DE3135098C2 - Ventilaufbau für ein aus Pumpe und Hydrozylinder bestehendes hydrostatisches Getriebe - Google Patents

Abstract

Mit der Erfindung wird ein Ventilaufbau, umfassend ein Pumpensteuer- bzw. -regelventil und eine Entlastungsanordnung, zur Verfügung gestellt. Die Entlastungsanordnung schützt eine Pumpe gegen übermäßigen Druck, wenn das Steuer- bzw. Regelventil in der Erhöhungsposition ist, und es schützt einen Zylinder, wenn der Ventilschieber bzw. die Ventilspindel in der neutralen Position oder in der Halteposition ist, gegen Stoßbelastungen, die beim Wandern von einer Stelle zur anderen unter Last auftreten. Die Einrichtung kann entweder Teil eines Zwei- oder Teil eines Dreileitungssystems sein.

Description

betrieb;

Fig.4 einen zum Schnitt der Fig. 1 querverlaufenden Schnitt durch die Ventilschieberbohrung in der Arbeitsposition des Ventilaufbaus;

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch den Ventilaufbau der F i g. 1 in der Ruhestellung für Zweileitungsbetrieb;

F i g. 6 einen durch den Ventilaufbau der F i g. 1 querverlaufenden Schnitt, wobei sich der Ventilaufbau in der Ruheposition befindet;

F i g. 7 einen Vertikalschnitt durch das Ventil der F i g. 1 in der Anordnung für Dreileitungsbetrieb; und

F i g. 8 einen zum Schnitt der F i g. 7 querverlaufenden Schnitt

Wie in der Zeichnung dargestellt ist, umfaßt die Ventilanordnung ein Gehäuse 10, in dem sich eine Ventilschieberbohrung 11 befindet, die aufeinanderfolgend von einer mit dem Behälter zusammenwirkenden vierten Ventilkammer 12, einer mit der Pumpe zusammenwirkenden ersten Ventilkammer 13, einer mit einem Arbeitszylinder zusammenwirkenden zweiten Ventilkammer 14 und einer dritten Ventilkammer 15 durchsetzt ist. Ein Ventilschieber 16, insbesondere eine Ventilspindel, ist axial in der Ventilschieberbohrung 11 bewegbar und mit einem Paar von ringförmigen Aussparungen 17 und 18 versehen, die sich zwischen seinen Enden befinden; die erste Aussparung 17 verbindet die vierte Ventilkammer 12 und die erste Ventilkammer 13 in der neutralen Position, während die zweite Aussparung 18 die zweite Ventilkammer 14 in der neutralen Position isoliert Die erste Ventilkammer 13, die zweite Ventilkammer 14 und die dritte Ventilkammer 15 werden von einer Entlastungsbohrung 20 durchsetzt die allgemein parallel zur Ventilschieberbohrung 11 angeordnet ist. Die dritte Ventilkammer 15 wird außerdem von einer Pumpenrücklaufbohrung 21 durchsetzt, die an einem Ende einen zweiten Kanal 22 aufweist welcher mit einem Arbeitszylinder an einem Ende verbunden ist und am anderen Ende einen Pumpeneinlaß-Durchlaß 23 hat der mit einem Pumpeneinlaß verbunden ist. Die Entlastungsbohrung 20 ist mit einem Pumpenvorlaufkanal 24 versehen, der eine Verbindung mit dem Ausgangsanschluß der Pumpe herstellt. Das entgegengesetzte Ende der Entlastungsbohrung 20 ist mit einer Kombination aus einem Druckbegrenzungsventil 34 und einem Rückschlagventil 47 versehen. Das Gehäuse 10 weist außerdem eine Verbindungsbohrung 27 auf, die allgemein parallel zur Ventilschieberbohrung 11 und auf der einen Seite derselben angeordnet ist Die Verbindungsbohrung 27 durchsetzt einen Teil der vierten und der dritten Ventilkammer 12 und 15 und ist mit einer Austrittsöffnung 28 versehen, die mittels eines Stopfens 29 verschlossen werden kann, um eine Zweileittingsanordnung (F i g. 1 bis 6) zu bilden. Sie kann auch mit einem Vorratsbehälter verbunden sein, so daß eine Dreileitungsanordnung (F i g. 7 und 8) gebildet wird. Die zweite Ventilkammer ist mit einem ersten Kanal 30 versehen, durch den sie mit einem Arbeitszylinder oder einer anderen hydraulisch betätigten Einrichtung verbunden sein kann.

