DE3034467A1

DE3034467A1 - Hydraulische vorrichtung zum ueberwachen einer verbindung

Info

Publication number: DE3034467A1
Application number: DE19803034467
Authority: DE
Inventors: Werner 8773 Frammersbach Gitter; Manfred 7302 Lohr Härtwig; Norbert Dipl.-Ing. 8771 Rechtenbach Mucheyer
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1980-09-12
Filing date: 1980-09-12
Publication date: 1982-05-19
Also published as: DE3034467C2; GB2083927B; IT1168165B; IT8123688A0; FR2490290A1; GB2083927A; FR2490290B1

Description

DIPL.-ING. H. FINK PATENTANWALT · D 7300 ESSLINGEN BEI STUTTGART · HINDENBURGSTRASSE

Pott-ntonwoH Fl N K - D 7300 Ewlinpen (Nadior), HlndinburgttroB« U

5. Aug. 1980 De P 6610 121.297F

G. L. Rexroth GmbH, Jahnstraße, 8770 Lohr/Main "Hydraulische Vorrichtung zum Überwachen einer Verbindung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer hydraulischen Vorrichtung der vorgenannten Art ist das VorSteuerventil als Sitzventil ausgebildet, das mittels eines vom Druck der Druckmittelquelle beaufschlagten Kolbens offengehalten werden kann. Das Vorsteuerventil kann verschiedene Steuerlagen einnehmen, was insbesondere bei in der Zeiteinheit sehr kleinen Fördermengen der Druckmittelquelle zu unsicherem Zu- und Abschalten des Speichers zu bzw. von der Druckmittelquelle führt (Werbeschrift RD 26410/12.77 der Anmelderin).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche ein sicheres Zu- und Abschalten des Speichers ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Das Ventilglied des Vor-Steuerventils nimmt keine Steuerstellung ein, d. h. die

- 4 - 5. Aug. 1980 De P 6610 121.297F

Verbindung zwischen der Pumpe und dem Speicher ist entweder ganz offen oder ganz geschlossen. Hierdurch wird ein sicheres Zu- und Abschalten der Druckmittelquelle oder des Vorratsbehälters bzw. Verbrauchers erreicht. Das Ventilglied macht beim Umsteuern vom Pumpen- zum Speicherdruck und umgekehrt eine rasche Schaltbewegung und wirkt dadurch wie eine bistabile Kippstufe. Durch entsprechende Wahl der Durchmesser der Steuerkolben ist die Schaltdruckdifferenz frei wählbar.

Die Merkmale des Anspruches 2 betreffen eine Weiterbildung der Erfindung.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 wird die zum Speicher in der Zeiteinheit geförderte Druckmittelmenge auf ein durch den Durchflußquer schnitt der Drossel entsprechendes Maß begrenzt. Bei einstellbarer Drossel kann deren Durchflußquerschnitt frei gewählt werden. Die nicht zum Speicher geförderte Druckmittelmenge fließt zum Verbraucherkreis oder zum Vorratsbehälter.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser ist eine als Ladeventil ausgebildete hydraulische Vorrichtung als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig, 1 ein Schaltbild,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Speicherteil.

Eine Pumpe 1 ist über Leitungen 2 bis 4 mit einem Speicher 5 verbunden. In die Leitung 4 ist ein zum Speicher 5 öffnendes Rückschlagventil 6 eingeschaltet. An die Leitung ist eine Anschlußstelle P1 eines Umschaltventiles 7 angeschlossen, das als 2/2~Wegeventil ausgebildet ist und

- 5 - 5. Aug. 198 0 De

P 6610 121.297F

wie ein Proportionalventil wirkt. In der dargestellten Steuer lage des Umschaltventil s 7 sind dessen Anschlußstellen P1 und V1 voneinander getrennt und in der andern Steuerlage sind diese Anschlußstellen miteinander verbunden, wogegen in Zwischenlagen eine Drosselung eintritt.

An die Leitung 3 ist über eine Leitung 8 eine Anschlußstelle P2 eines Vorsteuerventiles 9 angeschlossen, das als 3/2-Wegeventil, ausgebildet ist, wie eine bistabile Kippstufe wirkt und außer der Anschlußstelle P 2 noch zwei Anschlußstellen T2 und D hat. Die Anschlußstellen P2 und T2 sind wechselweise mit der Anschlußstelle D verbindbar. In der dargestellten Lage des Steuergliedes des Vorsteuerventiles 9 ist die Anschlußstelle P2 mit der Anschlußstelle D verbunden.

Die beiden Ventile 7, 9 sind als druckmittelgesteuerte Wegeventile ausgebildet, deren Steuerglieder jeweils eine Feder 10 bzw. 11 in der jeweils dargestellten Steuerlage ihrer Steuerglieder zu halten sucht.

