DE3320047C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer hydraulischen Ventilanordnung zur Versorgung eines Vorrangmotors und eines Zusatzmotors mit Druckmittel von einer Pumpe nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Es ist schon eine solche Ventilanordnung aus der US 39 79 908 bekannt, bei welcher ein Versorgungskreis des Vorrangmotors sowie ein Versorgungskreis des Zusatzmotors über ein Prioritätsventil mit Druckmittel versorgt werden, das drei Wege aufweist und mit einem von einer einzigen Feder belasteten Steuerschieber mit zwei Steuerkanten arbeitet. Von Nachteil bei dieser Ventilanordnung ist nun, daß die zwei Steuerkanten im Prioritätsventil zu unterschiedlichen Federvorspannungen und damit Druckgefällen führen. Vor allem kann dies dazu führen, daß die Größe des zum bevorrechtigten Versorgungskreis fließenden Druckmittelstroms abhängig wird von den Drücken im Vorrangmotor und im Zusatzmotor. Besonders unangenehm wird diese Erscheinung dann, wenn im bevorrechtigten Versorgungskreis ein Lenkungsventil liegt und der Ölstrom zur Lenkung übersteigt. Eine solche Stromänderung stört das Lenkverhalten und kann sogar zur Gefahr werden.

Ferner ist aus der US 40 23 646 eine lastdruckabhängig arbeitende Ventilanordnung bekannt, bei der eine Regelpumpe einen bevorzugten Lenkungskreis sowie über ein 2-Wege-Prioritätsventil einen zweiten Strömungskreis mit Druckmittel versorgt. Obwohl diese Ventilanordnung mit dem 2-Wege-Prioritätsventil einfach baut, hat sie doch den Nachteil, daß hier bei Parallelbetrieb beider Strömungskreise der Druckmittelstrom zum bevorrechtigten Lenkungskreis nicht begrenzbar ist.

Weiterhin ist aus der DE 26 56 032 A1 eine Ventilanordnung bekannt, bei der wenigstens zwei hydraulische Motoren in lastdruckkompensierter Weise gleichzeitig steuerbar sind. Dabei sind die den jeweiligen Wegeventilen vorgeschalteten Druckregler so ausgebildet, daß sie zusätzlich eine Rückschlagventilfunktion ausüben können. Dazu hat jeder Schieber eines Druckreglers zwei Steuerkanten, eine für die Druckregelung und eine für die Rückschlagventilfunktion. Um Verluste gering zu halten, steuert ein Ableitventil im Parallelbetrieb zu dem Druckreglern den Druck am Pumpenausgang um einen vorbestimmten Betrag über dem jeweils maximalen Motorlastdruck. Wenn hier in Grenzfällen der Lastdruck den Pumpendruck übersteigt, so wird die Rückschlagventilfunktion des jeweils zugeordneten Druckreglers wirksam und sichert den betreffenden Motor ab. Darüber hinaus ist aber keine vorrangige oder nachrangige Steuerung eines einzelnen Motors gegenüber einem anderen Motor möglich.

Ausgehend von der eingangs genannten hydraulischen Ventilanordnung ist es Aufgabe der Erfindung, eine gattungsbildende Ventilanordnung so auszubilden, daß mit geringem Bauaufwand der Druckmittelstrom zum vorrangig zu bedienenden Versorgungskreis unabhängig wird von den Drücken in beiden Versorgungskreisen und daß Druckverluste niedrig gehalten werden.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer hydraulichen Ventilanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des An­ spruchs 1. In vorteilhafter Weise wird somit eine Ventilanordnung erreicht, bei der mit relativ geringem Bauaufwand der Druckmittelstrom zum vorrangigen Versorgungskreis unabhängig wird von den Drücken in beiden Strömungskreisen. Durch die beiden Federn für Prioritätsventil und Drosselventil sind gleiche, niedrige Druckgefälle einstellbar, so daß Druckverluste niedrig gehalten werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind zweckmäßige Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Ventilanordnung möglich. Gemäß den Ansprüchen 2 bis 5 läßt sich eine besonders kompakte und einfache Bauweise der Ventilanordnung erreichen. Vorteilhaft ist ferner eine Ausbildung gemäß Anspruch 6, wodurch sich unterschiedliche Prioritäten zwischen mehreren Druck­ mittelströmen erreichen lassen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 die hydraulische Ventilanordnung im Zusammenhang mit einer hydraulischen Steuereinrichtung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch die baulich ausgeführte Ventilanordnung nach Fig. 1, Fig. 3 ein Diagramm mit Kennlinien, welche den Zusammenhang zwischen dem Volumensstrom zum bevorrechtigten Versorgungskreis und den Drücken in beiden Versorgungskreisen für die Ventilanordnung nach Fig. 1 im Unterschied zu einer vorbekannten Ventilanordnung veranschaulicht und Fig. 4 eine zweite Ventilanordnung im Zusammenhang mit einer Steuereinrichtung in vereinfachter Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt eine Steuereinrichtung 10, bei der eine hydrauliche Ventilanordnung 11, einen bevorrechtigten Versorgungskreis 12 eines Vorrangmotors sowie einen zusätzlichen Versorgungskreis 13 eines Zusatzmotors mit Druckmittel von einer lastdruckabhängig ge­ steuerten Verstellpumpe 14 versorgen kann.

