DE3225196C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Vorrichtung in Kraftfahrzeugen, die neben bevorzugt versorgten, weite­ re hydraulische Verbraucher aufweisen, die über minde­ stens zwei Pumpen beaufschlagt werden, von denen zumindest eine über ein als Strommengenteiler wirkendes Vertei­ lerventil einspeist, das von einer Feder in eine Schalt­ stellung vorgespannt ist, in der diese Pumpe die bevor­ zugten Verbraucher versorgt, und von einer in der Ansteue­ rung für die bevorzugten Verbraucher ermittelten Druck­ differenz zwischen Speisedruck und Verbraucherdruck in eine andere Schaltstellung verschoben wird, in der diese Pumpe die weiteren Verbraucher speist, während eine weitere Pumpe direkt die bevorzugten Verbraucher beauf­ schlagt.

Die in der DE-OS 29 52 281 beschriebene integrierte hydraulische Kraftanlage für geländegängige Arbeits­ maschinen mit Eigenantrieb besitzt ein Flüssigkeits­ verteilerventil, das durch die Druckdifferenz in der lagefesten bzw. stationären Drossel gesteuert wird. Der Steuerschieber wird durch die Druckdifferenz zwischen der stromaufwärts und stromabwärts liegenden Seite der stationären Drossel gesteuert, wobei der Quer­ schnitt der Durchtrittsöffnung dieser Drossel nicht ver­ änderlich ist. Das Schieberventil spricht auf die Druck­ differenz an, die zwischen den stromaufwärts und den stromabwärts liegenden Teilen des Steuerventils und der Drossel auftritt. Das Steuerventil spricht nur auf den Pumpendruck infolge der Drehzahl der Kraftfahrzeugmaschine an. Wenn die Drehzahl der Maschine, die durch den Ausgang einer ersten Pumpe betrieben wird, einen vorgegebenen Wert erreicht, wird eine zweite Pumpe betätigt, unab­ hängig von der Flüssigkeitsmenge des unter Druck stehen­ den Öls für den Steuerkreis.

Dreht die Maschine mit niedriger Drehzahl, so werden die unter Druck stehenden Ölströme von der ersten und zweiten Pumpe im Steuerkreis kombiniert, und bei hoher Drehzahl der Maschine fließt nur Öl von der zwei­ ten Pumpe in den Steuerkreis. Es gelangt unter Druck befindliches Öl von der zweiten Pumpe in den Steuerkreis, wenn nur eine relativ kleine Ölmenge für die niedrige Maschinendrehzahl benötigt wird, so daß dann ein relativ hoher Energieverlust auftreten wird.

In einer anderen Ausführungsform der hydraulischen Kraftanlage wird der Steuerschieber durch die Druckdiffe­ renz zwischen der stromaufwärts und der stromabwärts liegenden Seite eines variablen Querschnitts des Steuer­ umschaltventils gesteuert. In diesem Hydraulikkreis wird das unter Druck befindliche Öl der zweiten Pumpe in den Steuerkreis eingespeist, wenn dieser nicht durch das Öl der ersten Pumpe beaufschlagt wird. Diese Anlage spricht auf niedrigen Druck nur sehr langsam an, da sie mit einem Druckkompensationsschieber ausgerüstet ist, wodurch sich ein relativ langer Hub des Schiebers ergibt. Der Arbeits­ ablauf erfolgt dann nur mit einer relativ niedrigen Geschwindig­ keit, wenn der Steuer- und der Arbeitsablauf gleichzeitig ausgeführt werden, da der Bypaßkanal der ersten und zweiten Ölpumpe stets mit dem Arbeitsbetriebskreis verbunden ist.