Die Anschlußstelle D des Vorsteuerventiles 9 ist mittels einer Steuerleitung 12 mit der Steuerseite des Umschaltventils 7 auf- der Seite der Feder 10 verbunden, so daß in der Steuerleitung 12 vorhandener Druck in gleicher Richtung wie die Feder 10 auf das Steuerglied des Umschaltventils 7 wirkt. Die gegenüber liegende Steuerseite des Umschaltventils 7 ist mittels einer Steuerleitung 13 mit der an die Pumpe 1 angeschlossenen Leitung 2 verbunden.

Die von der Feder 11 abgewandte Steuerseite des Vorsteuerventiles 9 ist über eine an eine Anschlußstelle S angeschlossene und vorzugsweise mit einer gegebenenfalls veränderbaren Drosselstelle versehene Steuerlei tuna 14 mit Speicher 5 auf der

• » # · tr ·

- 6 - 5. Aug. 1980 De

P 6610 21.297F

von der Pumpe 1 abgewandten Seite des Rückschlagventils 6 verbunden, so daß in der Steuerleitung 14 vorhandener Druck eine entgegen der Kraft der Feder 11 gerichtete Kraft auf das Steuerglied des VorSteuerventils 9 über die Anschlußstelle S ausübt. Die andere Steuerseite des Vorsteuerventils 9 ist über eine Anschlußstelle T3 und eine Steuerleitung 15 mit einer zu einem Vorratsbehälter führenden Leitung 17 verbunden. An die auch die Anschlußstelle T2 des Vorsteuerventils 9 angeschossen ist. Die Anschlußstelle V1 des Umschaltventils 7 ist über eine Leitung 18 mit einer Anschlußstelle P4 eines nach Belieben, z. B. von Hand, betätigbaren 4/3-Wegeventils verbunden, das als Verbrauchersteuerventil zum Steuern eines doppelt wirkenden Arbeitszylinders 20 dient. Die Anschlußstelle T4 des Wegeventils 19 ist mit der Leitung 17 verbunden und der Arbeitszylinder 20 ist mit seinen beiden Seiten mit den Verbraucheranschlüssen V4 bzw. V5 des Wegeventils 19 verbunden.

In der dargestellten Lage des Steuergliedes des Umschaltventil s 7 ist die Verbindung zwischen der Pumpe 1 und dem Arbeitszylinder 20 gesperrt, so daß durch die Pumpe der Speicher 5 aufgeladen wird. Der Druck im Speicher 5 wirkt über die Steuerleitung 14 auf die Anschlußstelle S des Vorsteuerventils 9, dessen Steuerglied beim Erreichen eines bestimmten Speicherdruckes entgegen der Wirkung der Feder 1 derart verschoben wird, daß'die Anschlußstelle D mit der Anschlußstelle T2 und damit mit dem Vorratsbehälter 16 schlagartig verbunden wird.

über die Steuerleitung 12 wird in der in der Zeichnung dargestellten Lage des Steuergliedes des Vorsteuerventiles 9 die in der Zeichnung linke Steuerseite des Um-

- 7 - 5. Aug. 1980 De

P 6610 121.297F

schaltventils 7 mit dem Druck der Pumpe 1 beaufschlagt. Da zugleich die Kraft der Feder 10 in gleicher Richtung wirkt, behält das Steuerglied des Umschaltventils 7 seine in der Zeichnung dargestellte Steuerlage so lange bei, bis der in der Steuerleitung 12 herrschende Druck soweit gesunken ist, daß der Druck der Pumpe 1 über die Steuerleitung 13 auf das Steuerglied des Umschaltventils eine Kraft ausübt, welche die Kraft der Feder 10 und die von dem Druck in der Steuerleitung 12 auf das Steuerglied des Umschaltventils 7 ausgeübte Kraft übersteigt. Hierdurch wird unter drosselnden Zwischenlagen des Steuergliedes des Umschaltventiles 7 die Pumpe 1 mit dem Wegeventil 19 verbunden. Mittels dieses Wegeventils ist nun der Arbeitszylinder 20 in bekannter Weise steuerbar.

In die Leitung 3 kann eine ggf. veränderbare Drosselstelle eingeschaltet werden. Diese Drosselstelle begrenzt die zum Speicher 5 in der Zeiteinheit fließende Druckmittelmenge auf ein vorbestimmbares Maximum. Die für das Aufladen des Speichers 5 nicht erforderliche Druckmittelmenge kann vom Arbeitszylinder 20 verbraucht werden.