Die Ventilanordnung 11 weist ein 2-Wege-Prioritätsventil 15 sowie ein 2-Wege-Drosselventil 16 auf, deren beide Eingänge 17, 18 parallel an den Ausgang der Verstellpumpe 14 angeschlossen sind. Von einem Ausgang 19 des Prioritätsventils 15 führt eine Leitung 21 im bevorrechtigten Versorgungskreis 12 zu einem ersten Wegeventil 22, das seinerseits einen Vorrangmotor 23 steuert. Das Prioritätsventil 15 hat einen Steuerschieber 24, der von einer Feder 25 in Richtung einer Ausgangsstellung 26 belastet ist, in der er seinen Eingang 17 mit einem Ausgang 19 verbindet. In derselben Richtung wie die Feder 25 ist der Steuerschieber 24 über eine erste Steuerleitung 27 mit einem Lastdruck aus dem bevorrechtigten Versorgungskreis 12 beauf­ schlagbar, der im ersten Wegeventil 22 stromabwärts einer Drosselstelle 28 abgreifbar ist. Zugleich wirkt der Druck stromaufwärts der Drosselstelle 28 über eine zweite Steuerleitung 29 auf den Steuerschieber 24 entgegen der Kraft der Feder 25, so daß die von der Drosselstelle 28 verursachte Druckdifferenz entgegen der Federkraft am Steuerschieber 24 wirksam werden kann.

Das zum Prioritätsventil 15 parallel geschaltete Drosselventil 16 hat einen Ausgang 31, von dem eine Leitung 32 im nicht bevorrechtigten Versorgungskreis ausgeht. An diese Leitung 32 ist im nicht bevorrechtigten Versorgungskreis ein zweites Wegeventil 33 angeschlossen, das einen Zusatzmotor 34 steuert. An die Leitung 32, die durch eine Endplatte 35 verschlossen ist, können parallel zum zweiten Wegeventil 33 weitere Wegeventile angeschlossen werden. Das Drosselventil 16 hat einen Steuerschieber 36, der von einer Feder 37 in Richtung einer Grundstellung 38 belastet ist, in der er seinen Eingang 18 vom Ausgang 31 trennt. In derselben Richtung wird der Steuerschieber 36 des Drosselventils 16 vom Druck in der ersten Steuerleitung 27 beaufschlagt. In entgegengesetzter Richtung wirkt auf den Steuerschieber 36 der Druck in der zwei­ ten Steuerleitung 29, der ihn in Richtung einer Arbeitsstellung 39 zu drücken sucht, in welcher er die Verbindung zwischen dem Eingang 18 und dem Ausgang 31 aufsteuert. Der Steuerschieber 36 im Drosselventil 16 wird somit von der gleichen Druckdifferenz beaufschlagt wie der Steuerschieber 24 des Prioritätsventils 15.

Der Lastdruck in der ersten Steuerleitung 27 kann zudem über ein Wechselventil 41 dem Regler 42 der Verstellpumpe 14 eingegeben werden. Das Wechselventil 41 ist dabei so geschaltet, daß es den maximalen Lastdruck aus dem Versorgungskreis 12 des Vorrangmotors oder dem Versorgungskreis 13 des Zusatzmotors zum Regler 42 weiterleitet.

