DE2809740A1

DE2809740A1 - Hydraulische einheit

Info

Publication number: DE2809740A1
Application number: DE19782809740
Authority: DE
Inventors: Donnell Lynn Dunn
Original assignee: JI Case Co
Current assignee: Case LLC
Priority date: 1977-03-04
Filing date: 1978-03-04
Publication date: 1978-09-07
Also published as: CA1059877A; ES467553A1; US4147093A; FR2382602A1; GB1582934A; SE7802436L

Description

Hydraulische Einheit

; Die Erfindung betrifft eine hydraulische Einheit, die

• eine Hydraulikpumpe und zwei Hydraulikmotoren enthält, wobei

! zusätzlich in der Regel ein Steuerventil zur kontrollierten Be-

: tätigung der Motoren vorhanden ist. Die Motoren können Kolben/

; Zylinder-Einheiten sein, die gemeinsam jeweils gleichsinnig oder

i gegensinnig betätigt werden, ebenso aber auch andere hydraulische

I Motortypen.

! Bei derartigen hydraulischen Einheiten kommt es immer ! wieder vor, daß innerhalb des Leitungssystems ein Leck auftritt

I oder eine Leitung bricht. In einem solchen Fall versagt oftmals

I die gesamte hydraulische Einheit, zumindest ist aber die Bedie-

j nungsperson nicht in der Lage, wegen des Druckabfalls weiter auf

j die Einheit einzuwirken, wobei die Gefahr besteht, daß die Hy-

I draulikflüssigkeit teilweise oder gänzlich ausläuft.

I Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische I Einheit der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die FoI- j j gen eines Leckes bzw. eines Leitungsbruches gegenüber bisherigen . Einheiten stark gemildert werden. j

Die Erfindung wird darin gesehen, daß jedem der Motore ein! Schutzventil mit jeweils drei Anschlüssen zugeordnet ist, von denen jeweils der erste Anschluß mit seinem Motor und der zweite Anschluß mit dem anderen Motor verbunden und die Querschnittsfläche dieser beiden Anschlüsse gemäß dem Verhältnis der Flüssigkeitsströme gewählt ist, und von denen der dritte Anschluß mit einer Pumpe verbindbar ist, wobei jedes Schutzventil mit einem

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Steuerkolben zum Öffnen oder Schliessen der Anschlüsse in Abhängigkeit der an den Anschlüssen wirkenden Flüssigkeitskräfte versehen ist, daß das Schliessen selbsttätig bei einem Verhältnis der Flüssigkeitsströme eintritt, welches von dem vorgegebenen abweicht.

Mit Hilfe der Erfindung wird also innerhalb einer hydraulischen Einheit derjenige Bereich selbsttätig von der restlichen Einheit getrennt, in dem das Leck bzw. die Bruchstelle aufgetreten ist. Dies geschieht derart, daß die restliche hydraulische Einheit voll funktionsfähig bleibt, eine Bedienungsperson also trotz eines Schadens, der bei bisherigen Einheiten zum Ausfall der Einheit führen würde eine gerade laufende Operation mit voller Kontrollmöglichkeit weiterführen oder beenden kann. Es ist dabei zweckmäßig, das Ansprechen des entsprechenden Schutzventils über ein Signal der Bedienungsperson anzuzeigen, damit im passenden Augenblick Gegenmaßnahmen getroffen werden können.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine hydraulische Einheit

mit zwei Schutzventilen.

Bei der zeichnerisch dargestellten hydraulischen Einheit ist eine Hydraulikpumpe 10 vorgesehen, der ein konventionelles ' Steuerventil 11 nachgeschaltet ist. An das Steuerventil 11 sind ' zwei Schutzventile 12 und 13 angeschlossen, die wiederum mit je einer Kolben/Zylinder-Einheit 15 und 16, die die hydraulischen Motoren bilden, verbunden sind. Dabei führen von dem Steuerventil 11 zwei Leitungen 18 und 19 zu den Schutzventilen 12 und 13, wäh-

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rend die Schutzventile mit Hilfe von Leitungen 21 -24 an die Kolben/Zylinder-Einheiten 14 und 16 angeschlossen sind. Die Hydraulikpumpe 10 wird in üblicher Weise aus einem Tank 26 gespeist, in den auch eine Leerleitung 27 von dem Steuerventil 11 aus mündet.