Die Kombinations-Rückschlag-und-Druckbegrenzungsventilanordnung 34,47 weist ein zylindrisches Gehäuse 45 auf, das in einen vergrößerten Teil der Entlastungsbohrung 20 bis zu einer Stelle eingeschraubt werden kann, die sich benachbart zum Einlaß 20a der Entlastungsbohrung 20 in die zweite Ventilkammer 14 befindet Das Gehäuse 45 ist an seinem inneren Ende mit einer zylindrischen Ausnehmung 46 versehen, die ein zylindrisches Rückschlagventil 47 trägt das darin axial bewegbar ist und normalerweise durch eine Feder 48 in schließenden Rückschlagkontakt mit dem Einlaß 20a gedruckt wird. Ein innerer Flansch 49 an der öffnung der Ausnehmung 46 wirkt mit einer Umfangsschulter 50 auf dem Rückschlagventil 47 zusammen, so daß das •i Rückschlagventil 47 gegen ein Herausdrücken aus der Ausnehmung 46 gehalten wird. Ein Axialkanal 31 erstreckt sich von einer im Abstand von der Ausnehmung 46 befindlichen Stelle durch das Gehäuse 45 bis zur Außenseite des Gehäuses. Kadialkanälc 42 verbinden den Kanal 31 mit der zweiten Ventilkammer 14. Radialkanäle 33 verbinden den Axialkanal 31 mit der dritten Ventilkammer 15. Das Druckbegrenzungsventil 34 schließt den Axialkanal 31 zwischen den Radialkanälen 32 und 33 und ist mittels einer Feder 35, die durch eine Schraube 51 zur Erzielung einer variablen Belastung einstellbar ist, federbelastet.

Im Betrieb arbeitet das Ventil derart, daß es den Druck in der zweiten Ventilkammer 14 in der neutralen Position des Ventilschiebers 16 entspannt, wenn die Leitung zum Arbeitszylinder überlastet wird, und zwar dadurch, daß sich das Druckbegrenzungsventil bezogen auf die Ansicht der F i g. 1 gegen die Feder 35 bewegt, so daß es Strömungsmittel aus der zweiten Ventilkammer 14 zur dritten Veniilkammcr 15 und in die Pumpenrücklaufbohrung 21 abgibt, von wo es durch den zweiten Kanal 22 zur entgegengesetzten Seite des Arbeitszylinders hindurchgehen kann. Wenn es gewünscht wird, den Arbeitszylinder zu betätigen, wird der Ventilschieber 16 nach links bewegt (bezogen auf die Ansicht der F i g. 2) jo so daß der Durchgang von der ersten Ventilkammer 13 zur vierten Ventilkammer 12 blockiert wird. Dadurch wird Strömungsmittel durch das Rückschlagventil 47 in die zweite Ventilkammer 14 und aus dem ersten Kanal 30 zu dem Arbeitszylinder (Fig.4) gedrückt Im Falle einer Überlastung in dieser Arbeitsposition und der daraus folgenden Überlastung der Pumpe bewegt sich das Druckbegrenzungsventil 34 nach rechts, so daß es einen Teil des von der Pumpe herangeführten Strömungsmittels im Nebenschluß zur dritten Ventilkammer 15 und dann zurück zum Pumpeneinlaß strömen läßt.

Die Fig.5 und 6 zeigen die Relativpositioncn des Vcntilschiebers 16 in der Ruheposition des Zylinders.

