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Dokumentenidentifikation DE102004061861B4 19.06.2008
Titel Druckabschneidungsventileinheit und damit versehener hydraulischer Kreislauf
Anmelder Brueninghaus Hydromatik GmbH, 89275 Elchingen, DE
Erfinder Schniederjan, Reinhold, 89233 Neu-Ulm, DE;
Adler, Bernhard, 89231 Neu-Ulm, DE;
Geprägs, Markus, 89075 Ulm, DE
Vertreter Mitscherlich & Partner, Patent- und Rechtsanwälte, 80331 München
DE-Anmeldedatum 22.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004061861
Offenlegungstag 13.07.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.06.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.06.2008
IPC-Hauptklasse F15B 13/01(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F15B 11/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F16K 1/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Druckabschneidungsventileinheit mit einem Wechselventil.

In hydraulischen Kreisläufen, in denen durch eine Hydropumpe ein Verbraucher angetrieben wird, kann es vorkommen, dass das eingestellte Fördervolumen der Pumpe das Schluckvolumen des Verbrauchers übersteigt. Eine solche Situation entsteht beispielsweise dann, wenn der entsprechende Verbraucher blockiert wird, und daher kein Druckmittel mehr aufnehmen kann. Die angetriebene Hydropumpe fördert dennoch weiterhin entsprechend ihrem eingestellten Fördervolumen in die förderseitige Arbeitsleitung, in der dementsprechend der Druck ansteigt.

Das eingestellte Fördervolumen der Hydropumpe ist abhängig von einem Steuerdruck, so dass eine Reduzierung des Steuerdrucks zu einer Reduzierung des von der Pumpe geförderten Volumens führt. Die Folge ist ein Absinken des förderseitigen Arbeitsleitungsdrucks. Eine Ventileinheit, die zur Begrenzung des Steuerdrucks vorgesehen ist, ist beispielsweise aus der DE 195 12 143 C1 bekannt. Die dort vorgeschlagene Druckabschneidungsventileinheit weist ein Druckabschneidungsventil auf, welches in einer Bohrung gemeinsam mit einem Wechselventil angeordnet ist.

Übersteigt der an einer Messfläche des Druckabschneidungsventils anliegende Druck einen bestimmten, einstellbaren Grenzwert, so öffnet das Druckabschneidungsventil eine Verbindung zwischen der Steuerdruckleitung und einem Tankvolumen. Der verfügbare Steuerdruck wird somit mit zunehmender Öffnung auf das Niveau des Tankdrucks abgesenkt und die Hydropumpe in Richtung eines kleiner werdenden Fördervolumens verstellt. Über das Wechselventil wird der entsprechenden Messfläche des Druckabschneidungsventils jeweils der größere der in den beiden Arbeitsleitungen herrschenden Drücke zugeführt. Hierzu weist das Wechselventil einen Ventilkolben auf, der permanent frei beweglich ist.

Die vorgeschlagene Druckabschneidungsventileinheit hat den Nachteil, dass das Druckabschneidungsventil an der Seite der Messfläche permanent entweder mit der einen oder mit der anderen Arbeitsleitung verbunden ist. Es wird dagegen keine Möglichkeit geschaffen, eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsleitungen zu schaffen. Es muss daher für den Fall beispielsweise eines Abschleppvorgangs eines Fahrzeugs, bei dem durch einen Hydromotor Druckmittel in dem Kreislauf gefördert wird, eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsleitungen geschaffen werden, um den Abschleppvorgang zu ermöglichen. Ohne eine solche Verbindung würde sich der Hydromotor über die Arbeitsleitungen an der Hydropumpe abstützen und ein Abschleppen wäre nicht möglich.

Die Druckschrift DE 195 12 143 C1 zeigt eine Druckabschneideventileinheit. Die Druckabschneideventileinheit weist ein Druckabschneideventil auf, welches einen Wechselventilkolben aufweist. Der Wechselventilkolben ist in einer Bohrung gleitend angeordnet und wird an zwei Eingangsanschlüssen jeweils mit dem Druck einer angeschlossenen Leitung beaufschlagt. Die angeschlossenen Leitungen sind die Hoch- bzw. Niederdruckleitungen einer hydrostatischen Kraftmaschine. Das Druckabschneideventil weist einen Messkolben auf. Der Messkolben ist über das Wechselventil mit dem jeweils höheren Druck der beiden Leitungen beaufschlagt. Der Ausgang des Wechselventils ist dazu mit der Messfläche des Messkolbens verbunden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Druckabschneidungsventileinheit sowie einen hydraulischen Kreislauf zu schaffen, bei dem die beiden Arbeitsleitungen über ein in die Druckabschneidungsventileinheit integriertes Wechselventil miteinander verbindbar sind.