In Fig. 2 ist eine vorteilhafte Bauform des Vorsteuerventils 9 dargestellt. Ein Ventildeckel 22 ist an einem Ventilgehäuse 23 befestigt. Das Ventilgehäuse 23 hat eine abgestufte Längsbohrung 24, in der ein ebenfalls abgestuftes Ventilglied 25 axial verschiebbar gelagert ist. Das Ventilglied 25 hat vier Steuerkolben 26 bis 29, die durch dazwischen angeordnete Verbindungsstücke 30 bis 32 miteinander verbunden sind. Die Steuerkolben 26, 27 auf der einen Seite und die Steuerkolben 28, 29 auf der andern Seite haben jeweils gleiche Durchmesser, wobei die Durchmesser der Steuerkolben 26, 27 größer als die

- 8 - 5. Aug. 1980 De

P 6610 121.297F

Durchmesser der Steuerkolben 28, 29 sind. Der Steuerkolben 26 ragt in den Ventildeckel 22 hinein und weist an seinem freien Ende einen Stützflansch 33 auf. Zwischen diesen Stützflansch und die Stirnseite des Ventilgehäuses 33 ist eine Feder 34 eingespannt, die das Steuerglied ins Innere des Ventildeckels 22 zu bewegen sucht. Auf der davon abgewandten Stirnseite des Steuerkolbens mündet eine Sackbohrung 35, die bis zu dem Verbindungsstück 30 reicht und mittels einer Querbohrung 36 mit der Außenseite des Verbindungsstückes 30 verbunden ist. Die Längsbohrung 24 weist einen · Ringkanal 37 auf, dessen einander gegenüberliegende, senkrecht zur Achse der Längsbohrung 24 angeordnete Wände den gleichen Abstand wie die voneinander abgewandten Seiten der Steuerkolben 27, 28 haben, an denen Steuerkanten 38, 39 vorgesehen sind. An dem Übergang der Längsbohrung 24 in den Ringkanal 37 befinden sich Steuerkanten 40, 41.

In den Ventildeckel 22 führt eine Anschlußbohrung 42 mit der mit dem Speicher 5 verbundenen Anschlußstelle S. Eine Anschlußbohrung mit der Anschlußstelle D ist mit dem Ringkanal 37 verbunden. Eine Anschlußbohrung 44 mit der Anschlußstelle P2 ist mit der Längsbohrung 24 im Bereich zwischen den beiden Steuerkolben ^8, 2 9 verbunden und die Längsbohrung 24 ist im Bereich der freien Stirnseite des Steuerkolbens mit einer Anschlußbohrung 45 mit den Anschlußstellen T2, T3 verbunden.

Die Lage des Steuergliedes 25 im Speicher 5 ist in dessen entladenem Zustand dargestellt. Hierbei sind die Anschlußbohrungen 4 3 und 44 miteinander verbunden. Mit wachsendem Druck im Speicher 5 wird entgegen der Kraft der Feder 34 das Steuerglied 25 in Richtung zur Anschlußbohrung 45 verschoben. Hierbei wird die Steuerkante 38 des Steuer-

— 9 —

■♦ r* ■*

- ⁹ - 5. Aug. 1980 De

P 6610 121.297 F

kolbens 27 an der Steuerkante 40 des Ventilgehäuses 2 3 vorbeibewegt, wobei zugleich die Steuerkante 39 des Steuerkolbens 28 auf die Steuerkante 41 des Ventilgehäuses 23 trifft. Bei Weiterbewegen des Steuergliedes 25 entgegen der Kraft der Feder 34 wird die Anschlußbohrung 43 über die Querbohrung 36, die Sackbohrung 35 und den folgenden Teil der Längsbohrung 24 mit der Anschlußbohrung 45 ■ verbunden, so daß der Ladevorgang des Speichers 5 beendet wird.

Die Steuerkolben 27 und 28 haben unterschiedliche Durchmesser. Im Ringkanal 37 ist somit eine von der Differenz der beiden Durchmesser herrührende Wirkfläche vorhanden, die während des Aufladens des Speichers unter der Wirkung des Pumpendruckes und bei aufgeladenem Speicher unter Wirkung des Druckes im Vorratsbehälter steht. Beim übergang vom Pumpendruck zum Druck im Vorratsbehälter im Ringkanal 37 wird die Kraft auf die Wirkfläche im Ringkanal 37 rasch verkleinert, so daß durch den Druck im Speicher das Steuerglied 25 zusätzlich schnell in Richtung der Anschlußbohrung 45 verschoben wird. Unter gleich bleibendem Druck im Speicher 5 wird daher beim Sinken des Druckes im Ringkanal 37 aufgrund dessen Trennung vom Druck der Pumpe 1 und dessen "Anschlusses an den Vorratsbehälter 16 das Steuerglied 25 zusätzlich verschoben. Um den zurückgelegten Weg muß bei sinkendem Speicherdruck das Steuerglied 25 in Gegenrichtung verschoben werden, bis der Ringkanal 37 wieder mit dem Pumpendruck beaufschlagt wird. Der Unterschied der Durchmesser zwischen den Steuerkolben 27 und ergibt eine Schaltdruckdifferenz, die beim Entwurf des Vorsteuerventils frei gewählt werden kann. Durch die Schaltdruckdifferenz wird ein sicheres Zu- und Abschalten des Vorsteuerventiles insbesondere bei sehr kleinen zum Laden des Speichers 5 dienenden Fördermengen dor Pumpe 1 in df-i Zeiteinheit erreicht.