Die beiden Schutzventile 12 und 13 sind identisch ausgebildet, was wegen der gegeneinander gerichteten Darstellung nicht sogleich zu erkennen ist. Die beiden Leitungen 18 und 19 führen von dem konventionellen Steuerventil 11 aus zu je einem Eingang 28 und 29, wobei je nach Stellung des Steuerventiles durch den einen Eingang ein Flüssigkeits-Hinstrom und durch den anderen Eingang ein Flüssigkeits-Rückstrom hindurchgeht. Diese Ströme werden fortgesetzt in den Leitungen 21 und 22, die an Ausgängen 3 2 und 31 des Schutzventiles 12 angeschlossen sind, bzw. in den Leitungen 23 und 24, die an ebensolchen Ausgängen des Schutzventiles 13 angebracht sind. Eine Betätigung des Steuerventils 11 in der Weise, daß die Leitung 18 mit Druck beaufschlagt wird, führt über die Leitung 22 zu einem Ausfahren der Kolben/Zylinder-Einheit 14 und über die Leitung 21 zu einem Einfahren der Kolben/Zylinder-Einheit 16. Die Druckbeaufschlagung der Leitung 19 hat eine entgegengesetzte Bewegung an den Einheiten 14 und 16 zur Folge.

Im Inneren jedes Schutzventils 12 und 13 befindet sich

i ein länglicher, axial beweglicher Steuerkolben 33, der inner- j

halb eines Ventilgehäuses 54, und zwar innerhalb einer durch eine ' Innenwandung 62 begrenzten Ventilkammer 34 in axialer Richtung bewegbar ist. (Die beiden Steuerkolben 33 sind in den beiden \ Schutzventilen 12 und 13 in unterschiedlichen Stellungen darge- j stellt). An dem einen Ende des Steuerkolbens 33 ist eine Druck- ,

j feder 36 vorgesehen, die den Steuerkolben in seiner Grundstellung '

hält, bei der alle Anschlüsse untereinander freien Durchgang haben (Schutzventil 12).

Jeder Steuerkolben 33 besitzt mehrere Vorsprünge 37, 38 und 39, die mit sich gegenüberliegenden Steuerflächen 41 und 42, bzw. 43 und 44, bzw. 46 und 47 versehen sind. Die einzelnen Steuerflächen unterliegen je nach Strömungsrichtung durch die Schutzventile 12 und 13 unterschiedlichen Flüssigkeitsdrücken, deren Resultierende gegen die Wirkung der Druckfeder 36 die Lage des Steuerkolbens 33 bestimmen. In den Vorsprüngen 37 und 39 sind jeweils Durchlässe 48 und 49 enthalten, wodurch der freie Durchgang von den Ausgängen 32 bzw. 31 zu dem Eingang 28 und umgekehrt bewirkt wird.

Jedes Schutzventil 12 und 13 ist an seinem einen Ende mit einem Stopfen 51 verschlossen. Auf der anderen Seite jedes Schutzventils befindet sich an dem Steuerkolben 33 ein Bund 52, der sich an eine Schulter 53 des Gehäuses 54 anlegen kann. Durch die letztgenannten Teile einerseits und den Stopfen 51 andererseits wird die axiale Beweglichkeit des Steuerkolbens 33 begrenzt. Aus der mittleren Grundstellung in der jeder Steuerkolben 33 bei ausgeglichenen Flüssigkeitskräften an seinen einzelnen Steuerflächen durch die Druckfeder 36 gehalten wird, kann er jeweils gegen die Wirkung der Feder nach rechts oder links herausbewegt werden. Die Feder 36 ist nämlich in der Darstellung des Schutzventils 12, auf ihrer rechten Seite gegen ein an einer Ge- j häuseschulter anliegenden Scheibe abgestützt und auf ihrer linken! Seite durch eine weitere Scheibe gehalten, die mit Hilfe eines j Sprengringes 56 bei einer nach rechts gerichteten Bewegung des j Steuerkolbens mitgenommen wird; bei einer nach links gerichteten I Bewegung des Steuerkolbens 33 liegt die linke Scheibe an einem ) dem Stopfen 51 zugeordneten Ring an. j