Die Aufgabe wird durch eine Druckabschneidungsventileinheit mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 bzw. durch den hydraulischen Kreislauf mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst.

Um den Steuerdruck beim Auftreten zu großer Drücke in den Arbeitsleitungen reduzieren zu können, weist die erfindungsgemäße Druckabschneidungsventileinheit ein Wechselventil auf, durch das eine Messfläche des Druckabschneidungsventils entweder mit der einen oder der anderen Arbeitsleitung verbunden ist. Auf das Druckabschneidungsventil wirkt daher jeweils der höhere der in den beiden Arbeitsleitungen herrschenden Drücke. Zusätzlich zu dieser ausschließlich aufgrund der Druckverhältnisse eingestellten Position des Wechselventils ist eine weitere, arretierbare Position vorgesehen. In einer solchen arretierten Position, die zwischen den beiden Endpositionen liegt, werden die beiden Eingangsanschlüsse des Wechselventils miteinander verbunden. Damit ist über das Wechselventil der Druckabschneidungsventileinheit ein hydraulischer Kurzschluss des hydraulischen Kreislaufs möglich.

Die Druckabschneideventileinheit weist ferner ein Druckabschneideventil auf. Das Wechselventil weist ein Wechselventilschließelement auf, das in einer ersten Endposition einen ersten Eingangsanschluss mit einem Ausgang verbindet und das in einer zweiten Endposition einen zweiten Eingangsanschluss mit dem Ausgang verbindet, wobei der Ausgang mit einer Messfläche des Druckabschneidungsventils verbunden ist.

In dem vorstehend bereits beschriebenen Fall, dass aufgrund eines Defekts, z. B. einer Antriebsmaschine, das Fahrzeug bei stehendem Antriebsmotor abgeschleppt werden muss, kann nun das von dem Hydromotor in den Kreislauf hineingepumpte Druckmittel ohne durch die Hydropumpe strömen zu müssen im Kreis gepumpt werden.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Druckabschneidungsventileinheit ausgeführt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und wird anhand der nachfolgenden Beschreibung detailliert erläutert. Es zeigen:

1 einen hydraulischen Kreislauf mit einer erfindungsgemäßen Druckabschneidungsventileinheit;

2 ein Ausführungsbeispiel einer konstruktiven Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Druckabschneidungsventileinheit;

3 eine vergrößerte Darstellung im Ausschnitt III der 2 in einer nicht arretierten Position; und

4 eine vergrößerte Darstellung im Ausschnitt IV der 2 in einer arretierten Position.

Bevor auf ein konstruktiv ausgeführtes Beispiel einer erfindungsgemäßen Druckabschneidungsventileinheit eingegangen wird, soll zunächst ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen hydraulischen Kreislauf erläutert werden. In einem hydraulischen Kreislauf 1 der 1 ist eine Hydropumpe 2 mit einem Hydromotor 3 verbunden. Die Hydropumpe 2 ist verstellbar ausgeführt und mit dem Hydromotor 3 über eine erste Arbeitsleitung 4 sowie eine zweite Arbeitsleitung 5 verbunden. Die Hydropumpe 2 bildet mit der ersten Arbeitsleitung 4, der zweiten Arbeitsleitung 5 und dem daran angeschlossenen Hydromotor 3 einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf aus. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Hydropumpe 2 sowie der Hydromotor 3 vorzugsweise als hydrostatische Axialkolbenmaschinen ausgebildet. Die Hydropumpe 2 ist verstellbar und zum Fördern von Druckmittel in zwei Richtungen vorgesehen. Dagegen ist der Hydromotor 3 in seinem Schluckvolumen festeingestellt als sog. Konstantmotor ausgeführt.

