydraulischen Arbeitssystems dargestellt, bei dem ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil über eine Steuerleitung betätigt wird.
Fig. 2 zeigt das Schema eines hydraulisch betätigten Getriebes, bei dem mehrere Dreistellungszylinder mit einer erfindungsgemäßen Ventil anordnung versehen sind.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schließventils.
In Fig. 1 ist die Druckmittelpumpe mit 1 bezeichnet, die das Druckmittel aus dem Tank 2 fördert. Über ein Sicherheitsventil 3 wird das Druckmittel zu einem 5/3 Wegesitzventil 4 gefördert, das in Mittelstellung einen funktionslosen Umlauf des Druckmittels erzeugt (Ruhestellung).
Wird nun das 5/3 Wegesitzventil 4 betätigt und z.B. in die rechte Schaltstellung gebracht, so wird über die Verbindung P-B der doppeltwirkende Zylinder 5 an seiner Ringfläche 5' mit Druck beaufschlagt und die Kolbenstange fährt zurück. Das im Kolbenraum 5" befindliche öl wird dabei über die Verbindung A-T2 in den Tank 2 zurückgeleitet. Gleichzeitig wird über ein Druckminderventil 6 und ein Rückschlagventil 7 ein einfach wirkender Zylinder 8 mit Druck beaufschlagt und fährt aus, wobei die Lüftfeder 8' zusammengedrückt wird. Das mechanisch und hydraulisch entsperrbare Rückschlagventil 9 ist dabei geschlossen. Analog zur rechten Ventilschaltstellung funktioniert die linke Schaltstellung, bei der der Kolben des Zylinders 5 ausgefahren wird. Dabei wird auch die Steuerleitung 10 mit Druck beaufschlagt, wodurch das Rückschlagventil 9 hydraulisch entsperrt wird. Der Kolben 8 wird dann von der Lüftfeder 8' zurückgeschoben. Zu bemerken ist noch, daß die Entsperrung des Rückschlagventils 9 schon bei niedrigem Druck in der Steuerleitung 10 erfolgen soll.
Um nun zu verhindern, daß sich als Folge von Undichtigkeiten, Kriechöl oder durch Wärmedehnung in der Steuerleitung 10 ein Druck aufbaut, der das Rückschlagventil 9 vorzeitig und unkontrolliert entsperrt - was zu katastrophalen Folgen führen kann - ist erfindungsgemäß ein Schließventil 11 parallel zur Steuerleitung 10 geschaltet. Dadurch wird bei geringem Druck bzw. bei geringer Durchflußmenge das öl zum Tank 2 weiter geleitet, während bei hohem Druck bzw. großer Durchflußmenge das Schließventil li sperrt und der Druck auf das Rückschlagventil 9 wirkt und dieses entriegelt. Ein vorzeitiges und unkontrolliertes Entsperren ist mit Sicherheit vermieden.
In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Anordnung von Schließventilen 11 bei mehreren Dreistellungszylindern 12, 13 und 14 gezeigt, mit denen ein Getriebe geschaltet wird. Dabei saugt eine Pumpe 1 Betriebsmittel aus Tank 2 und beschickt damit ein bekanntes, hydraulisch betätigtes Speicherventil 15, das den Speicher 16 durch eine Automatikschaltung auf den vorgegebenen Ladedruck auflädt. Bei erreichtem Ladedruck schaltet das Speicherladeventil 15 auf drucklosen Umlauf. Werden die Schieberventile 17 bzw. 18 geschalten, so entsteht ein Betriebsmittelverbrauch, wobei das Druckniveau sinkt. Bei entsprechendem Druckabfall bis zum Einschaltpunkt des Speicherladeventils1S wird automatisch der Speicher1 wieder aufgeladen.
Wird Magnet A am 4/3-Wegeschieber 17 erregt, so ist die Verbindung P-A3 am Ausgang des 8/3-Wegeschiebers 18 hergestellt, womit die Kolbenfläche 13' des Dreistellungszylinders 13 mit Druck beaufschlagt wird und der Gang II eingeschoben wird.
Das aus dem anderen Druckraum 13" verdrängte Betriebsmittel gelangt zum Anschluß A2und von hier durch den 8/3-Wegeschieber 18 zum Anschluß T1 des 4/3-Wegeschiebers 17 und weiter in den Tank 2.
Soll der Gang wieder herausgenommen werden bzw. ein anderer Gang eingelegt werden, wird der Strom zu Mangnet A abgeschaltet und der 4/3-Wegeschieber 17 fährt in Grundstellung. Der Zylinderdruckraum 13' wird dadurch mit dem Tank 2 verbunden und drucklos. Der mittlere Zylinderdruckraum 13"', der ständig mit Druck beaufschlagt ist, ist mit Differenzflächen versehen, so daß der Dreistellungszylinder 13 automatisch in seine Hittelstellung zurückfährt, wenn die Druckräume 13' oder 13" drucklos werden.