In der GB-PS 15 65 467 ist ein Hydrauliksystem be­ schrieben, das eine Anzahl von Lastkreisen aufweist, von denen einem Lastkreis die Priorität bei der Beaufschla­ gung mit Druck zugeordnet ist. Dieser Lastkreis wird stets voll beaufschlagt, und nur die überschüssige Druckflüssigkeit wird dann den übrigen Lastkreisen zu­ geleitet. Diese bekannte Hydraulikeinrichtung erfordert für die Lastwechselregelung des Steuerventils ein Kugel­ rückschlagventil zum Feststellen der Tatsache, daß überschüssiges Hydrauliköl in dem Prioritätssteuerventil nicht vorhanden ist, und des weiteren ist ein Vorsteuer­ ventil zum Verändern eines Vorsteuerkreises des Durch­ flußsteuerventils erforderlich. Somit ist eine Anzahl von zusätzlichen Ventilen für die Umschaltsteuerung benötigt, wodurch der konstruktive Aufwand ansteigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Vorrichtung in Kraftfahrzeugen der eingangs beschriebe­ nen Art so zu verbessern, daß stets nur die unbedingt erforderliche Ölmenge einem Steuerungskreislauf zuge­ führt wird, unabhängig von der Drehzahl der Kraftfahrzeugantriebsmaschine.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine hydraulische Vorrichtung mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachste­ hend an Hand der Zeichnungen beispielshalber beschrie­ ben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer hydrauli­ schen Vorrichtung für ein Fahrzeug und

Fig. 2 eine Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer hy­ draulischen Vorrichtung für ein Fahrzeug.

Ein Steuerventil 11 einer hydraulischen Vorrich­ tung, wie in Fig. 1 gezeigt, enthält ein Ven­ tilgehäuse 12, in das ein Lenksteuerschieber 14 eingebaut ist, der mit Öffnungen 13 a und 13 b versehen ist, die einen wegabhängigen Öffnungsquerschnitt aufweisen, und in einem Vorschaltventil 36 einen Schieber 16, der mit dem Lenksteuerschieber 14 über Verbindungskanäle verbunden ist. Der Schieber 16 ist mit Kammern 15 a und 15 b an seinen beiden Endabschnitten versehen und wird durch eine Druckdifferenz zwischen einem Ver­ bindungskanal 12 b, der den Lenksteuerschieber 14 und den Schieber 16 verbindet, und einem Raum 12 a betätigt, der in dem Ventilgehäuse 12 vor­ gesehen ist und in Verbindung mit den Öffnungen 13 a und 13 b steht (im nachfolgenden wird die Druckdifferenz P genannt). Eine Feder 17 ist in der Kammer 15 a des Schiebers 16 eingebaut.

Das Ventilgehäuse 12 ist mit zylindri­ schen Öffnungen 19 a und 19 b ausgestattet, die mit einem Lenkzylinder 18 verbunden sind, ferner mit einer Öl­ einlaßöffnung 22, die mit einer Pumpe 20 durch eine Leitung 21 verbunden ist, und mit einer Bypassöff­ nung 24, die in Verbindung mit einem Behälter 23 steht.

Die Kammern 15 a und 15 b des Schiebers 16 stehen jeweils über die Leitungen 25 a und 25 b mit den Kammern 29 a und 29 b in Verbindung, die zwischen einem Ventil­ gehäuse 27 eines Strommengenteilerventils 26 und den Endabschnitten eines Ventilschiebers 28 vorhanden sind, der in das Ventilgehäuse 27 eingebaut ist. Der Ventilschieber 28 wird durch die Druckdifferenz P gesteuert, die an der Kammer 12 a und dem Verbin­ dungskanal 12 b erzeugt wird. Der Steuerdruck im Strommengenteilerventil 26 ist so bestimmt, daß er kleiner ist als der Druck im Steuerventil 11.

Das Ventilgehäuse 27 des Strommengenteilerventils 26 enthält eine Öleinlaßöffnung 30, die mit einer umstellbaren Umschaltpumpe 35 in Verbindung steht, eine erste Öl­ auslaßöffnung 31, die mit der Öleinlaßöffnung 30 und der Leitung 21 in Verbindung steht, und eine zweite Ölauslaßöffnung 32, die an einen Kreislauf 33 für die Werkzeuge oder Arbeitsgeräte angeschlossen ist, der, wie an sich allgemein bekannt ist, z. B. Ladevorgänge aus­ führt und gewöhnlich aus einem Antrieb, einer Umschalt­ ventileinrichtung und einer hydraulischen Pumpe be­ steht.