Die F i g. 7 und 8 zeigen die Anordnung des Ventilaufbaus für eine Dreileitungsanordnung, in der die Verbin-4^r) dungsbohrung 27 durch die Austriusöffnung 28 mit einem Vorratsbehälter (nicht gezeigt) verbunden ist und in der auch der zweite Kanal 22 mit dem Vorratsbehälter verbunden ist und von der dritten Ventilkammer 15 her mittels einer Abdichtungshülse 40, die in die Pumpenrücklaufbohrung 21 eingefügt ist, blockiert ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Ventilaufbau für ein aus Pumpe und Hydrozylinder bestehendes hydrostatisches Getriebe, umfassend ein Pumpensteuerventil und eine Druckentlastungsanordnung, welche in einem gemeinsamen Ventilgehäuse angeordnet sind, welches eine durch dasselbe hindurchgehende Ventilschieberbohrung und einen in dieser bewegbaren, vorzugsweise spin- ίο delförmigen Ventilschieber, in dem im Abstand voneinander zwei Aussparungen vorgesehen sind, aufweist sowie eine mit der Druckseite der Pumpe verbindbare erste Ventilkammer und eine über einen ersten Kanal mit dem einen Ende des Hydrozylinders verbindbare zweite Ventilkammer, welche die Ventilschieberbohrung durchsetzen, einen zweiten Kan?], der mit dem anderen End·; des Hydrozylinders verbindbar ist, eine auf der der ersten Ventilkammer abgewandten Seite der zweiten Ventilkammer angeordnete und mit einem Pumpenrücklaufkanal verbindbare dritte Ventilkammer, welche die Ventilschieberbohrung durchsetzt, sowie eine mit dem Pumpenrücklaufkanal verbindbare vierte Ventilkammer, welche die Ventilschieberbohrung durchsetzt und einen mit der ersten Ventilkammer verbundenen und mit der Pumpe verbindbaren Pumpenvorlaufkanal, ferner ein Rückschlagventil und ein mit einer Entlastungsbohrung in Verbindung stehendes Druckbegrenzungsventil, von denen ersteres zwischen dem Pumpenvorlaufkanal und dem Arbeitszylinder vorgesehen ist, während das Druckbegrenzungsventil auslaßseitig mit dem Pumpenrücklaufkanal verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Ventilkammer auf der der zweiten Ventilkammer (14) abgewandten Seile der ersten Ventilkammer (13) angeordnet ist und durch eine Verbindungsbohrung (27) mit der dritten Ventilkammer (15) verbunden ist; daß die erste und zweite Ventilkammer (13, 34) die Entlastungsbohrung (20) durchsetzen; daß der Pumpenrücklaufkanal (21, 23) mit dem zweiten Kanal (22) unmittelbar verbunden ist; daß der Pumpenvorlaufkanal (24) mit der Entlastungsbohrung (20) verbunden ist; und daß das Rückschlagventil (47) und das Druckbegrenzungsventil (34) als Kombinations-Rückschlag-und-Druckbegrenzungsventilanordnung (34, 47) ausgebildet sind, die in einer Verlängerung der Entlastungsbohrung (20) angeordnet sind, wobei das Betätigungsglied des Rückschlagventils durch den Druck im Pumpenvorlaufkanal (24) beaufschlagt wird und das Betätigungsglied des Druckbegrenzungsventils durch den Druck in der zweiten Ventilkammer beaufschlagt wird.

2. Ventilaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federbelastete Rückschlagventil (47) die Entlastungsbohrung (20) normalerweise zwischen dem Pumpenvorlaufkanal (24) und der zweiten Ventilkammer (14) schließt und daß das federbelastete Druckbegrenzungsventil (34) normalerweise t>o die zweite Ventilkammer (14) von der benachbarten dritten Ventilkammer (15) abschließt.

3. Ventilaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenrücklaufkanal und der /weite Kanal (22) an entgegengesetzten F.nden μ einer Bohrung (21) vorgesehen sind.

4. Ventilaufbau nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Zweileitungsbetrieb ein' entfernbarer Stopfen (29) in eine Austrittsöffnung (28) der Verbindungsbohrung (27) eingefügt ist

5. Ventilaufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für einen dreileitungsbetrieb eine Abdichtungshülse (40) in die Bohrung (21) an deren Durchsetzungsstelle mit der dritten Ventilkammer (15) eingefügt ist, welche diese Bohrung (21) gegen eine Verbindung mit der dritten Ventilkammer (15) verschließt.

6. Ventilaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinations-Rückschlag-und-Druckbegrenzungsventilanordnung (47, 34) ein langgestrecktes zylindrisches Gehäuse (45) aufweist, das im Gewindeeingriff mit demjenigen Ende der Verlängerung der Entlastungsbohrung (20) steht, das dem Einlaß (20a; der Entlastungsbohrung (20) entgegengesetzt ist, und sich durch die dritte Ventilkammer (15) benachbart diesem Ende der Verlängerung der Entlastungsbohrung (20) und in die zweite Ventilkammer (14) hinein in Dichtungseingriff mit dem Gehäuse (10) zwischen der zweiten Ventilkammer (14) und der dritten Ventilkammer (15) erstreckt, daß das federbelastete Rückschlagventil (47) in dem Ende des zylindrischen Gehäuses (45) axial bewegbar ist und an der Entlastungsbohrung (20) zwischen dem Einlaß (20a) und der zweiten Ventilkammer (14) anliegt und die Entlastungsbohrung (20) an dieser Stelle normalerweise schließt, daß das federbelastete Druckbegrenzungsventil (34) in einem Axialkanal (31) des Gehäuses (45) angeordnet ist.

7. Vcntilaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinations-Rückschlag-und-Druckbegrenzungsvcntilanordnung (47, 34) eine Kanalanordnung (31, 32, 33) in dem Gehäuse (45) aufweist, die eine Verbindung von der zweiten Ventilkammer (14) zu der dritten Ventilkammer (15) ermöglicht.

8. Ventilaufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kombinations-Rückschlag-und-Druckbegrenzungsventilanordnung (47, 34) eine Einrichtung (51) zum Verändern der Federbelastung, welche auf das Druckbegrenzungsventil (34) einwirkt, vorgesehen ist.

9. Ventilaufbau nach einem der Ansprüche 6 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (45) in der Kombinations-Rückschlag-und-Druckbegrenzungsventilanordnung (47,34) eine zylindrische Ausnehmung (46) in demjenigen Ende aufweist, welches sich zum Einlaß (2Oa) der Entlastungsbohrung hin öffnet, daß das zylindrische Rückschlagventil (47) darin axial derart bewegbar ist, daß es an dem Einlaß (2OaJ¹ anliegt und denselben schließt, daß eine Feder (48) in der Ausnehmung (46) vorgesehen ist, die das Rückschlagventil (47) normalerweise derart vorspannt, daß es den Einlaß (20a) schließt, und daß zusammenwirkende Rückhalteelemenlc (49, 50) an dem Ende der Ausnehmung (46) und dem Rückschlagventil (47) vorgesehen sind, die das Rückschlagventil (47) dagegen sichern, daß es durch die Feder (48) vollständig aus der Ausnehmung (46) herausgedrückt wird.

10. VenlihiiifbiUi mich einem der Ansprüche 7 bis Q, dadurch gekennzeichnet. daß die Kanalanordnung (31, 32, 33) in der Kombinations-Rückschlag- und-Druckbegrenzungsventilanordnung (47, 34) Radial-

kanäle (32,33) im Gehäuse (45) sowohl an der zweiten Ventilkammer (14) als auch an der dritten Ventilkammer (15) aufweist, welche mit diesen Ventilkammern (14,15) in Verbindung stehen.

Die Erfindung betrifft einen Ventüaufbau für ein aus Pumpe und Hydrozylinder bestehendes hydrostatisches Getriebe, jemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem derartigen Getriebe sind die Pumpe und der als Arbeitselement vorgesehene Hydrozylinder gelegentlich Überlastungen ausgesetzt, die es erforderlich machen, daß der Überdruck sofort reduziert wird, damit der überlastete Teil des Getriebes vor Beschädigung geschützt wird. Dieser Schutz wird im allgemeinen durch Sicherheitsventile erreicht, die derart angeordnet werden, daß sie das unter übermäßigem Druck stehende Strömungsmittel entspannen bzw. ableiten und es zu einem Niederdruckteil zurückführen, beispielsweise in einen Vorratsbehälter. Es ist daher bei einem derartigen hydraulischen Getriebe üblicherweise erforderlich, Entlastungsventil und eine Rückführanordnung für das hydraulische Strömungsmittel, das entspannt werden soll, vorzusehen.

Ein Ventüaufbau der eingangs genannten Gattung ist bereits in dem Buch »ÖLHYDRAULIK«, Dr. Heinz Zoebl, Wien 1963, Seiten 211 bis 223, beschrieben. Dieser bekannte Ventüaufbau umfaßt ein Pumpensteuerventil und eine Entlastungsanordnung, die in einem gemeinsamen Ventilgehäuse vorgesehen sind. Das Ventilgehäuse weist eine durch dasselbe hindurchgehende Ventilschieberbohrung und einen in dieser bewegbaren spindelförmigen Ventilschieber auf. In dem Vcnlilschieber sind im Abstand zueinander zwei Aussparungen vorgesehen. Weiterhin ist eine mit der Druckseite der Pumpe verbindbare erste Venlilkammcr und eine mit einem Arbeitszylinder verbindbare zweite Ventükammer vorgesehen. Die erste und die zweite Ventilkammer durchsetzen die Ventüschiebcrbohrung. Auf der der ersten Ventilkammer abgewandten Seite der zweiten Ventilkammer ist eine mit dem Rücklaufbehälter verbindbare dritte Ventilkammer angeordnet. Auch diese dritte Ventilkammer durchsetzt die Ventüschiebcrbohrung und außerdem noch eine im Abstand von der Ventilschieberbohrung im Ventilgehäuse angeordnete Verlängerung einer Entlasiungsbohrung. Außerdem besitzt der bekannte Ventüaufbau einen mit der ernten Ventilkammer verbundenen und mit der Pumpe verbindbaren Einlaßkanal, sowie einen mit der dritten Ventilkammer verbundenen ersten Auslaßkanal und einen ersten Rückführkanal zum Rückführen von Strömungsmittel von dem Arbeitszylinder. Ferner umfaßt der Ventüaufbau ein Rückschlagventil und ein in der Verlängerung der Entlastungsbohrung angeordnetes Entlastungsventil. Das Rückschlagventil ist zwischen dem Einlaßkanal und dem Arbeitszylinder vorgesehen, und das Entlastungsventil ist auslaßseitig mit dem ersten Auslaßkanal verbunden.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Ventüaufbau insbesondere der Umstand, daß zum Schütze des Zylinders und der Pumpe gegen übermäßigen Druck jeweils ein gesondertes Entlastungsventil erforderlich ist. also mindestens /wci IZntlasiungsvcnlile benötigt werden.