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Die der hydraulischen Einheit zugeordneten hydraulischen Motoren sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Kolben/Zylinder-Einheiten 14 und 16, die im wesentlichen aus einem Zylinder 59, einem Kolben 58 und einer Kolbenstange 57 bestehen. Wegen der Kolbenstange 57 ist das jeweilige Füllvolumen zum Einschieben bzw. Ausfahren der Kolbenstange oberhalb und unterhalb des Kolbens 58 unterschiedlich. Die Leitung 21 sowie die Leitung 23, die jeweils in den kolbenstangenseitigen Raum münden, sind deshalb an Ausgängen 32 angeschlossen, die im Querschnitt kleiner sind als die Ausgänge 31, die über die Leitungen 22 und 24 zu den kolbenbodenseitigen Räumen der Kolb'in/Zylinder-Einheiten 14 und 16 führen. Dabei ist das Verhältnis der Querschnittsflächen zwischen den beiden Ausgängen 31 und 32 jedes Schutzventils 12 und 13 gleich dem Verhältnis der Füllvolumina und damit proportional dem Verhältnis der Volumenströme für die kolbenstangenseitigen und kolbenbodenseitigen Zylinderräume jeder Einheit 14 und 16.

Die Durchlässe 48 und 49 sind mit unterschiedlichen Durchmessern so bemessen, daß die Gesamtquerschnittsfläche aller Durchlässe 48 und die aller Durchlässe 49 auf die Querschnittsflächen der Anschlüsse 31 und 32 abgestimmt sind. Somit sind auch sie an , die unterschiedlichen Hydraulikströme angepaßt, die an einer Kolben/Zylinder-Einheit 14 und 16 zwischen dem kolbenstangenseitigen und dem kolbenbodenseitigen Raum auftreten.

Die Querschnittsmaße der einzelnen Anschlüsse der Sicherheitsventile 12 und 13 einschließlich der Durchlässe 48 und 49 haben zur Folge, daß den Kolben/Zylinder-Einheiten 14 und 16 jeweils die entsprechenden Hydraulikströme zugeleitet werden, wobei bei dem vorgegebenen Hydraulikstromverhältnis trotz der un-

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terschiedlichen Ströme der Steuerkolben 33 nicht aus seiner Grundstellung herausbewegt wird. Dies gilt unabhängig von der Bewegung und der Last an den Einheiten 14 und 16, wenn diese normal funtionieren.

Tritt nun innerhalb eines Schutzventils 12 oder 13 eine Störung des vorgegebenen Hydraulikstrom-Verhältnisses ein, beispielsweise durch das Auftreten eines Leckes irgendwo im System, so reagiert das betroffene Schutzventil 12 oder 13 selbsttätig mit einer Verschiebung des Steuerkolbens 33 derart, daß der die Störung verursachende Bereich des Systems abgetrennt wird. Als Beispiel sei angenommen, daß innerhalb der Leitung 24 an der Stelle 61 ein Leck auftritt. Dadurch sinkt der Druck innerhalb dieser Leitung mit der Folge, daß an dem Ausgang 31 und somit innerhalb der rechten Ventilkammer 34 ebenfalls ein geringerer Druck vorhanden ist. Die Steuerflächen 41 und 43 sind entsprechend mit weniger Druck beaufschlagt, wodurch der Steuerkolben 33 nach rechts verschoben wird. Dabei dichtet der Vorsprung 38 den rechten Ventilkammerteil 34 zusammen mit den Innenwandung 62 ab, so daß die Anschlüsse 29 und 31 voneinander getrennt sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß keine Hydraulikflüssigkeit weiter aus der eckstelle 61 austreten kann. Nach wie vor gelangt jedoch Hydraulikflüssigkeit über den Ausgang 32 und die Leitung 23 zu der Kolben/Zylinder-Einheit 14, womit die ; Funktionsfähigkeit der restlichen hydraulischen Einheit voll erhalten bleibt, vorausgesetzt allerdings, daß sich in der Lei- ; tung 23 wirklich ein Druck aufbaut und nicht einfach die Kolben/ ' Zylinder-Einheit 14 ohne Last verschoben wird. Selbstverständlich kann nach wie vor nach Umschalten des Steuerventils 11 auch das Schutzventil 12 über die Leitung 18 mit Druck versorgt werden, was zu einer Druckbeaufschlagung der Leitungen 21 und 22 führt. :

