DE3327608A1 - Schaltungsanordnung - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsan-
• ordnung zum Verzweigen eines an einem Zulauf ankommenden Druckmittelstromes auf einen ersten dauernd betriebenen Verbraucher und einen zweiten diskontinuierlich betriebenen Verbraucher mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
• Die Versorgung zweier Verbraucher von nur einer Druckmittelquelle ist in der Kraftfahrzeughydraulik eine häufig gestellte Aufgabe,die auch schon mit verschiedenen Mitteln gelöst wurde. So ist z.B. die vorrangige Versorgung einer Bremsanlage mit einer sekundären Versorgung einer Niveauregeleinrichtung (DE-PS 29 52 369) bekannt, wozu ein Hydrospeicher mit einem speziellen Schaltventil benutzt wird.-Die Versorgung einer Bremsanlage und einer Servolenkeinrichtung mit Hilfe eines Speicherladeventils und eines Hydrospeichers ist durch die DE-OS 25 44 163 bekannt, wobei der Hauptsteuerkolben unter bestimmten Betriebsbedingungen als Drei-Wege-Stromregelventil arbeitet.
• Ein vergleichsweise neues Problem ist durch hydraulisch betätigte Differentialsperren entstanden, die bei Fahrzeugen mit Allrad-Antrieb oder im Zusammenwirken mit Anti-Blockier-Systemen eingesetzt werden. Oberlegungen zu einer billigen Druckversorgung haben einen Abzweig vom Lenkungskreislauf als günstige Möglichkeit ergeben.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, durch Ausgestaltung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Schaltungsanordnung die Differentialsperren, d.h. die diskontinuierlich betriebenen Verbraucher so mit Druckmittel zu versorgen, daß bei Bedarf ein vorbestimmter konstanter Druckmittelstrom zur Verfügung steht, bei fehlendem Bedarf der gesamte Druckmittel strom der Lenkung, d.h.
• dem ersten Verbraucher zugeführt wird und im übrigen der Druck des zweiten Verbrauchers auf einen Wert begrenzt wird, der unter dem Druck des Lenkungskreises liegt. Auch ohne Verwendung von Hydrospeichern soll sich eine günstige Energiebilanz ergeben.
• Die Ausgestaltung soll einfach, platz- und raumsparend, billig und funktionssicher sein und ausmöglichst wenigen, leicht zu montierenden Einzelteilen bestehen, wobei zu berücksichtigen ist, daß eine Differentialsperre willkürlich von Hand oder aber aufgrund verschiedener Betriebsparameter schaltbar sein muß.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
• Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß dem Lenkungssystem nur dann Druckmittel entzogen wird, wenn der Elektromagnet erregt. Im anderen Fall strömt das Druckmittel voll dem Lenkungssystem zu und zwar mit einem nur geringen Druckabfall an dem nunmehr nur als Widerstandsventil dienenden Drei-Wege-Stromregelventil.
• Mit der in Anspruch 2 beschriebenen Zusammenfassung von Schaltventil und Druckbegrenzungsventil in einer Baueinheit mit nur einem Steuerkolben läßt sich die Anzahl der Einzelteile weiter verringern.