Auch in dem Zeitschriftenartikel »Das vorgestcuerte Rückschlagventil — ein neues Hydraiilikelement« in der Zeitschrift »ölhydraulik und pneumatik« 12(1968) Nr. 9 und in der US-PS 24 65 758 isi ein Ventüaufbau für ein aus Pumpe und Hydrozylinder bestehendes hydrostatisches Getriebe beschrieben, wobei dieser Ventüaufbau jeweils zum Steuern des Zylinders und zum Schutz vor Überlastungen von Zylinder und Pumpe dient Aus beiden Veröffentlichungen ist es im Prinzip bekannt, zum Schulze des Arbeitszylinders und der Pumpe ein einziges Überdruckventil vorzusehen. Bei der erstgenannter, Buchveröffentlichung geschieht das für die rechte Seite

ίο des Arbeitszylinders durch ein vorgesteuertes Ventil. Dabei ist zwar noch ein zweites Überdruckventil vorgesehen, doch dient dieses nur dazu, auch die kolbenstangenseitige Hälfte des Arbeitszylinders vor Überdruck zu schützen.

Bei der in der US-PS 24 65 758 beschriebenen Anordnung ist zur Druckabsicherung von Pumpe und Hydrozylinder nur ein einziges vorgesteuertes Überdruckventil vorgesehen. Die übrigen Ventilelemente dienen anderen Zwecken als zur Wegsteuerung und Druckabsicherung.

Die letztgenannten zwei Veröffentlichungen zeigen jedoch nicht eine Anordnung, bei der das Pumpensteuerventil und die Entlastungsanordnung in einem gemeinsamen Ventilgehäuse angeordnet sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, einen Ventüaufbau der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung derart auszubilden, daß nur ein einziges Entlastungsventil dazu benötigt wird, sowohl die Pumpe gegen übermäßigen Druck als

jo auch den Arbeitszylinder gegen Stoßbelastungen zu schützen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Ventilaufbaus wird erreicht, daß die Pumpe und auch der Arbeitszylinder unabhängig von der jeweiligen Steuerstellung des Pumpensteuerventils durch das Druckbegrenzungsventil vor übermäßigem Druck geschützt werden. Unabhängig davon, ob sich das Pumpensteuerventü in der Antriebsposition, in der neutralen Position oder in der Halteposition befindet, wird stets Überdruck, der an dem mit der Druckseite der Pumpe verbundenen Einlaßkanal auftritt, über die Entlastungsbohrung, das Rückschlagventil und das Druckbegren- zungsventil entspannt, und zwar entweder über den mit der Saugseite der Pumpe verbundenen Pumpenrücklaufkanal oder über den mit einem Rücklaufbehälter verbindbaren Auslaßkanal.

Gleichzeitig wird der Arbeitszylinder ebenfalls unabhängig von der Steuerstellung des Pumpensteuerventils stets gegen übermäßigen Druck, wie er z. B. bei Stoßbelastungen unter Last auftritt, durch das einzige Druckbegrenzungsventil geschützt, da dieser übermäßige Druck über die zweite Ventilkammer, das Druckbe-

v> grenzungsventil und den zweiten Kanal oder durch den Auslaßkanal entspannt wird.

Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Vcntilaufbaus sind in den Unteransprüchen beschrieben.

bo Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Ventüaufbau

in der neutralen Stellung für Zweileitungsbetrieb;

F i g. 2 einen quer zu dem Schnitt der F i g. 1 durch die

b5 Ventilscliicberbohrung in der neutralen Stellung der Ventilanordnung verlaufenden Schnitt;

Fig. 3 einen Vcrtikalschnitt durch die Ventilanordnung der F i g. 1 in der Arbeitsposition für Zweilcitungs-