Bevor auf die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 10 eingegangen wird, soll die konstruktive Ausführung der Ventilanordnung 11 anhand von Fig. 2 näher erläutert werden. Wie Fig. 2 näher zeigt, weist die Ventilanordnung 11 in einem Gehäuse 43 eine durchgehende Schieberbohrung 44 auf. In der Schieberbohrung 44 sind durch ringförmige Erweiterungen vier Arbeitskammern ausgebildet, von denen eine erste Zulaufkammer 45 mit dem Eingang 17, eine erste Auslaßkammer 46 mit dem Ausgang 19, eine zweite Zulaufkammer 47 mit dem Eingang 18 sowie eine zweite Auslaßkammer 48 mit dem Ausgang 31 Verbindung haben. Die beiden erstgenannten Kammern 45, 46 sind Teile des Prioritätsventils 15, dessen Steuerschieber 24 als Hohlschieber ausgebildet ist und eine erste Steuerkante 49 aufweist, mit der er die Verbindung zwischen den beiden Kammern 45, 46 beeinflußt. Der Hohlschieber 24 begrenzt mit seinem stirnseitigen Ende in der Schieberbohrung 44 eine erste Federkammer 50, welche die Feder 25 aufnimmt. Die Feder 25 drückt den Hohl­ schieber 24 gegen einen in der ersten Auslaßkammer ausgebildeten Anschlag 51, wodurch er in der gezeichneten Ausgangsstellung 26 mit seiner von Querbohrungen gebildeten, ersten Steuerkante 49 die Verbindung zwischen den beiden Kammern 45, 46 aufsteuert.

Die beiden anderen Arbeitskammern 47, 48 bilden Teile des Drosselventils 16, dessen Steuerschieber 36 als voller Kolbenschieber ausgebildet ist, der mit einer zweiten Steuerkante 52 die Verbindung zwischen dem Eingang 18 und dem Ausgang 31 steuert. Der Kolbenschieber 36 begrenzt mit seinem außenliegenden, stirnseitigen Ende in der Schieberbohrung 44 eine zweite Federkammer 53, welche die Feder 37 des Drosselventils 16 aufnimmt. Die Feder 37 drückt den Kolbenschieber 36 in die gezeichnete Grundstellung 38, in welcher er am Anschlag 51 anliegt und mit seiner zweiten Steuerkante 52 die Verbindung zwischen den beiden Arbeitskammern 47 und 48 zusteuert. Die beiden außen liegenden Federkammern 50, 53 stehen über die verzweigt ausgebildete, erste Steuerleitung 27 miteinander in Verbindung. Die beiden Federn 25 und 37 von Prioritätsventil und Drosselventil sind hinsichtlich Stärke und Kennlinie untereinander gleich ausgebildet. Die zweite Steuerleitung 29 nach Fig. 1 ist in der Ventilanordnung 11 nach Fig. 2 in der ersten Auslaßkammer 46 integriert, die zugleich für den Hohlschieber 24 und den Kolbenschieber 36 als Steuerkammer arbeitet.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 10 wird wie folgt erläutert, wobei anhand von Fig. 1 und 2 nur soweit darauf eingegangen wird, als zum Verständnis der Erfindung notwendig ist.

Werden die Motoren 23, 24 in beiden Versorgungskreisen 12 und 13 nicht betätigt, so steuert das Prioritätsventil 15 in seiner Ausgangsstellung 26 die Verbindung von der Verstellpumpe 14 zur Leitung 21 im bevorrechtigten Versorgungskreis 12 auf, während das Drosselventil 16 die Verbindung von der Verstellpumpe 14 zur Leitung 32 im zusätzlichen Versorgungskreis 13 unterbricht.

Wird nun mit Hilfe des ersten Wegeventils 22 der Vorrangmotor 23 angesteuert, so sorgt die Ventilanordnung 11 dafür, daß der Versorgungskreis 12 des Vorrangmotors bevorrechtigt mit Druckmittel versorgt wird. Erst wenn die als Meßblende arbeitende Drosselstelle 28 im ersten Wegeventil 22 eine Druckdifferenz erzeugt, die einen vorgegebenen Wert übersteigt, bewirkt diese Druckdifferenz eine Auslenkung der Steuerschieber 24 und 36 jeweils gegen die Kraft ihrer Federn 25 bzw. 37. Dabei drosselt die erste Steuerkante 49 im Prioritätsventil die Verbindung zur Leitung 21 im bevorrechtigten Versorgungskreis 12 ab, während gleichzeitig in umgekehrter Weise die zweite Steuerkante 52 im Drosselventil 16 die Verbindung zur Leitung 32 im Versorgungskreis 13 des Zusatzmotors 34 aufsteuert. Der Versorgungskreis 13 kann somit erst mit Druckmittel versorgt werden, wenn der bevorrechtigte Versorgungskreis 12 mit einem Ölstrom vorbestimmter Größe versorgt wird.