• Ein Absperren des zweiten Verbrauchers mit Hilfe eines Kolbens ist zwar auch schon aus der breits erwähnten DE-OS 2544163 ersichtlich, jedoch erfolgt das Absperren erst dann, wenn über ein als Doppelsitz-Ventil ausgebildetes Vorsteuerventil, welches vom Druck in einem Hydrospeicher gesteuert ist, der vorher beidseitig druckeingespannte Kolben einseitig von der Druckversorgung getrennt und zum Tank entlastet wird. Diese Anordnung funktioniert nur dann zufriedenstellend, wenn über einen Hydrospeicher eine Druckhaltung erfolgt, weil sonst schon bei geringen Leckagen ein dauerndes Hin- und Herschalten erfolgen würde. Der zweite Verbraucher ist im übrigen dabei abgesperrt und nicht entlastbar.
• Aufgrund der anderen Funktionsweise und der erheblich anderen Ausführung der Einzelteile konnte die Erfindung nicht nahegelegt werden.
• Anspruch 2 richtet sich auf die schon erwähnte Zusammenfassung von Schaltventil und Druckbegrenzungsventil zu einer Baueinheit.
• Anspruch 3 richtet sich auf eine gleichzeitige Druckbegrenzung von zweitem Verbraucher und dem Leitungs-System zwischen Schaltventil und Meßdrossel.
• Anspruch 4 bezieht sich auf eine konstruktive Ausführung des Schaltventilkolbens.
• Die Erfindung wird anhand eines in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine in einer Baueinheit ausgeführten Schaltungsanordnung.
• Figur 2 zeigt mit Hilfe von Hydrauliksymbolen den allgemeinen Schaltplan dazu.
• In einem Gehäuse 1 ist ein Zulaufanschluß P angeordnet, der über einen Zulauf 2 mit einer nicht näher dargestellten Druckmittelquelle 3 in Verbindung steht. An den Zulaufanschluß P schließt sich eine von einem Stopfen 4 verschlossene Kolbenbohrung 5 an, in der ein Steuerkolben 6 gleitbar angeordnet ist.
• Der Steuerkolben 6 hat eine seinem Querschnitt entsprechende, dem Zulaufanschluß P zugewandte erste Wirkfläche 7 und eine zweite, dem Stopfen 4 zugewandte Wirkfläche 8 gleicher Größe. Eine Regelfeder 9 ist zwischen System 4 und Steuerkolben 6 angeordnet.
• Eine Steuerkante 10 steuert einen Strömungsquerschnitt zwischen der Kolbenbohrung 5 und einem diese quer anschneidenden Kanal 11, der zu einem Anschluß A führt, an den ein Verbraucher V1, z.B.
• ein Lenkungssystem angeschlossen ist.
• Vom Zulaufanschluß P zweigt eine Leitung 12 ab, in die eine Meßdrossel 13 eingebaut ist.
• Die stromab von der Meßdrossel 13 verlaufende Leitung 14 schneidet eine Steuerbohrung 15 an, in welcher ein Kolben 16 gleitbar angeordnet ist.
• Steuerbohrung 15 geht unter Bildung eines Absatzes 17 in eine Bohrung 18 über, welche die Kolbenbohrung 5 im Bereich der Regelfeder 9 anschneidet und von dort zu einem Anschluß B führt, an den ein Verbraucher V2, z.B. eine Differntialsperre, angeschlossen ist.
• An Absatz 17 stützt sich eine den Kolben 16 belastende Rückstellfeder 19 ab. Auf seiner gegenüberliegenden Seite wird der Kolben 16 über einen Federteller 20 von einer Regelfeder 21 belastet, auf die ein Elektromagnet 22 wirkt. Ausgehend von seiner der Rückstellfeder 9 zugewandten Seite besitzt der Kolben 16 eine längsgerichtete Sackbohrung 23, in deren Mitte etwa eine mit einer Ringnut 24 verbundene Querbohrung 25 mündet.