Infolge der Konstruktion des Strommengenteiler­ ventils 26 steht die Öleinlaßöffnung 30 mit den Ölaus­ laßöffnungen 31 oder 32 in Verbindung, wenn der Schieber 28 nach rechts oder nach links verschoben wird. Der weitere Aufbau des Ventils 26 ist in der Technik be­ kannt, so daß Einzelheiten nicht weiter beschrie­ ben werden brauchen.

Die erfindungsgemäße hydraulische Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Wenn der Lenksteuerschieber 14 des Steuerventils 11 so an­ geordnet ist, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, wobei das Öl von der Pumpe 20 in das Vorschaltventil 36 hineinfließt, dann sind die Öffnungen 13 a, 13 b geschlossen und die Kammern 15 a und 15 b des Schiebers 16 stehen jeweils mit den Behältern 23 bzw. 23′ und der Öleinlaßöffnung 22 in Verbindung. Wenn der Druck an der Öleinlaßöffnung 22 einen bestimm­ ten Wert erreicht, dann wird die Feder 17 zusammenge­ drückt, und der Schieber 16 bewegt sich so weit nach links, wie dies in Fig. 1 abgebildet ist. Im unbelasteten Zustand wird das Öl, das in die Öleinlaßöffnung 22 eingeströmt ist, in den Tank 23 entleert. Der vorbestimmte Druck wird dadurch bestimmt, daß man die Kraft der Feder 17 durch die Größe der Spindelstirnfläche teilt, die mit Druck beaufschlagt ist, und im nachfolgenden wird der so bestimmte Druck erster Steuerdruck genannt.

Unter der Annahme, daß der Lenksteuerschieber 14 nach rechts oder nach links aus der in Fig. 1 abgebildeten Position verschoben wird, öffnen sich Querschnitte der Öffnungen 13 a oder 13 b entsprechend dem Ausmaß des Verschiebungswegs des Lenksteuerschiebers 14. Die Verbindung zwischen der Kammer 12 a und dem Behälter 23 wird unterbrochen. Die Öffnungen 13 a oder 13 b stehen dann mit den zylin­ drischen Öffnungen 19 a oder 19 b in Verbindung, wobei ein Ölstrom entsprechend den Querschnitten der Öffnungen 13 a oder 13 b in die zylindri­ schen Öffnungen 19 a oder 19 b fließt. Der Schieber 16 ist zu diesem Zeit­ punkt soweit im Gleichgewicht als die Druck­ differenz P genau so groß wie der vorher beschrie­ bene erste Steuerdruck ist, so daß selbst dann, wenn ein Lastdruck, der durch die Belastung des Lenk­ zylinders 18 erzeugt wird, sich ändert, nur die vorbe­ stimmte Ölmenge, die durch den Öffnungsgrad der Öffnungen 13 a oder 13 b und den ersten Steuerdruck bestimmt ist in den Lenkzylinder 18 einströmt und die restliche Ölmenge in den Tank 23 zurückge­ führt wird.

Wenn der Lastdruck auf den Lenkzylinder 18 ansteigt und die vorbestimmte Ölmenge nicht durch die Öffnungen 13 a oder 13 b fließt, da eine vorherbe­ stimmte Druckdifferenz nicht erzeugt wird, dann wird der Schieber 16 in dem Vorschaltventil 36 durch die Kraft der Feder 17 nach rechts ver­ schoben, und die Verbindung zwischen der Öleinlaßöff­ nung 22 und der Bypassöffnung 24 wird unterbrochen.

Andererseits wird, wenn der Lastdruck auf den Lenkzylinder 18 sinkt und die vorbestimmte Ölmenge durch die Öffnungen 13 a und 13 b fließt, eine Druckdifferenz erzeugt, die größer ist als der vorherbestimmte Druck, so daß der Schieber 16 in dem Vorschaltventil 36 nach links gegen die Kraft der Feder 17 geschoben und die Verbindung zwischen der Öleinlaß­ öffnung 22 und der Bypassöffnung 24 hergestellt wird.