Einer der Steuerkolben 33 oder (besser) beide Steuerkolben sind zweckmäßig noch mit einer Warneinrichtung versehen, zu der ein Schalter 64 gehört, der mit Hilfe eines an dem einen Ende des Steuerkolbens 33 angebrachten Magneten 63 und einem zugeordneten, innerhalb des Gehäuses 54 untergebrachten Reed-Kontaktes 67 geöffnet und geschlossen werden kann. Der Reed-Kontakt 6 7 befindet sich bei der Grundstellung des Steuerkolbens 33 in der Mitte zwischen zwei elektrischen Kontakten 66 (Schutzventil 12), und wird je nach der Auslenkung des Steuerkolbens nach rechts oder links mit einem der beiden elektrischen Kontakte 66 verbunden (Schutzventi- 13). Der Schalter 64 ist mit einem Signal 68 verbunden, das die Schalterstellung optisch oder akustisch anzeigt. AuAuf diese Weise kann die Bedienungsperson die Lage des Steuerkolbens 33 von außen erkennen, wodurch Störungen sofort angezeigt werden. Das entsprechende Signal 68 für das Schutzventil 13 ist nicht mehr weiter dargestellt.

Die zeichnerisch dargestellte hydraulische Einheit kann z.B. für die Lenkung eines Treckers oder eines ähnlichen Fahrzeugs verwendet werden, wobei dann das Steuerventil 11 als Lenkventil ausgebildet ist und die beiden Kolben/Zylinder-Einheiten 14 und 16 jeweils das rechte und linke Rad einer im übrigen konventionellen Lenkung bewegen. Dies ist jedoch ein spezielles An-Wendungsbeispiel, auf das die Erfindung nicht beschränkt ist. Allgemein gehören zu der hydraulischen Einheit zwei hydrau- | lische Motoren, die gleichsinnig oder gegensinnig in zwei unter- j schiedlichen Richtungen betrieben werden kann. Es kann sich dabei um Kolben/Zylinder-Einheiten (wie dargestellt), um hydraulische Verdrängermotoren oder um sonstige Aggregate handeln, die in zwei Richtungen betreibbar sind.

j KRE/Wr/dm

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L e e r s e ι t e

Claims

EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT

PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

J.I. Case Company 105/32

Patentansprüche

Hydraulische Einheit mit einer Hydraulikpumpe und zwei gleichzeitig betätigbaren Hydraulikmotoren, von denen jeder zwei über Leitungen und ein Steuerventil mit der Pumpe verbindbare Anschlüsse als Zu- und Ablauf für die Hydraulikflüssigkeit aufweist, wobei die an den beiden Anschlüssen den Motoren zugeführten bzw. von den Motoren abgegebenen Flüssigkeitsströme in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander stehen ., dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Motore (4, 16) ein Schutzventil (12, 13) mit jeweils drei Anschlüssen (31 und 32 sowie 28,29) zugeordnet ist, von denen jeweils der erste Anschluß (31) mit seinem Motor und der zweite Anschluß (32) mit dem anderen Motor verbunden und die Querschnittsfläche dieser beiden Anschlüsse gemäß dem Verhältnis der Flüssigkeitsströme gewählt ist, und von denen der dritte Anschluß (28, 29) mit der Pumpe (10) verbindbar ist, wobei jedes Schutzventil mit einem Steuerkolben (33) zum Öffnen oder Schliessen der Anschlüsse in Abhängigkeit der an den Anschlüssen wirkenden Flüssigkeitskräfte derart versehen ist, daß das Schließen selbsttätig bei einem Verhältnis der Flüssigkeitsströme eintritt, welches von dem vorgegebenen abweicht.
2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzventile (12, 13) identisch ausgebildet sind, wobei jeder Steuerkolben (33) mit quer zu dessen Achsrichtung verlaufenden

Steuerflächen ( 41-44; 46-49) versehen ist, die dem jeweils an dem benachbarten Anschluß (31, 32) wirkenden Druck ausgesetzt sind, wobei eine Verschiebung des Steuerkolbens durch einen an den Steuerflächen wirkenden Differenzdruck erfolgt.
3. Einheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Motoren aus doppelt wirkenden Kolben/Zylinder-Einheiten bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der ersten und zweiten Anschlüsse (31 und 32) der Schutzventile (12, 13) unterschiedlich sind, wobei die in der Querschnittsfläche kleineren Anschlüsse (32) jeweils mit dem kolbenstangenseitigen Raum der Kolben/ Zylinder-Einheiten (14, 16) verbunden sind.

-Beschre ibung-

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