Wird dabei parallel zum bevorrechtigten Versorgungskreis 12 der zusätzliche Versorgungskreis 13 betrieben, so wird die über die Leitung 21 zum Vorrangmotor 23 fließende Druckmittelmenge von den Drücken in beiden Versorgungskreisen 12 und 13 nicht beeinflußt. Diesen Sachverhalt zeigt näher die Fig. 3 in einem Diagramm, bei dem der Volumenstrom Q_v zum bevorrechtigten Versorgungskreis 12 in Ab­ hängigkeit vom Arbeitsdruck P_v im selben Versorgungskreis 12 dargestellt ist. Dabei zeigt die durchgezogene Kennlinie 54 den Sachverhalt für die erfindungsgemäße Ventilanordnung 11, woraus zu erkennen ist, daß der in den bevorrechtigten Versorgungskreis 12 gesteuerte Volumenstrom konstant ist und zwar unabhängig davon, welches Verhältnis die beiden Arbeitsdrücke in den beiden Versorgungskreisen 12 und 13 zueinander haben. Dies wird vor allem dadurch erreicht, daß das Drosselventil 16 unbeeinflußt vom Prioritätsventil 15 wirksam werden kann und den gleichen Druck- und Federkräften ausgesetzt ist. Demgegenüber zeigen die Linien 55, 56 und 57 die Druckabhängigkeit des Volumenstroms zum bevorrechtigten Versorgungskreis für ein vorbekanntes Prioritätsventil, bei dem ein einzelner Steuerschieber die Verbindung von der Verstellpumpe zu beiden Versorgungskreisen steuert und von einer einzigen Feder beaufschlagt wird. Die gestrichelten Kennlinien 55 bis 57 für das vorbekannte Prioritätsventil veranschaulichen dabei deutlich, wie der Volumenstrom zum bevorrechtigten Versorgungskreis von einem oberen Niveau 58 stets auf ein niedrigeres Niveau 59 immer dann absinkt, wenn der Druck im bevorrechtigten Versorgungskreis den Druck im nicht bevorrechtigten Versorgungskreis über­ steigt. Dabei gilt die Kennlinie 55 für einen entsprechend niedrigen Druck im nicht bevorrechtigten Versorgungskreis, während die Kennlinie 57 die Verhältnisse bei einem entsprechend hohen Druck in diesem Versorgungskreis veranschaulicht. Die druck­ unabhängige Volumenstrom-Versorgung des bevorrechtigten Versorgungs­ kreises 12 ist besonders dann von Vorteil, wenn das erste Wegeventil 22 ein Lenkungsventil ist, so daß sich das Lenkungsverhalten nicht verändert und damit gefährliche Störungen ausgeschaltet werden.

Die Fig. 4 zeigt eine zweite Steuereinrichtung 60 mit einer zweiten Ventilanordnung 61, die sich von der Ven­ tilanordnung 11 nach Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß dem Prioritätsventil 15 und dem ersten Drosselventil 16 noch ein zweites Drosselventil 62 parallel geschaltet ist. An das zweite Drosselventil 62 ist ein drittes Wegeventil 63 angeschlossen, das Teil eines dritten Versorgungskreises 64 ist. Das zweite Drosselventil 62 ist baulich gleich ausgebildet wie das erste Drosselventil 16 und unterscheidet sich von letzterem nur dadurch, daß es über eine dritte Steuerleitung 65 sowie eine vierte Steuerleitung 66 von einer Druckdifferenz angesteuert wird, die von einer zweiten Drosselstelle 67 im zweiten Wegeventil 33 verursacht werden kann.

Die Wirkungsweise der zweiten Steuereinrichtung 60 entspricht sinngemäß derjenigen der ersten Steuereinrichtung 10 nach Fig. 1, wobei jedoch die zweite Ventilanordnung 61 unterschiedliche Prioritäten für die drei Versorgungs­ kreise setzt. Während wie bisher der bevorrechtigte Versorgungskreis 12 vor dem zusätzlichen Versorgungskreis 13 mit Druckmitteln versorgt wird, ist darüber hinaus durch das zweite Drosselventil 62 der zusätzliche Versorgungskreis 13 bevor­ rechtigt gegenüber dem dritten Versorgungskreis 64.