Folglich kann, unabhängig vom Lastdruck auf den Lenkzylinder 18 eine vorbestimmte Ölmenge, die durch den Öffnungsgrad der veränderbaren Öffnungen 13 a oder 13 b bestimmt ist, mit dem ersten Steuerdruck zu dem Lenkzylinder 18 durch die Zylinderöffnungen 19 a oder 19 b gefördert werden.

Wenn die Druckdifferenz P zwischen der Kammer 12 a und dem Verbindungskanal 12 b aufrechterhalten wird, so daß sie mit dem ersten Steuerdruck übereinstimmt, wie dies schon zuvor beschrieben wurde, dann steht der Druck im Verbindungskanal 12 b des Ventilgehäu­ ses 12 über die Kammer 15 b und die Leitung 25 b in der Kammer 29 b an. Andererseits beaufschlagt der Druck in der Kammer 12 a die Kammer 29 a über die Kammer 15 a und die Leitung 25 a. Folglich wird die Druckdifferenz zwischen den Kammern 29 a und 29 b gleich dem ersten Steuerdruck.

Ein Druck, der zur Verschiebung der Ventilschieber 28 gegen die Kraft der Feder 34 dient, wird zweiter Steu­ erdruck genannt. Bei diesem Druck wird der Ventilschieber 28 gegen die Kraft der Feder 34 nach links verschoben wie in Fig. 1 ge­ zeigt, wobei zunächst der zweite Steuerdruck kleiner sein soll als der erste Steuerdruck. Die Verbindung zwischen der Öleinlaßöffnung 30 und der Ölauslaßöffnung 31 wird danach unterbrochen, und die Öleinlaßöffnung 30 steht in Verbindung mit der Öl­ auslaßöffnung 32. Folglich wird die gesamte Ölmenge der Pumpe 35 nicht in den Lenkzylinder 18 geför­ dert, sondern in den Kreislauf 33 für die Arbeits­ geräte, wobei das Arbeitsvermögen oder die poten­ tielle Energie des Öls von der Pumpe 35 wirksam für den Kreislauf für die Arbeitsgeräte benutzt wer­ den kann. Den zweiten Steuerdruck erhält man, indem man die Kraft der Feder 34 durch die Stirnendfläche der Spin­ del 28 dividiert, die mit Öldruck beaufschlagt wird.

Im Fall, daß der Öffnungsgrad der Öffnungen 13 a und 13 b größer und die Druckdif­ ferenz P kleiner als der erste Steuerdruck ist, wird der Schieber 16 nach rechts bewegt, wodurch die Verbindung zwischen der Öleinlaßöffnung 22 und der Bypassöffnung 24 unterbrochen und die gesamte Ölmenge von der Pumpe 20 in den Lenkzylinder 18 durch die Öffnungen 13 a oder 13 b gefördert wird. Wenn der Öffnungsgrad der Öffnungen 13 a, 13 b weiter ansteigt und die Druckdifferenz P sich erniedrigt und mit dem zweiten Steuerdruck übereinstimmt, wird der Ventilschieber 28 des Strommengenteilerventils 26 nach rechts aus der in Fig. 1 abgebildeten Lage durch die Kraft der Feder 34 geschoben, wodurch die Öleinlaß­ öffnung 30 mit der Ölauslaßöffnung 31 verbunden wird, und ein Teil des Öles von der Pumpe 35 zur Öleinlaßöffnung 22 des Steuerventils 11 gefördert werden kann.

Der Ventilschieber 28 ist danach in einer Position im Gleichgewicht, in der die Druckdifferenz P gleich dem zweiten Steuerdruck wird, so daß, sogar wenn der Lastdruck auf den Lenkzylinder 18 sich verändert, eine vorbestimmte Ölmenge, die durch den Öffnungsgrad der Öffnungen 13 a oder 13 b bestimmt ist, mit dem zweiten Steuerdruck in dem Lenkzylin­ der 18 durch die Zylinderöffnung 19 a oder 19 b ge­ fördert wird. Nachdem ein Teil des Öles in das Steuerventil 11 geströmt ist, wird die restliche Ölmenge von der Pumpe 35 in den Kreislauf 33 für die Arbeits­ geräte durch die Ölauslaßöffnung 32 des Strommengen­ teilerventils gefördert, um dadurch beide Pumpen 20 und 35 für den Betrieb der hydrau­ lischen Vorrichtung zu nutzen.