- 10 -

BAD ORIGINAL

- 10 - 5. Aug. 1980 De

P 6610 121.297 F

Das Rückschlagventil 6, das Umschaltventil 7, das Vorsteuerventil 9 und die Drosselstelle 21 sind wie in Fig. strichpunktiert dargestellt in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.

Das Ventilglied 25 kann zwischen den Steuerkolben 27 und 28 quer geteilt ausgebildet sein. In diesen Falle befindet sich eine schwache Feder, die die Teile des Ventilglieds 25 zusammenzuhalten sucht, in der vom Ventilglied 25 freien und dem Steuerkolben 29 benachbarten Teil der LSnasbohruno 24 und anstelle der Sackhohrung .35 und der Querbohrung 36 im Ventilglied 25 ist im Ventilgehäuse 23 eine die Anschlußbohrung 4 5 mit dem Faum zwischen den Steuerkolben 26 und 27 verbindende Bohruna vorgesehen.

Leerseite

Claims

G. L. Rexroth GmbH, Jahnstraße, 877 0 Lohr/Main Ansprüche

rl.) Hydraulische Vorrichtung zum überwachen einer Verbindung zwischen einer Druckinittelquelle und einem Vorratsbehälter auf der einen Seite und einem Speicher auf der anderen Seite mit einem Vorsteuerventil, dessen Ventilglied vom Druck im Speicher beaufschlagbar ist, und mit einem vom Vorsteuerventil steuerbaren Umschaltventil, wobei das Ventilglied des VorSteuerventils eine zum Umschaltventil führende Steuerleitung wahlweise mit der Druckmittelquelle oder dem Vorratsbehälter verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (25) des VorSteuerventils (9) als gestufter Kolben ausgebildet ist, der auf der Stirnseite seines im Durchmesser größeren endseitigen Steuerkolbens (26) vom Druck im Speicher (5) und auf der Stirnseite seines im Durchmesser kleineren Steuerkolbens (29) vom Druck im Vorratsbehälter (16) beaufschlagbar ist, daß im mittleren Bereich des Ventilgliedes zwei zusätzliche, mittlere Steuerkolben (27, 28) angeordnet sind, deren Durchmesser den Durchmessern der

- 2 - 5. Aug. 198 0 De

P 6610 121.297F

ihnen jeweils benachbarten endseitigen Kolben entsprechen, und daß an den beiden mittleren Steuerkolben an den voneinander abgewandten Seiten Steuerkanten (38, 39) vorgesehen sind, die mit Steuerkanten (40,41) eines das Ventilglied aufnehmenden Ventilgehäuses (23) ζ u sammenwi rken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an der mit dem Vorratsbehälter (16) in Verbindung stehenden Stirnseite des Ventilgliedes (25) eine Sackbohrung (35) beginnt, die bis zu dem den endseitigen größeren Steuerkolben (26) mit dem diesem benachbarten mittleren Steuerkolben (27) verbindenden Verbindungsstück (30) geführt ist und dort mit einer nach außen führenden Querbohrung (36) verbunden ist, und daß die Wand eines mit der Steuerleitung (12) in Verbindung stehenden Ringkanales (37) die Steuerkanten des Ventilgehäuses (23) bildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Umschaltventil (7) unmittelbar und das VorSteuerventil (9) über eine Drosselstelle (21) mit der Druckmittelquelle (1) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Ventilglied (25) zwischen seinen beiden mittleren Steuerkolben (27, 28) quer qeteilt ist, daß auf die an den Vorratsbehälter (16) angeschlossene Stirnseite des Ventilgliedes eine dessen beiden Teile zusammenzuhalten suctera3e Feder wirkt und daß der von den beiden Steuerkolben (26, 27), die vom Anschluß an den Vorratsbehälter am weitesten entfernt sind, beerenzte Raum über eine Bohrung im Gehäuse (23) mit dem Vorratsbehälter verbunden ist.