• Eine weitere Querbohrung 26 mündet etwa am Ende der Sackbohrung 23 in diese. Der die Regelfeder 21 aufnehmende Raum wird mit Federraum 27 bezeichnet und hat über einen Ablauf 28 Anschluß an einen Ablaufanschluß A. Bei nicht erregtem Elektromagneten 22 ist die Regelfeder 21 entspannt und die Rückstellfeder 19 schiebt den Kolben 26 in eine Position, in welcher die Leitung 14 verschlossen ist und gleichzeitig die Querbohrung 16 sich in den Federraum 27 öffnet. Bei erregtem Elektromagneten 22 wird die Regelfeder 21 weiter vorgespannt.
• Die Abstimmung der Federkonstanten von Regelfeder 21 und Rückstellfeder ist dabei so vorgenommen, daß der Kolben 16 so weit verschoben wird, daß die Querbohrung 26 in die Steuerbohrung 15 eintaucht und daher verschlossen wird, während die Ringnut 24 in den Bereich der Mündung der Leitung 14 kommt.
• Der Federraum 27 ist im übrigen über einen Ablauf 28 und einen Ablaufanschluß T mit einem Vorratsbehälter 29 verbunden. Ein Oberfahren der Bohrung 18 durch den Steuerkolben 6 ist durch einen zapfenartigen Ansatz 30 vermieden, der zusammen mit dem Stopfen 4 als Hubbegrenzung dient.
• In Figur 2 ist der gleiche Sachverhalt mit Hilfe von Hydraulik-Symbolen dargestellt. Von der Druckmittelquelle 3' gelangt das Druckmittel zum Zulaufanschluß P1 eines Drei-Wege-Stromregelventils 31, das einen weiteren Anschluß Al besitzt, von wo das Druckmittel dem Verbraucher V1 zugeführt wird.
• Der Zulaufdruck wirkt über eine Steuerleitung 32 entgegen einer Regelfeder 9'. Ober eine Meßdrossel 13' gelangt das Druckmittel zu einem Anschluß P2 eines Schaltventils 33, welches zwei weitere Anschlüsse T1 und B1 besitzt. An den Anschluß T1 ist der Vorratsbehälter 29' angeschlossen, an den Anschluß B1 der Verbraucher V2 und parallel dazu ein Druckbegrenzungsventil 34. Weiterhin ist mit dem Anschluß B eine Steuerleitung 35 verbunden, deren Steuerdruck zusammen mit der Regelfeder 9' entgegen dem Steuerdruck der Steuerleitung 32 wirkt.
• Das Drei-Wege-Stromregelventil 31 weist zwei stufenlos ineinander übergehende Schaltstellungen "O" und "a" auf, von denen die Schaltstellung "0" sich bei fehlenden Steuerdrücken einstellt und den Verbraucher V1 im Sinne einer geschlossenen Verbindung Pl-A1 sperrt.
• Die Schaltstellung "a" stellt sich bei Zulaufdruck im Sinne einer mehr oder weniger stark gedrosselten Verbindung Pl-Al ein. Das Schaltventil 34 besitzt zwei Schaltstellungen "0" und "a". Die bei nicht erregtem Elektromagneten 22' sich einstellende Schaltstellung "0" entspricht der Verbindung Bl-Tl, während die bei erregtem Elektromagneten vorhandene Schaltstellung "a" der Verbindung P2-B entspricht.
• Die Funktion wird anhand der Figur 1 erläutert.
• Der Elektromagnet 22 sei -wie dargestellt- nicht erregt. Am zweiten Verbraucher herrscht dann kein Druck, da über die Sackbohrung 23 und die Querbohrung 26 eine Verbindung zum Federraum 27 und von dort zum Ablauf besteht. Das Druckmittel kann den Steuerkolben 6 gegen die geringe Kraft der Regelfeder 9 verschieben, so daß das Druckmittel nur schwach gedrosselt an der Steuerkante 10 vorbei zum Verbraucher V1 fließen kann. Wenn nun der Elektromagnet 22 erregt wird, erhält die Regelfeder 21 eine höhere Vorspannung, wodurch der Kolben 16 so verschoben wird, daß die Querbohrung 26 aus dem Federraum 27 hinausbewegt wird und die Ringnut 24 in Kontakt mit der Leitung 14 kommt.