Fig. 2 zeigt eine weitere Aus­ führungsform, in der die Bypassöffnung 24 des Vorschalt­ ventils 36 mit der Ölauslaßöffnung 32 des Strommengen­ teilerventils 26 verbunden ist, anstatt mit dem Be­ hälter 23, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Entsprechend fließt bei dieser Ausführungsform das Öl aus der Bypassöffnung 24 direkt in den Kreislauf 33 für die Arbeitsgeräte.

Mit der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungs­ formen können, obwohl die Kammern 15 a und 15 b des Schiebers 16 im Vorschaltventil 36 jeweils mit den Kammern 29 a und 29 b, Ventilschieber 28 und ferner mit dem Ventilgehäuse 27 des Strommengentei­ lerventils 26 durch die Leitungen 25 a und 25 b ver­ bunden sind, die stromaufwärts und stromabwärts lie­ genden Abschnitte der Öffnungen 13 a und 13 b betriebs­ fähig mit den Kammern 29 a und 29 b des Strommengentei­ lerventils 26 durch Leitungen verbunden werden.

Wie schon voranstehend beschrieben, sind erfindungsgemäß die Kammern, die in einem Schieber eines Steuerventils ausgebildet sind, jeweils über Leitungen mit Kammern eines Strommengenteiler­ ventils verbunden, um dadurch das Strommengentei­ lerventil in Übereinstimmung mit der Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärts und dem stromabwärts gele­ genen Abschnitt der Öffnungen eines Lenksteurschiebers zu steuern, der in dem Ventilgehäuse des Steuerventils eingebaut ist, und um ferner den Ölfluß von einer Pumpe in einen Kreislauf zum Steuern und in einen Kreislauf für Arbeitsgeräte zu teilen. Dadurch kann die Strömungsmenge, die für den Betrieb des Steuerungskreislaufes nötig ist, trotz einer relativ einfachen Konstruktion einer hydraulischen Vorrich­ tung, immer aufrechterhalten werden, und die Förderung der Pumpe kann mit beträchtlich verringertem Energiever­ lust verwendet werden.

Claims (4)

1. Hydraulische Vorrichtung in Kraftfahrzeugen, die neben bevorzugt versorgten, weitere hydraulische Verbraucher aufweisen, die über mindestens zwei Pumpen beaufschlagt werden, von denen zumindest eine über ein Strommengenteilerventil einspeist, das von einer Feder in eine Schaltstellung vorgespannt ist, in der diese Pumpe die bevorzugten Verbraucher versorgt, und von einer in der Ansteuerung für die bevorzugten Verbraucher ermittelten Druck­ differenz zwischen Speisedruck und Verbraucherdruck in eine andere Schaltstellung verschoben wird, in der diese Pumpe die weiteren Verbraucher speist, während eine weitere Pumpe direkt die bevorzugten Verbraucher beaufschlagt, gekennzeichnet durch die Merkmale:

• - in den Strömungsweg zwischen dem Strommengenteilerventil (26) und die Ansteuerung (Lenksteuerschieber 14) der bevorzug­ ten Verbraucher (Lenkzylinder 18) ebenso wie in den der weiteren Pumpe (20) ist ein Vorschaltventil (36) eingeschaltet,
• - das Vorschaltventil (36) ist durch eine vorgespannte Feder (17) so beaufschlagt, daß es den Durchgang zu den bevorzugten Verbrauchern (Lenkzylinder 18) frei­ gibt und unter der Wirkung der Druckdifferenz den Durchgang absperrt und einen weiteren Strömungsweg öffnet.

2. Hydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Strömungsweg mit einem Behälter (23) verbunden ist.

3. Hydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Strömungsweg zu einem weiteren Verbraucher (33) verläuft.

4. Hydraulische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz dem Vorschaltventil (36) zuge­ führt wird und von dort auf das Strommengenteilerventil (26) übertragen wird.