Der hydraulische Kreislauf 1 ist beispielsweise für einen Fahrzeugantrieb einer mobilen Arbeitsmaschine vorgesehen. Hierzu wird die Hydropumpe 2 über eine Antriebswelle 6 mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden. Der nicht dargestellte Antriebsmotor ist üblicherweise eine Dieselmaschine des mobilen Arbeitsgeräts. Der Hydromotor 3 ist seinerseits über eine Abtriebswelle 7 mit dem Fahrzeugantrieb verbunden. In dem einfachen dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich ein Hydromotor 3 vorgesehen, der über die Abtriebswelle 7 z. B. mit einem nachgeschalteten mechanischen Getriebe verbunden sein kann.

Zusätzlich zu der Hydropumpe 2, die in dem geschlossenen hydraulischen Kreislauf 1 arbeitet, ist, ebenfalls mit der Antriebswelle 6 verbunden, eine Speisepumpe 8 vorgesehen. Die Speisepumpe 8 ist zum Fördern von Druckmittel in lediglich einer Richtung vorgesehen. Die Speisepumpe 8saugt über eine Saugleitung 9 aus einem Tankvolumen 10 Druckmittel an und fördert es in eine Speiseleitung 11.

Während der Inbetriebnahme des hydraulischen Kreislaufs 1 sind die Arbeitsleitungen 4 und 5 weitgehend drucklos. Zum Einspeisen von Druckmittel in das System ist die Speiseleitung 11 mit einer Verbindungsleitung 13 verbunden. Die Verbindungsleitung 13 verbindet ihrerseits die erste Arbeitsleitung 4 mit der zweiten Arbeitsleitung 5. In der Verbindungsleitung 13 ist zwischen der Ausmündung der Speiseleitung 11 in die Verbindungsleitung 13 und der ersten Arbeitsleitung 4 eine erste Speiseventileinheit 14 angeordnet. Entsprechend ist zwischen der Ausmündung der Speiseleitung 11 in die Verbindungsleitung 13 und der zweiten Arbeitsleitung 5 eine zweite Speiseventileinheit 15 angeordnet.

Da sich die erste Speiseventileinheit 14 und die zweite Speiseventileinheit 15 in ihrem Aufbau entsprechen, wird nachfolgend lediglich die erste Speiseventileinheit 14 detailliert beschrieben. Die erste Speiseventileinheit 14 umfasst ein Druckbegrenzungsventil 16, welches von einer Feder 17 in einer geschlossenen Position gehalten wird. Entgegen der Kraft der Feder 17 wirkt auf das Druckbegrenzungsventil 16 der in der ersten Arbeitsleitung 4 herrschende Druck. Übersteigt dieser Druck in der Arbeitsleitung 4 den durch die vorzugsweise einstellbar ausgeführte Feder 17 festgelegten Schwellwert, so gibt das Druckbegrenzungsventil 16 in der Verbindungsleitung 13 eine durchströmbare Verbindung frei.

Neben dem Druckbegrenzungsventil 16 weist die erste Speiseventileinheit 14 ein Rückschlagventil 18 auf. Das Rückschlagventil 18 ist in einer Umgehungsleitung 19 ausgebildet und öffnet in Richtung auf die erste Arbeitsleitung 4 hin. Unter Umgehung des Druckbegrenzungsventils 16 kann daher, solange der Druck in der Speiseleitung 11 höher ist als in der ersten Arbeitsleitung 4, über das Rückschlagventil 18 und die Umgehungsleitung 19 Druckmittel in die erste Arbeitsleitung 4 gefördert werden.

Die zweite Speiseventileinheit 15 ist entsprechend aufgebaut und erlaubt damit ein Befüllen der zweiten Arbeitsleitung 5. Gleichzeitig sind über die erste Speiseventileinheit 14 bzw. die zweite Speiseventileinheit 15 die erste Arbeitsleitung 4 bzw. die zweite Arbeitsleitung 5 gegen einen kritischen Druckanstieg in den Arbeitsleitungen 4 bzw. 5 geschützt. In diesem Fall öffnet das jeweilige Druckbegrenzungsventil der ersten bzw. zweiten Speiseventileinheit 14 bzw. 15 und entspannt den kritischen Druck der jeweiligen Arbeitsleitung 4 bzw. 5 in die Verbindungsleitung 13.