• Druckmittel strömt nun über die Meßdrossel 13, die Leitung 14, die Ringnut 24, die Querbohrung 25, die Sackbohrung 23, die Steuerbohrung 15 und die Bohrung 18 zur zweiten Wirkfläche 8 und zum zweiten Verbraucher V2.
• Wenn dieser kein Druckmittel mehr benötigt, steigt der Druck an und verschiebt den Kolben 16 so weit, bis schließlich die Querbohrung 26 sich wieder in den Ringraum 27 öffnet. Die Ringnut 24 behält dabei Kontakt mit der Leitung 14, so daß auch dieser Teil des Systems entlastet ist. Der Durchflußstrom ist aber weitgehend konstant, da der Steuerkolben 6 im Zusammenwirken mit der Meßdrossel 13 wie ein Drei-Wege-Stromregelventil wirkt. Da z.B. eine Differentialsperre als zweiter Verbraucher nur einen Bedarf von ca. 0,5 l/min hat, geht dem ersten Verbraucher nicht viel verloren. Wenn der Druck am zweiten Verbraucher auf z.B. 25 bar begrenzt ist, ist auch die Energieb.l.-nz zufriedenstellend.
• . i wesentl@@@e Faktoren spielen dabei eine ;-.~.,c: Zunächst das wechselweise Arbeiten des Steuerkolbens 6 als Kolben eines Stromregelventils und als Kolben eines Widerstandsventils und zum andern das Absperren vom Zufluß und Entlasten zum Tank des zweiten Verbrauchers, wenn dort kein Druckmittel benötigt wird.
• Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Die räumliche Zuordnung der Einzelkomponenten zueinander ist freigestellt, solange die Schaltungsanordnung als solche erhalten bleibt. So wäre es z.B. denkbar, eine Meßdrossel innerhalb eines Kolbens anzuordnen. Es wäre aber auch denkbar, alle Einzelkomponenten zu verrohren oder anzuflanschen, obwohl damit nicht die dargestellte kompakte Bauweise erreichbar wäre.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Aufteilen eines an einem Zulauf ankommenden Druckmittelstroms auf einen permanent zu versorgenden ersten Verbraucher, z.B. ein Lenkungssystem, und einen diskontinuierlich betriebenen zweiten Verbraucher, z.B. eine Differentialsperre.
• Erfindungsgemäß wird eine einfache, raumsparende, funktionssichere und billige Schaltungsanordnung durch Verwendung eines Drei-Wege-Stromregelventils erreicht, bei dem die Verbindung zwischen Meßdrossel und stromab von der Meßdrossel liegendem Bereich, nämlich dem zweiten Verbraucher und der entgegen dem Zulaufdruck wirkenden Fläche am Steuerkolben von einem Schaltventil gesperrt und geöffnet werden kann, wobei in der Sperrstellung des Schaltventils der zweite Verbraucher grundsätzlich zum Tank entlastet ist und bei geöffnetem Schaltventil eine Entlastung zum Tank oberhalb eines vorbestimmten Druckes stattfindet.
• Bezugszeichenliste 1 Gehäuse 2 Zulauf 3 Druckmittel quelle 4 Stopfen 5 Kolbenbohrung 6 Steuerkolben 7 Wirkfläche 8 Wirkfläche 9 Regelfeder 10 Steuerkante 11 Kanal 12 Leitung 13 Meßdrossel 14 Leitung 15 Steuerbohrung 16 Kolben 17 Absatz 18 Bohrung 19 Rückstellfeder 20 Federteller 21 Regelfeder 22 Elektromagnet 23 Sackbohrung 24 Ringnut 25 Querbohrung 26 Querbohrung 27 Federraum 28 Ablauf 29 Vorratsbehälter 30 Ansatz 31 Drei-Wege-Stromregelventil 32 Steuerleitung 33 Schaltventil 34 Druckbegrenzungsventil 35 Steuerleitung

