DE3404598A1

DE3404598A1 - Speicherladeventil mit druckabsicherung des speicherkreises

Info

Publication number: DE3404598A1
Application number: DE19843404598
Authority: DE
Inventors: Kurt 8770 Lohr Wittich
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1984-02-09
Filing date: 1984-02-09
Publication date: 1985-08-14
Also published as: DE3404598C2; US4683909A

Description

Speicherladeventil mit Druckabsicherung des
Speieherkreises

Die Erfindung bezieht sich auf ein Speicherladeventil gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei diesem Speicherladeventil, das aus der DE-OS 30 34 467 bekannt ist, wird der Speicherkreis über eine Ladeleitung mit Druckfluid versorgt, die von einer von der Pumpe zum Umschaltventil führenden Leitung abzweigt, wobei in der Ladeleitung in Strömungsrichtung die Stromreglerblende und das Rückschlagventil angeordnet sind. Falls das Umschaltventil die Verbindung zwischen der Pumpe und der Arbeitshydraulik geöffnet hält und diese mit Druckfluid versorgt wird, besteht daher auch eine Verbindung zwischen der Arbeitshydraulik und dem Speicherkreis, so daß sich im Arbeitskreis auftretende Druckspitzen in den Speicherkreis fortpflanzen können. Diese Druckspitzen, die den am Vorsteuerventil eingestellten Maximaldruck- des Speichers erheblich übersteigen können, werden zwar durch den

F/22

Dresdner Bank (München) Kto. 3939

Bayer. Vereinsbank (München) Kto. 508941

Postscheck (München) Kto. 670-43 B

-A-

Speicher gedämpft, jedoch nimmt der Speicher dabei jedesmal ein entsprechendes Druckfluidvolumen auf, so daß sein Druck weit über den gewünschten Maximaldruck ansteigen kann. Dies ist bei der Auslegung des Speichers hinsichtlich der festigkeitstechnischen Anforderungen und der vorgeschriebenen Sicherheitsmaßnahmen zu berücksichtigen. Je nach Auslegung der Ventile im Speicherkreis müssen unter Umständen für deren Druckabsicherung zusätzliche Maßnahmen getroffen werden. Ferner ist es bei IQ der beschriebenen Schaltanordnung des bekannten Speicherladeventils nicht möglich, die Arbeitshydraulik mit höheren Drücken als dem maximal zulässigen Speicherdruck zu betreiben.

jg Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Speicherladeventil mit nachgeschalteter Arbeitshydraulik zu schaffen, bei dem der Speicherkreis keinen über einen festgesetzten maximal zulässigen Druck hinausgehenden Druckspitzen unterliegt. Ferner soll die Arbeitshydraulik

2Q ohne Beeinflussung des Speicherkreises mit beliebigen Drücken betätigbar sein.

Diese Aufgabe wird erf indungsgernäß durch die Merkmale irn Kennzeichen von Patentanspruch 1 gelöst. Durch die Ver- _p. bindung des Speicherkreises über die im Kolben des Umschaltventils ausgebildete Sackbohrung und Querbohrung mit der Pumpe kann, sofern der Speicher aufgeladen ist und das Vorsteuerventil eine federbelastete Stirnseite des Kolbens entlastet hat, der Kolben durch den bei zugeschalteter Arbeitshydraulik _Λ hohen Druck soweit verschoben werden, daß die Verbindung zwischen Speicherkreis und Pumpe vollständig unterbrochen ist. Somit sind einerseits im Arbeitskreis auftretende Druckspitzen gegenüber dem Speicherkreis unschädlich und andererseits ist es möglich, die Arbeitshydraulik

mit Drücken zu betreiben, die weit größer als der zuläs-35

sige maximale Druck des Speichers sind.

-5- DE 3660 340 A

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Durch die Abstimmung der Abmessungen des Kolbens und der Ringräume des Gehäuses gemäß den Ansprüchen 3 und 4 wird erreicht, daß, falls der von der Pumpe geförderte Volumenstrom die durch die Größe der Stromreglerblende bestimmte zum Speicherkreis geführte Vorzugsmenge übersteigt, wie es beispielsweise bei Konstantpumpen (konstanter Förderstrom) der Fall sein kann, der überschüssige Teil zum Anschluß für die Arbeitshydraulik abgeführt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Speicherladeventil, wobei das,Zusammenwirken des Kolbens mit den Steuerkanten dargestellt ist,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Speicherladeventils, wobei eine Konstantpumpe verwendet ist , und

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Speicherladeventils mit einer geregelten Pumpe, d.h. für ein lastkompensiertes System.

Fig. 1 zeigt den konstruktiven Aufbau des Speicherladeventils. Es umfaßt ein Vorsteuerventil 10, das mit dem Druck eines Speichers 30 beaufschlagt ist, zur Ansteuerung eines Umschaltventils 20 in Abhängigkeit von diesem Speicherdrucks. Das Vorsteuerventil 10 kann beliebigen Aufbau haben, solange es folgende Funktion erfüllt: Ausgehend von einem aufgeladenen Speicher muß es eine Verbindung zwischen einer Steuerleitung X2 und einem Behälter 31 für Druckfluid aufrecht erhalten, bis der

Speicherdruck auf einen minimalen zulässigen Wert abgefallen ist. Ist dieser Zustand erreicht, muß es eine Verbindung zwischen der Steuerleitung X2 und einer Steuerleitung Xl herstellen und darf diese nicht unterbrechen, bis der gewünschte Speichermaximaldruck erreicht ist. Bei diesem muß dann wieder eine Verbindung zwischen der Steuerleitung X2 und dem Behälter 31 erstellt werden. Die beiden Steuerleitungen sind an das Umschaltventil 20 angeschlossen und beeinflussen dieses wie nachstehend beschrieben.

Das Umschaltventil 20 hat einen in einer Bohrung eines Gehäuses 21 gleitenden Kolben 22, der drei Abschnitte 22a, 22b, 22c gleichen Durchmessers aufweist, die durch zwei Abschnitte 22i und 22j geringeren Durchmessers miteinander verbunden sind. Die Bohrung ist an zwei Bereichen in Ringräume 23 und 24 erweitert. Der Kolben 22 hat eine in Axialrichtung verlaufende Sackbohrung 25, die am Ende im Bereich des Abschnitts 22i eine Querbohrung 25a, im Be.reich des Abschnitts 22j eine Querbohrung 25b, und im Bereich des Abschnitts 22c eine Stromreglerblende 28 aufweist. Die eine geschlossene Stirnseite des Kolbens, die zusammen mit dem Gehäuse einen Raum 27 begrenzt, ist durch eine Feder 26 belastet, während die andere Stirnseite, von der die Sackbohrung 25 ausgeht, dem aus einer Pumpe 32 kommenden Druckmittelstrom ausgesetzt ist. Die Abmessungen der einzelnen Kolbenabschnitte, der Sackbohrung mit ihren Querbohrungen und der beiden .Ringräume sind dabei so festgelegt, daß in einer bestimmten, in der Figur gez.eigten Kolbenstellung der Ringraum 24 im Gehäuse dem Abschnitt
22 j p.ii'jenUberl 5 of, t und eine Steuerkante S2 ausbildet, daß der Ringraum 23 von dem Abschnitt 22c des Kolbens völlig überdeckt wird und dabei eine Steuerkante Sl ausbildet, die mit der. Stirnseite des Abschnitts 22c

-7- DE 3660

zusammenwirkt; die Steuerkante S2 wirkt mit den Abschnitten 22b und 22c des Kolbens zusammen, zwischen denen der Abschnitt 22 j mit der Querbohrung 25b ausgebildet ist. Die Abmessungen sind ferner so gewählt, daß bei Bewegung des Kolbens entgegen der Federkraft die Steuerkante S2 die Verbindung zwischen der Pumpe und dem Speicherkreis schließt, bevor die Steuerkante Sl die Verbindung zum Ringraum 23 (Anschluß N) vollständig öffnet. Selbstverständlich kann die konstruktive Ausbildung der Steuerkanten durch geeignet andere geometrische Formen des Kolbens und des Gehäuses erreicht werden.

Das Umschaltventil 20 ist wie folgt in die hydraul ische Anordnung aus dem Speicher, dem Vorsteuerventil und

j^g. einer Arbeitshydraulik eingebunden: Ein Anschluß N, der zu einem oder mehreren nicht dargestellten Betätigungsventilen der Arbeitshydraulik führt, ist mit dem Ringraum 23 verbunden, während eine zum Speicher führende Leitung, in der ein Rückschlagventil 33 vorgesehen ist und deren Druck stromab des Rückschlagventils zum Vorsteuerventil geführt wird, an den Ringraum 24 angeschlossen ist. Die Steuerleitung X2 ist mit dem Raum 27, in den die Feder eingesetzt ist, verbunden, und die Steuerleitung Xl ist so in die Bohrung im Gehäuse ?1 ;y? führt,

„p. daß sie ständig dem Abschnitt 22i des Kolbens gegenüberliegt und dadurch dem Druck in der Querbohrung 25a ausgesetzt ist.

Die Funktionsweise des Speicherladeventils wird nachste-

hend beschrieben, wobei auf die Fig. 2 und 3 hingewiesen 30

ist, die die möglichen Verbindungskombinationen der einzelnen Anschlüsse darstellen.

Wenn die Arbeitshydraulik nicht zugeschaltet ist,

d.h. der Anschluß N drucklos int bzw. einen η i cd r i i'oreii 35

Druck als der Speicher hat, und wenn der Speicher entladen ist, wobei das Vorsteuerventil 10 die SteuerIeiLungen Xl und X2 miteinander verbindet, fördert die Pumpe einen

durch die Größe der Stromreglerblende 28 bestimmten Volumenstrom (Vorzugsmenge) in den Speicherkreis, da sich der Kolben des Umschaltventils 20 aufgrund des auf seiner federbelasteten Stirnseite herrschenden Drucks, der dem Druck in der Querbohrung 25a entspricht, in der unteren Stellung befindet. Ist der Förderstrom der Pumpe größer als die Vorzugsmenge, wird der Kolben durch den sich aufbauenden Druck soweit angehoben, daß die überschüssige Menge zum Anschluß N abgeführt wird.

Hat der Speicherdruck den über eine Feder 1 am Vorsteuerventil eingestellten Druck erreicht^

verbindet das Vorsteuerventil die Steuerleitung X2 mit dem Behälter 31, so daß die den Raum 27 begrenzende Stirnseite des Kolbens im wesentlichen nur noch durch die Feder 26 belastet ist und sich der Kolben entgegen der Federkraft bewegt. Dadurch wird der von der Pumpe mit, wenn die Arbeitshydraulik nicht zugeschaltet ist, geringem Druck geförderte Volumenstrom zum Anschluß N abgeführt und auf nicht dargestellte Weise wieder zur Pumpe zurückgeführt. Beim Hinzuschalten der Arbeitshydraulik steigt der Pumpendruck auf den geforderten hohen Wert an und verschiebt dadurch den Kolben so weit, daß die Steuerkante S2 die Verbindung zum Speicherkreis vollständig verschließt. Ein Druckanstieg im Speicherkreis ist somit über den eingestellten Druck hinaus nicht möglich, selbst wenn Druckspitzen und höhere Drücke im Arbeitskreis auftreten. Wenn in diesem Zustand der Speicherdruck auf den unteren minimal zulässigen Druck abfällt, werden die Steuer leitungen Xl und X2 durch das Vorsteuerventil wieder miteinander · verbunden und der Kolben durch den Druckanstieg an seiner federbelasteten Stirnseite so weit in Richtung der Federkraft bewegt, daß die Steuerkante S2 die Querbohrung 25b öffnet und die Vorzugsmenge zum Speicherkreis strömt. Der Speicher wird wieder aufgeladen.

Fig. 3 zeigt die Schaltungsanordnung für eine geregelte Pumpe bei einem lastkompensierten System. Hierbei wird

-9- DE 3660

der Druck der Steuerleitung X2 auf ein Wechselventil 34 geführt und dort mit dem jeweiligen Druck im Arbeitskreis verglichen. Je nach dem Ergebnis dieses Vergleichs wird der von der Pumpe geförderte Volumenstrom eingestellt. Die Funktionsweise des Speicherladeventils entspricht auch in diesem Fall sinngemäß den obigen Ausführungen .

Offenbart ist ein Speicherladeventil, das eine Druckabsicherung des Speicherkreises erfüllt. Es umfaßt ein vom Druck des Speicherkreises beaufschlagtes Vorsteuerventil, das in Abhängigkeit von diesem Druck ein Umschaltventil ansteuert, dessen Kolben seinerseits dadurch die Verbindung zwischen einer Pumpe und einer Arbeitshydraulik und dem Speicherkreis steuert. Der Speicherkreis wird hierbei durch eine im Kolben des Umschaltventils ausgebildete Sackbohrung und eine Querbohrung mit Druckfluid versorgt, wobei eine die Größe des zum Speicherkreis fließenden Volumenstroms bestimmende Stromreglerblende in der Sackbohrung vorgesehen ist. Bei aufgeladenem Speicher und zugeschalteter Arbeitshydraulik wird der Kolben des Umschaltventils durch den von der Pumpe gelieferten hohen Druck in eine solche Stellung verschoben, daß die Verbindung zwischen Pumpe und Speicherkreis vollständig unterbrochen ist. Somit können sich im Arbeitskreis auftretende Druckspitzen, die den maximal zulässigen Speicherdruck übersteigen, nicht auf den Speicherkreis auswirken. Ferner ist es auch möglich, die Arbeitshydraulik mit Drücken zu betreiben, die weit über den maximal zulässigen Speicherdrücken liegen.

Claims

ii-rkTiy-tr — Ri'iLii ιμλ> - mZml ^Ct\f.'*τ- Patentanwälte und GO "/1N " Dipl.-Ing. H. Tiedtke M RUPE - rELLMANN - CIRAMS Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann 3 4 0 k 5 9 8 Dipl.-Ing. K. Grams Bavariaring 4, Postfach 20240 8000 München 2 Tel.: 0 89-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: O 89 / 537377 cable: Germaniapatent Münche 9. Februar 1984 DE 3660 Patentansprüche

1. Speicherladeventil mit einem vom Druck eines Speicherkreises beaufschlagten Vorsteuerventil, das in Abhängigkeit von diesem Druck ein umschaltventil ansteuert, dessen Kolben die Verbindung zwischen einer Pumpe und einer Arbeitshydraulik steuert, wobei der Speicherkreis über eine Stromreglerblende und ein Rückschlagventil von der Pumpe mit Druckfluid versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (22) eine Sackbohrung (25) und eine Querbohrung (25b) hat, durch die der Speicherkreis mit Druckfluid versorgt wird, daß die Stromreglerblende (28) in der Sackbohrung vorgesehen ist, und daß der Kolben bei aufgeladenem Speicher (30) und zugeschalteter Arbeitshydraulik eine Stellung einnimmt, in der die Verbindung zum Speicherkreis vollständig unterbrochen ist.

2. Speicherladeventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sackbohrung (25)- eine weitere Querbohrung (25a) aufweist, die ständig eine Steuerleitung (Xl), die zum Vorsteuerventil (10) führt, mit Druck versorgt.

3. Speicherladeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (22) mit einem Ge-

F/22

-2- DE 3660

hause (21) des Umschaltventils (20) zwei Steuerkanten (Sl und S2) bildet, wobei die in Strömungsrichtung liegende erste Steuerkante (Sl) die Verbindung zu einem Anschluß (N) für die Arbeitshydraulik steuert, und die

zweite Steuerkante (S2) die Verbindung zum Speicherkreis steuert.

4. Speicherladeventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuerkante (Sl) durch einen im Gehäuse (21) vorgesehenen ersten Ringraum (23) gebildet ist und mit einem in Strömungsrichtung ersten Abschnitt (22c) des Kolbens (22) zusammenwirkt, und daß die zweite Steuerkante (S2) durch einen stromab gelegenen zweiten Ringraum (24) gebildet ist und einerseits mit dem ersten Abschnitt des Kolbens und andererseits mit einem im Durchmesser, gleichen zweiten Abschnitt (22b) des Kolbens zusammenwirkt, wobei diese Abschnitte durch einen im Durchmesser kleineren Abschnitt (22j), in dem die Querbohrung (25b) verläuft, verbunden sind.

5. Speicherladeventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ringraum (23) mit der Arbeitshydraulik und der zweite Ringraum (24) mit dem Speicher verbunden ist.

6. Speicherladeventil nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkante (S2) schließt! bevor die Steuerkante (Sl) die Verbindung zum Anschluß (N) für die Arbeitshydraulik vollständig geöffnet hat.

·