Zur Absicherung des Speisesystems gegen zu hohe Drücke ist die Verbindungsleitung 13 mit einem Speisedruckbegrenzungsventil 20 verbunden. Übersteigt der in der Verbindungsleitung 13 herrschende Druck einen über das Speisedruckbegrenzungsventil 20 einstellbaren Grenzwert, so öffnet das Speisedruckbegrenzungsventil 20 und entspannt die Verbindungsleitung 13 in das Tankvolumen 10. Gleichzeitig wird über das Speisedruckbegrenzungsventil 20 der maximale Speisedruck, der durch die Speisepumpe 8 erzeugt wird, begrenzt. Da die Speisepumpe 8 als Konstantpumpe ausgeführt ist, nimmt die von der Speisepumpe 8 geförderte Flüssigkeitsmenge mit der Drehzahl des nicht dargestellten Antriebsmotors zu. Mittels des Speisedruckbegrenzungsventils 20 wird in dem Speisesystem, von dem in der 1 lediglich die Speiseleitung 11 dargestellt ist, auf einem konstanten Niveau gehalten.

Zur Verstellung der Förderrichtung und des Fördervolumens der Hydropumpe 2 ist eine Verstellvorrichtung 21 vorgesehen. Die Verstellvorrichtung 21 umfasst einen Stellkolben 22, dessen Position über ein Gestänge 23 auf die Stelleinrichtung der Hydropumpe 2 übertragen wird. Die Position des Gestänges 23 wirkt über eine Koppelstange 24 zurück auf ein Regelventil 25.

Der Stellkolben 22 der Verstellvorrichtung 21 ist in einem Zylinder angeordnet. In Abhängigkeit von den auf den beiden Seiten des Stellkolbens 22 wirkenden Kräften bewegt sich der Stellkolben 22 in der 1 entweder nach rechts oder nach links. Hierzu wird der Stellkolben 22 über das Regelventil 25 aus einer Steuerdruckleitung 26 mit einem Steuerdruck beaufschlagt. Gleichzeitig wird die entgegengerichtete Fläche des Stellkolbens 22 mit einem niedrigeren Druck beaufschlagt, indem das dort wirkende Druckmittel über eine Entspannungsleitung 29 in das Tankvolumen 10 abgeführt wird. Der Stellkolben 22 teilt hierzu den Zylinder der Verstellvorrichtung 21 in einen ersten Stelldruckraum 30 und einen zweiten Stelldruckraum 31.

In einer ersten Endposition des Regelventils 25 ist der erste Stelldruckraum 30 mit der Steuerdruckleitung 26 verbunden. Gleichzeitig ist der zweite Stelldruckraum 31 über die Entspannungsleitung 29 mit dem Tankvolumen 10 verbunden. Durch die unterschiedlichen Druckverhältnisse wird der Stellkolben 22 in der 1 nach rechts verstellt. Die Stellbewegung wird über die Koppelstange 24 auf das Regelventil 25 zurückgekoppelt, das daraufhin der Stellbewegung entgegenregelt. In dem beschriebenen Beispiel wird also das Regelventil 25 in Richtung seiner zweiten Endposition verstellt, in der der erste Stelldruckraum 30 zunehmend mit dem Tankvolumen 10 verbunden wird, wohingegen der zweite Stelldruckraum 31 zunehmend mit der Steuerdruckleitung 26 verbunden wird. In Abhängigkeit von der Höhe des Steuerdrucks stellt sich damit ein Gleichgewichtszustand ein, mit dem die Hydropumpe 2 in jeder beliebigen Stellung betrieben werden kann.

Als maximaler Druck in der Steuerdruckleitung 26 kann der Speisedruck verwendet werden, der in der Speiseleitung 11anliegt und der über eine Speisezweigleitung 33 und ein Druckabschneidungsventil 35 der Steuerdruckleitung 26 zugeführt wird. Zum Betätigen des Regelventils 25 wird das Regelventil 25 durch zwei Elektromagnete in Richtung seiner ersten oder zweiten Endposition mit einer Kraft beaufschlagt. Liegt an den beiden Elektromagneten kein Signal an, so wird das Regelventil 25 durch zwei Zentrierfedern zurück in seiner Neutrallage gebracht, in der alle vier Anschlüsse des Regelventils 25 gedrosselt miteinander verbunden sind.