  P

  p # Zulaufanschluß

  T t Ablaufanschluß

  T1

  A

  A1

  B Anschlüsse

  B1

  P2

  V1 erster Verbraucher V2 zweiter Verbraucher - Leerseite -

Claims (4)

1. Bezeichnung : Schaltungsanordnung Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zum Verzweigen eines an einem Zulauf ankommenden Druckmittelstroms auf einen ersten, dauernd betriebenen Verbraucher und einen zweiten diskontinuierlich betriebenen Verbraucher mit Hilfe eines Drei-Wege-Stromregelventils, das einen Steuerkolben mit mindestens einer Steuerkante zum Steuern eines Strömungsquerschnittes zu dem ersten Verbraucher besitzt, welcher Steuerkolben eine erste, vom ankommenden Druckmittel strom belastete Wirkfläche sowie eine zweite, der ersten entgegengerichtete und von einem vom Zulauf über eine Meßdrossel oder Meßblende abgezweigten Druckmittel strom belastbare Wirkfläche besitzt, wobei eine Regelfeder den Steuerkolben in der gleichen Richtung wie der abgezweigte Druckmittelstrom belastet, welcher im übrigen dem zweiten Verbraucher zur Verfügung steht und wobei ein Druckanstieg an der ersten Wirkfläche im Sinne einer Vergrößerung des Strömungsquerschnitts wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß stromab von der Meßdrossel (13, 13') oder Meßblende vor dem zweiten Verbraucher (V2) und vor der zweiten Wirkfläche (8) ein Schaltventil (33) eingebaut ist, das von einem Elektromagneten (22,22') gegen eine Rückstellfeder (19, 19') von einer ersten ("0") in eine zweite ("a") Schaltstellung schaltbar ist, wobei in der ersten Schaltstellung ("0") der zweite Verbraucher (V2) mit dem Ablauf (T, T1) und in der zweiten Schaltstellung ("a") mit der Meßdrossel (13, 13') oder Meßblende verbunden ist, wobei weiterhin stromab vom Schaltventil (33) der zweite Verbraucher (V2) über ein Druckbegrenzungsventil (34) in seinem Druck begrenzt ist.
2. 2. Schaltungsanordnung.nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil und das Druckbegrenzungsventil in Baueinheit mit nur einem Kolben (16) ausgeführt sind derart, daß zwischen Kolben (16) und Elektromagnet (22) eine Regelfeder (21) angeordnet ist, die gegen die Rückstellfeder (19) wirkt und bei stromlosem Elektromagneten (22) entspannt ist und bei erregtem Elektromagneten (22) gegen die Kraft der Rückstellfeder (19) den Kolben (16) von der ersten in die zweite Schaltstellung schaltet und bei Druckanstieg am zweiten Verbraucher (V2) über einen vorbestimmten Druck hinaus der Kolben (16) von diesem Druck gegen die Kraft der Regelfeder (21) in eine Schaltstellung verschoben wird, in welcher der zweite Verbraucher (V2) zum Ablauf (T) entlastet wird.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (16) druckabhängig in eine Schaltstellung verschiebbar ist, in welcher neben dem zweiten Verbraucher (v2) auch das System zwischen Meßdrossel (13) oder -blende und Schaltventil entlastet wird.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (16) eine von der Seite der Rückstellfeder (19) ausgehende Sackbohrung (23) besitzt, die mittels axial voneinander entfernter Ringnuten (24) und/oder Querbohrungen (25, 26) mit dem äußeren Mantel des Kolbens (16) verbunden ist derart, daß in der ersten Schaltstellung eine der Ringnuten und/oder Querbohrungen (26) sich in den mit dem Ablauf (T) verbundenen Federraum (27) der Regelfeder (21) öffnet und die andere Ringnut (24) und/oder Querbohrung geschlossen ist, während in der zweiten Schaltstellung die erste Ringnut und/oder Querbohrung (26) verschlossen ist und die andere Ringnut (24) die Verbindung Meßdrossel (13) - zweiter Verbraucher (V2) herstellt, wobei unter Zusammendrücken der Regelfeder (21) der Kolben (16) soweit verschiebbar ist, daß die erste Ringnut und/oder Querbohrung (26) wieder in Verbindung mit dem Federraum (27) der Regelfeder (21) kommt, während die andere Ringnut (24) die Verbindung Meßdrossel (13) -zweiter Verbraucher (V2) offen hält.