Es kann z. B. auch in der zweiten Steuereinrichtung 60 das zweite Drosselventil 62 mit derselben Druckdifferenz beaufschlagt werden, wie das erste Drosselventil 16, so daß der zusätzliche Versorgungskreis 13 und der dritte Versorgungskreis 64 dieselbe Priorität aufweisen.

Obwohl die in Fig. 2 gezeigte Bauart eine besonders vorteilhafte Kombination darstellt, können Prioritätsventil und Drosselventil auch getrennt voneinander an­ geordnet werden.

Claims (8)

1. Hydraulische Ventilanordnung zur Versorgung eines Vorrangmotors und eines Zusatzmotors mit Druckmittel von einer Pumpe, wobei in den Versorgungskreis des Vorrangmotors eine Drosselstelle geschaltet ist und die an dieser Drosselstelle abgreifbare Druckdifferenz entgegen einer Federkraft auf ein bewegliches Steuerglied eines ebenfalls im Versorgungskreis des Vorrangmotors liegenden Prioritätsventils einwirkt, derart, daß das Steuerglied von der Federkraft in Richtung einer Ausgangsstellung belastet ist, in der die Verbindung zum Vorrangmotor aufgesteuert ist und von der betreffenden Druckdifferenz in Richtung einer Arbeitsstellung belastbar ist, in der diese Verbindung zugesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Prioritätsventil (15) als 2-Wege-Ventil ausgebildet ist und daß zwischen die Pumpe (14) und den Versorgungskreis (13, 32) des Zusatzmotors (34) ein 2-Wege-Drosselventil (16) geschaltet ist, dessen Steuerglied (36) von einer Feder (37) in Richtung einer den zugeordneten Versorgungskreis (13, 32) sperrenden Grundstellung (38) und von der an der Drosselstelle (28) abgreifbaren Druckdifferenz entgegen der Federkraft der Feder (37) in Richtung einer die Verbindung auf­ steuernden Arbeitsstellung (39) belastet ist.

2. Hydraulische Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerglieder (24, 36) von Prioritätsventil (15) und 2-Wege-Drosselventil (16) in der gleichen Schieberbohrung (44) angeordnet sind und ihre am weitesten auseinander liegenden Enden in Federkammern (50, 53) ragen, in denen jeweils eine der Federn (25, 37) angeordnet ist, während ihre einander zugewandten Enden in eine gemeinsame Steuerkammer (46) ragen.

3. Hydraulische Ventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (24) des Prioritätsventils (15) als Hohlschieber ausgebildet ist und die gemeinsame Steuerkammer (46) zugleich als Auslaßkammer für den Versorgungskreis (12, 21) des Vorrangmotors (23) dient, und daß das Steuerglied (36) des 2-Wege-Drosselventils (16) als voller Kolbenschieber ausgebildet ist.

4. Hydraulische Ventilanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der gemeinsamen Steuerkammer (46) ein Anschlag (51) für beide als Steuerschieber ausgebildeten Steuerglieder (24, 36) angeordnet ist und die gemeinsame Steuerkammer (46) zwischen zwei Zulaufkammern (45, 47) liegt, von denen die erste (45) dem Prioritätsventil (15) und die zweite (47) dem 2-Wege-Drosselventil (66) zugeordnet ist.

5. Hydraulische Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federn (25, 37) des Prioritäts­ ventils (15) und des 2-Wege-Drosselventils (16) gleich stark ausgebildet sind und die Federkammern (50, 53) miteinander Ver­ bindung (27) haben.

6. Hydraulische Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Prioritätsventil (15) und zum 2-Wege-Drosselventil (16) ein zweites Drosselventil (62) vorgesehen ist, das dem ersten 2-Wege-Drosselventil (16) entspricht und zwischen die Pumpe (14) und einen dritten Versorgungskreis (64) ge­ schaltet ist.

7. Hydraulische Ventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Drosselventil (62) von der gleichen Druckdifferenz angesteuert wird wie das erste 2-Wege-Drosselventil (16).

8. Hydraulische Ventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Drosselventil (62) von einer im Versorgungskreis (13, 32) des Zusatzmotors (34) liegenden zweiten Drosselstelle (67) abgegriffenen Druckdifferenz angesteuert wird.