Will man nun z.B. den Gang I einlegen, so werden nacheinander die Magnete C und A erregt. Das Betriebsmittel gelangt von Anschluß P vor dem 4/3-Wegeschieber 17 zum Anschluß A 6 am 8/3-Wegeschieber 18 und von hier in den Druckraum 12' des Dreistellungszylinders 12. Das verdrängte Betriebsmittel des Druckraums 12" gelangt zum Anschluß A 1 am 8/3-Wegeschieber 18 und von hier zum Tankanschluß T 1 und in den Tank 2.
Analog läßt sich der Gang IV einlegen. Dabei werden die Magnete D und A erregt. Das Betriebsmittel gelangt von P zu A 5 und von hier zum Druckraum 14' des Zylinders 14. Das verdrängte Rücköl des Druckraums 14" kann zum Tank 2 abfließen.
Aus der Tabelle ist ersichtlich, welche Magnete erregt werden müssen, wenn ein entsprechender Gang eingelegt werden soll.
Bei o.g. Schaltbeispielen besteht die Gefahr, daß der Speicherdruck sich mit der Zeit über 4/3-Wegeschieber und 8/3-Wegeschieber 18 zum Anschluß T 1 und zu den Anschlüssen A 1 mit A 6 fortsetzt, wodurch sich die Zylinder verschieben.
Demnach kann es sein, daß z.B. nach Einlegen des Ganges II gemäß o.g. Beispiel langsam die Gänge, Gang I oder Rückwärtsgang, Gang IV oder Gang V einrücken, was zur Zerstörung des Getriebes führt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Schließventile 11 wird diese Gefahr beseitigt. Beim Einlegen eines Ganges schließt das zugehörige Schließventil 11 unter dem höheren Druck dicht ab, weshalb hier kein Druckmittelverlust entsteht, während die restlichen Schließventile geöffnet sind und ankommendes Lecköl zum Tank 2 ableiten.
Somit können bei einem solchen Arbeitssystem billige Schieberventile verwendet worden, ohne daß die Funktionssicherheit darunter leidet.
In Fig. 3 ist ein Schließventil in einer bevorzugten Ausführung im Schnitt dargestellt. Dabei wirkt eine Druckfeder 19 auf einen Bolzen 20, der einen Sperrkörper 21 entgegen der Durchflußrichtung des Druckmittels von seiner Sitzfläche 22 wegdrückt. Vor dem Sperrkörper 21 ist noch eine Blende 23 aufgebracht. Solange die Kraft, die sich aus dem Druck des Druckmittels und der Querschnittsfläche des Sperrkörpers 21 ergibt,kleiner ist als die Kraft der Feder 19, ist das Schließventil 11 geöffnet und leitet das Öl zum Tank 2. Erst wenn der Druck größer wird (Arbeitsdruck), sperrt das Schließventil 11 und der Druck setzt sich zum Ventil 9 oder Zylinder 12, 13 oder 14 fort, wo er die gewünschte Bewegung auslöst.
L e e r s e i t e

Claims

Schutzansprüche W Anordnung eines Ventils in einem hydraulischen Arbeitssystem, dadurch qekennzeichnet, daß jeweils zu der Druckmittel- oder Steuerleitung eines Ventils (9) oder Zylinders (12,13,14) ein Schließventil (11) parallelgeschaltet ist.
2. Anordnung eines Ventils in einem hydraulischen Arbeitssystem, bei dem ein hydraulisch betätigbares Ventil über eine Steuerleitung betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Steuerleitung des Ventils (9) ein Schließventil (11) parallelgeschaltet ist, das bei geringem Druck bzw. geringer Durchflußmenge des Druckmittels dieses aus der Steuerleitung abläßt, während es bei höherem Druck bzw. größerer Durchflußmenge des Druckmittels schließt.
3. Anordnung eines Ventils in einem hydraulischen Arbeitssystem, bei dem mehrere Dreistellungszylinder mit drei nebeneinander angeordneten Druckkammern verwendet werden, wobei in Ruhestellung nur die mittlere Druckkammer mit Druckmittel beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zu den gesperrten Druckmittelleitungen der äußeren Druckkammern (12',12",13',13", 14', 14") ein Schließventil (11) parallelgeschaltet ist, das bei geringem Druck bzw. geringer Durchflußmenge des Druckmittels dieses aus der jeweiligen Druckkammer abläßt, während es bei höherem Druck bzw. größerer Durchflußmenge schließt.
4. Schließventil für eine Anordnung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckmittelleitung des Schließventils (11) ein Sperrkörper (21) angeordnet ist, der durch eine Feder (19) entgegen der Durchflußrichtung des Druckmittels von einer Dichtfläche (22) weggedrückt wird.
5. Schließventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckmittelleitung des Schließventils (11) ein mit einer Feder (19) beaufschlagter Bolzen (20) auf einen Sperrkörper (21) wirkt und diesen entgegen der Durchflußrichtung des Druckmittels von seiner Dichtfläche (22) wegdrückt, wobei vor dem Sperrkörper (21) eine Blende (23) angeordnet ist, die die Durchflußmenge des Druckmittels bestimmt.
6. Schließventil nach Anspruch 5, dadurch qekennzeichnet, daß das Schließventil (11) mit gegebenenfalls weiteren Ventilen zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist.