DE3900057A1 - Hydraulische steuereinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinheit, inbesondere für die Schaltung eines Bootswendegetriebes, mit einer aus einem Tank in ein Arbeitsdruck-System fördernden Pumpeinheit, einer schaltbaren Drehschieberkombination, über welche zwei zu steuernde Anschlüsse entweder mit dem Ar­ beitsdruck-System oder mit dem Tank verbindbar sind, und einem Arbeitsdruck-Begrenzungsventil, dessen Federraum mit dem Hydraulikkreis außerhalb des Arbeitsdruck-Systems verbunden ist und dem auf der Abflußseite ein Kühler, zumindest eine Schmier­ stelle und ein Schmierdruck-Begrenzungsventil nachgeschaltet sind.

Derartige Einheiten sind bekannt und ermöglichen - auch in anderen Zusammenhängen als bei dem angeführten Bootswendege­ triebe - eine einfache und leichte Umschaltung zwischen zwei bzw. drei Schaltstellungen; in den funktionell äußeren Schalt­ stellungen ist abwechselnd einer der zu steuernden Anschlüsse mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt und der jeweils andere mit dem Tank verbunden, in einer Mittelstellung können beide bzw. auch nur einer der zu steuernden Anschlüsse gemeinsam mit dem Tank verbunden sein, so daß sich beispielsweise im Zusammenhang mit dem angeführten Bootswendegetriebe eine Leerlaufstellung realisieren läßt, in der der Antriebsmotor vom Propeller getrennt ist und von diesem unabhängig abgestellt bzw. angelas­ sen werden kann.

Bei einer bekannten Einheit der genannten Art ist der Federraum des Arbeitsdruck-Begrenzungsventils mit der von diesem zu dem den Schmierstellen vorgeschalteten Kühler führenden Hydralikleitung verbunden, von welcher gleichzeitig auch der Anschluß für das Schmierdruck-Begrenzungsventil abzweigt, welches bei Überschreitung des an ihm eingestellten Druckes frei in den Tank bzw. einen damit verbundenen Raum abspritzt. Damit ergibt sich unmittelbar der Nachteil, daß insbesondere bei einer direkt mit einer zu schmierenden Maschine oder gleichen drehzahlgekoppelten Pumpeinheit bei höheren Drehzahlen derselben eine große Menge des Hydrauliköles bereits vor dem Durchlauf durch den Kühler ständig über das Schmierdruck-Begrenzungsventil abgesteuert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydrauli­ sche Steuereinheit der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der angeführte Nachteil der bekannten Anordnung vermieden und insbesonders sichergestellt wird, daß die unter Umgehung des Kühlers erfolgende frühzeitige Absteuerung eines großen Teils des umlaufenden Hydraulikmediums in den Tank mit ein­ fachen Mitteln und ohne Inkaufnahme zusätzlicher bzw. anderer Nachteile abgestellt wird.

Denkbar wäre in diesem Zusammenhang zwar, die Abzweigung zum Schmierdruck-Begrenzungsventil einfach in die Leitung nach dem Kühler und vor den Schmierstellen einzusetzen, da damit auf alle Fälle das gesamte am Arbeitsdruck-Begrenzungsventil abgesteuerte Hydraulikmedium durch den Kühler muß. Damit würde sich aber unmittelbar der gravierende Nachteil ergeben, daß der Druck im Federraum des Arbeitsdruck-Begrenzungsventils, der ja den eigentlichen Arbeitsdruck der Steuereinheit wesentlich beeinflußt, vom Gegendruck des Kühlerkreislaufs und vom Schmierdruck abhängig wird, die ihrerseits temperatur- bzw. viskostitätsabhängig und damit durchflußmengenabhängig sind, so daß bei niedrigen und hohen Temperaturen sowie bei niedrigen und hohen Pumpendrehzahlen sich sehr unterschiedliche Ar­ beitsdrücke entwickeln könnten.

Die vorliegende Erfindung löst nun die gestellte Aufgabe unter Vermeidung auch des zuletzt angesprochenen Nachteils dadurch, daß der Federraum des Arbeitsdruck-Begrenzungsventils mit dem Tank verbunden ist und dessen Druckniveau aufweist, und daß das Schmierdruck-Begrenzungsventil zwischen Kühler und Schmierstelle eingeschaltet ist. Der Druck im Federraum des Arbeitsdruck-Begrenzungsventils ist damit auf sehr einfache Weise von den genannten Einflüssen unabhängig geworden - der Tankinhalt ist bei den üblichen Anwendungen derartiger Steuer­ einheiten auf Atmosphärendruck, dessen Schwankungen im vor­ liegenden Zusammenhang vernachlässigbar sind. Es ist also mit der erfindungsgemäßen Ausbildung sichergestellt, daß die gesamte vom Arbeitsdruck-Begrenzungsventil für das Schmier­ druck-System abgesteuerte Menge an Hydraulikmedium vor der Abzweigung zum Schmierdruck-Begrenzungsventil durch den Kühler geht, ohne daß dadurch Rückwirkungen auf den Arbeitsdruck selbst auftreten können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt dabei ein schematisches Schaltbild einer hydraulischen Steuereinheit nach dem Stande der Technik,

Fig. 2 eine entspre­ chende Einheit nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein konkretes anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgeführten Steuereinheit und

Fig. 4 die Drehschieberkombination aus Fig. 3 in etwas vergrößertem Maßstab.

Die dem Stande der Technik zuzurechnende hydraulische Steuereinheit gemäß dem schematischen Schaltbild nach Fig. 1 dient beispielsweise zur Schaltung bzw. Umsteuerung eines nicht weiter dargestellten Bootswendegetriebes, welches über An­ schlüsse A und B angeschlossene Kupplungen für die beiden möglichen Drehrichtungen eines Schiffspropellers aufweist. Der Aufbau bzw. die Beschreibung der Konstruktion eines derartigen Bootswendegetriebes ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung belanglos und soll daher unterbleiben - die hydrauli­ sche Steuereinheit gemäß Fig. 1 bzw. auch die erfindungsgemäße Ausführung gemäß Fig. 2 ist überdies auch für andere Steue­ rungs- bzw. Schaltungsaufgaben verwendbar.

Eine über eine Welle 1 angetriebene Pumpeinheit 2 fördert über eine Saugleitung 3 mit vorgeschaltetem Filter 4 Hydraulik­ öl bzw. -medium aus einem Tank 5 in ein Arbeitsdruck-System, das allgemein mit 6 bezeichnet ist. Mittels einer über einen Hebel 7 schaltbaren Drehschieberkombination 8 sind die beiden zu steuernden Anschlüsse A und B entweder über die Leitung 9 mit dem Arbeitsdruck-System 6 oder über die Leitung 10 mit dem Tank 5 verbindbar.

Dem Arbeitsdruck-System 6 ist ein Arbeitsdruck-Begren­ zungsventil 11 zugeordnet, welches bei Überschreitung eines einstellbaren Druckes in bekannter Weise Hydraulikmedium über eine Leitung 12 absteuert. Der Federraum des Begrenzungsventils 11 ist über eine Leitung 13 einerseits mit der zum Kühler 14 führenden Leitung 12 und andererseits mit einem Schmierdruck- Begrenzungsventil 15 verbunden, dessen Abfluß 16 in die zum Tank 5 führende Leitung mündet und welches zur Begrenzung bzw. Konstanthaltung des Schmierdruckes in der zum Kühler 14 bzw. zu den nachfolgenden Schmierstellen 17 führenden Leitung 12 dient.

Der Vollständigkeit halber ist auch auf eine Bypassleitung 18 mit einer Grundschmierdrossel 19 zu verweisen, welche auch bei unterhalb des Absteuerdruckes des Begrenzungsventils 11 liegendem Arbeitsdruck eine gewisse Schmierung der Schmierstel­ len 17 sicherstellt. Mit 20 ist schließlich noch eine mögliche Meßstelle für den Arbeitsdruck bezeichnet.

In der in Fig. 1 dargestellten Mittelstellung des Dreh­ schiebers 8 sind die beiden Anschlüsse A und B über die Leitung 10 mit dem Tank 5 verbunden bzw. liegen auf dem Druckniveau desselben, so daß beispielsweise bei der Verwendung an einem Bootswendegetriebe beide Kupplungen unbetätigt wären, was dem Leerlaufzustand der Propellerwelle entspricht. Bei Verstellung des Drehschiebers 8 in eine seiner jeweils links und rechts angedeuteten Endstellungen wird entweder der Anschluß A oder der Anschluß B mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt - der jeweils andere Anschluß liegt wiederum über die Leitung 10 auf dem Druckniveau des Tanks 5.

Die Welle 1 der Pumpeinheit 2 wird bei der genannten Verwendung zur Schaltung eines Bootswendegetriebes unmittelbar bzw. über eine Getriebewelle oder dergleichen vom Antriebsmotor aus angetrieben, womit die Förderleistung der Pumpeinheit direkt mit der Drehzahl des Antriebsmotors gekoppelt ist. Damit ergibt sich im Zusammenhang mit der oben bereits angesprochenen Verbindung des Abflusses des Arbeitsdruck-Begrenzungsventiles 11 mit dem Schmierdruck-Begrenzungsventil 15 unmittelbar der Nachteil, daß insbesonders bei hohen Drehzahlen des Antriebsmo­ tors und damit großer Förderleistung der Pumpeinheit 2 ein sehr großer Anteil von am Begrenzungsventil 11 abgesteuertem Hydraulikmedium bereits vor dem Kühler 14 über das Begren­ zungsventil 15 in den Tank 5 abgesteuert wird. Weiters ergeben sich auch gewisse Einflüsse auf den Druck im Arbeitsdruck- System 6, da der Gegendruck im Federraum des Begrenzungsventils 11 von Rückwirkungen der Durchströmung des Kühlers 14 zumindest zu einem gewissen Teil abhängig ist.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung nach Fig. 2 - in der gleiche bzw. von der Funktion her gleiche Teile auch mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen sind - werden nun die angesprochenen Nachteile auf sehr einfache und wirkungs­ volle Weise dadurch gelöst, daß die vom Federraum des Ar­ beitsdruck-Begrenzungsventils 11 kommende Leitung 13′ mit der zum Tank 5 führenden Leitung 10 verbunden wird, womit der Gegendruck im Federraum des Begrenzungsventils 11 von der Rückwirkung des Kühlers 14 bzw. der Schmierstellen 17 und der zugehörigen Leitungen entkoppelt ist. Weiters wird das Schmier­ druck-Begrenzungsventil 15 erst nach dem Durchfluß des Kühlers 14 vorgesehen, so daß die gesamte Menge des am Begrenzungsventil 11 abgesteuerten Hydraulikmediums den Kühler 14 durchfließen muß. Es wird also durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung nach Fig. 2 auf sehr einfache Weise erreicht, daß das zu Schmier­ zwecken am Arbeitsdruck-Begrenzungsventil 11 abgesteuerte Hydraulikmedium in seiner Gesamtheit den Kühler 14 passiert, ohne daß damit unerwünschte Rückwirkungen auf den Druck des Hydraulikmediums im eigentlichen Arbeitsdruck-System auftreten können.

Bezüglich der weiteren Merkmale und der Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Schaltung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen.

Die konkret dargestellte hydraulische Steuereinheit nach Fig. 3 weist an einer Welle 1 (hier und im folgenden werden wiederum für funktionell den Schaltungselementen nach den Fig. 1 bzw. 2 entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in den beiden genannten Figuren verwendet - auch bezüglich des Aufbaus und der Funktion der in den Fig. 3 und 4 dargestellten und im folgenden besprochenen Anordnung wird ergänzend wieder auf die obigen Ausführungen zu den Fig. 1 und 2 verwiesen) die hier von einer Innenzahnradpumpe 21 gebildete Pumpeinheit 2 auf, die über eine Verbindungsöffnung 22 Druckmedium in den offenen Innenraum 23 des Steuerteils 24 der Drehschieberkom­ bination 8 fördert. Über Bohrungen 26 im Druckbegrenzergehäuse 27 (siehe auch Fig. 4) ist der über ein Federteller 28 von einer Ventilfeder 29 in axialer Richtung belastete Begren­ zerkolben 25 an einer Schulterfläche 30 mit dem in der Verbin­ dungsöffnung 22 herrschenden Druck beaufschlagt - die in Fig. 4 rechtsseitig dargestellte Endführung 31 des Begrenzerkolbens 25 muß dazu natürlich entsprechende Durchgangsschlitze oder dergleichen aufweisen. Sobald der Druck des von der Pumpeinheit 2 geförderten Hydraulikmediums an der Seite der Schulterfläche 30 einen über die Stärke der Ventilfeder 29 bzw. die Größe der Schulterfläche 30 vorbestimmten Wert übersteigt, bewegt sich der Begrenzerkolben 25 in der Darstellung gemäß Fig. 4 nach links, womit über den Auslaß 32 (bzw. die Leitung 12 in Fig. 2) zum hier nicht dargestellten Kühler hin abgesteuert wird. Der Federraum 33 ist über eine Öffnung 34 (bzw. die Leitungen 13′ und 10 in Fig. 2) auf hier nicht dargestellte Weise mit dem Gesamtsystem bzw. mit dem Tank verbunden, so daß der von der Seite des Federtellers 28 her auf den Begrenzerkolben 25 wirkende Gegendruck unabhängig von Rückwirkungen der zu Fig. 1 beschriebenen Art ist.

Das Schmierdruck-Begrenzungsventil ist in Fig. 4 an der in der Darstellung linken Seite der Drehschieberkombination 8 eingebaut, jedoch weder in Fig. 4 noch in Fig. 3 näher er­ sichtlich. Es befindet sich außerhalb der Schnittebene der Fig. 3 in dem mit 42 bezeichneten Raum an der Oberseite der Einheit.

In der aus Fig. 3 ersichtlichen Schaltstellung des Drehschiebers 8 sind die beiden Anschlüsse A und B über einen Umfangsschlitz 35, der in axialer Richtung auf nicht darge­ stellte Weise bis zu dem die Öffnung 34 umgebenden Ringraum durchgeht, mit dem Tank verbunden, wodurch diese Schaltstellung der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Mittelstellung ent­ spricht. Bei Verdrehung des Drehschiebers 8 bzw. des Steuer­ teils 24 (gemäß Fig. 3 in oder gegen den Uhrzeigersinn) wird einer der beiden Anschlüsse A bzw. B mit dem Innenraum 23 und damit dem Arbeitsdruck-System verbunden, während der jeweils andere Anschluß mit dem Tank verbunden bleibt. Über Ringräume 36, 37 bzw. von diesen aus durch die Welle 1 nach links (in der Darstellung nach Fig. 3) herausgeführte Axialbohrungen werden die jeweiligen Schaltbefehle durch die drehende Welle 1 zu den nicht dargestellten zu steuernden Einheiten, beispielsweise den Kupplungen des Bootswendegetriebes, übertragen.

In Fig. 3 ist auf der Oberseite noch ein senkrecht auf das Ende des Druckbegrenzergehäuses 27 bzw. eine dort angebrachte Markierung oder dergleichen wirkender bzw. ansprechender Tastschalter 38 mit einem entsprechenden Anschluß 39 zu ersehen. Dieser dient zur Feststellung bzw. Weitermeldung zumindest einer der Schaltstellungen des Drehschiebers, normalerweise der Neutral- bzw. Mittelstellung. 90 Grad versetzt zur Anordnung des Tastschalters 38 ist auf der rechten Seite in Fig. 3 die Anordnung einer federbelasteten Rastkugel 40 zu erkennen, die in Zusammenwirken mit entsprechend ausgebildeten Rasten beispielsweise in dem in Fig. 4 rechts außen dargestellten Kappenteil 41 des Druckbegrenzer-Gehäuses 27 die Einstellung und Beibehaltung definierter Schaltstellun­ gen des Drehschiebers erleichtert.

Das Druckbegrenzer-Gehäuse 27 sowie auch der Begrenzerkol­ ben 25 kann beispielsweise aus Stahl bestehen, die übrigen Gehäuseteile der Drehschieberkombination 8 gemäß Fig. 4 können aus weniger widerstandsfähigem und leichter zu bearbeitendem Material wie etwa Aluminium oder Leichtmetall-Druckguß be­ stehen.

Claims (1)

1. Hydraulische Steuereinheit, insbesondere für die Schaltung eines Bootswendegetriebes, mit einer aus einem Tank in ein Arbeitsdruck-System fördernden Pumpeinheit, einer schaltbaren Drehschieberkombination, über welche zwei zu steuernde An­ schlüsse entweder mit dem Arbeitsdruck-System oder mit dem Tank verbindbar sind, und einem Arbeitsdruck-Begrenzungsventil, dessen Federraum mit dem Hydraulikkreis außerhalb des Ar­ beitsdruck-Systems verbunden ist und dem auf der Abflußseite ein Kühler, zumindest eine Schmierstelle und ein Schmierdruck- Begrenzungsventil nachgeschaltet sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Federraum (33) des Ar­ beitsdruck-Begrenzungsventils (11) mit dem Tank (5) verbunden ist und dessen Druckniveau aufweist, und daß das Schmierdruck- Begrenzungsventil (15) zwischen Kühler (14) und Schmierstelle (17) eingeschaltet ist.