Kommt es zu einem Blockieren oder starkem Abbremsen des Hydromotors 3, so ist ein starker Anstieg in der förderseitigen Arbeitsleitung 4 oder 5 die Folge. In einem solchen Fall muß unabhängig von den an den Elektromagneten anliegenden Steuersignalen eine Verstellung der Hydropumpe 2 in Richtung minimalen Fördervolumens möglich sein. Hierzu ist in dem hydraulischen Kreislauf 1 eine Druckabschneidungsventileinheit 34 vorgesehen.

Die Druckabschneidungsventileinheit 34 umfasst das Druckabschneidungsventil 35 und ein Wechselventil 36. Das Wechselventil 36 ist über eine erste Eingangsleitung 37 und eine zweite Eingangsleitung 38 mit der ersten Arbeitsleitung 4 bzw. der zweiten Arbeitsleitung 5 verbunden. Die erste Eingangsleitung 37 mündet an dem Wechselventil 36 an einem ersten Eingangsanschluß 39 aus. Entsprechend mündet die zweite Eingangsleitung 38 an einem zweiten Eingangsanschluß 40 des Wechselventils 36 aus.

In Abhängigkeit von den Druckverhältnissen in der ersten Arbeitsleitung 4 und der zweiten Arbeitsleitung 5 wird der jeweils höhere Druck einem Ausgang 41 des Wechselventils 36 zugeführt. Der Ausgang 41 ist über eine Ausgangsleitung 42 mit einer Messfläche 43 des Druckabschneidungsventils 35 verbunden. Der an der Messfläche 43 wirkende Druck übt auf das Druckabschneidungsventil 35 eine hydraulische Kraft aus, die einer Druckabschneidungsventilfeder 44 entgegenwirkt. Die Druckabschneidungsventilfeder 44beaufschlagt das Druckabschneidungsventil 35 in Richtung seiner Ruheposition, in der die Steuerdruckleitung 26 mit der Speiseleitung 11 verbunden ist. Damit kann über die Druckabschneidungsventilfeder 44, die vorzugsweise einstellbar ausgeführt ist, ein Öffnungsdruck des Druckabschneidungsventils 35 eingestellt werden. Überschreitet also der Druck in einer der beiden Arbeitsleitungen 4 oder 5 den so eingestellten Grenzwert, so öffnet das Druckabschneidungsventil 35 und gibt eine durchströmbare Verbindung von der Steuerdruckleitung 26 zu dem Tankvolumen 10 frei.

Bei Auftreten kritisch hoher Drücke in der ersten Arbeitsleitung 4 oder der zweiten Arbeitsleitung 5 wird also dieser kritische Druck durch Bewegen eines Wechselventilschließelements 45 in dem Wechselventil 36 dem Druckabschneidungsventil 35 zugeführt. Die Steuerdruckleitung 26 wird über die Druckabschneidungsventileinheit 34 entspannt. Dementsprechend sinkt in dem mit der Steuerdruckleitung 26 verbundenen ersten bzw. zweiten Stelldruckraum 30 bzw. 31 der auf den Stellkolben 22 wirkende Stelldruck. Durch zwei in dem ersten Stelldruckraum 30 bzw. dem zweiten Stelldruckraum 31 angeordnete Zentrierfedern wird der Stellkolben 22 entgegen seiner ursprünglichen Auslenkung bewegt und somit das Fördervolumen der Hydropumpe 2 reduziert.

In 1 ist das Wechselventilschließelement 45 in einer mittleren Position dargestellt. In dieser mittleren Position ist einerseits eine durchströmbare Verbindung zwischen dem ersten Eingangsanschluß 39 und dem zweiten Eingangsanschluss 40 hergestellt, andererseits aber auch eine Verbindung der beiden Eingangsanschlüsse 39 und 40 mit dem Ausgang 41. Wird der Hydromotor 3, der z. B. als Konstantmotor ausgebildet ist, passiv gedreht, so wird das von ihm geförderte Druckmittel in dem kurzgeschlossenen hydraulischen Kreislauf gefördert. Das Druckmittel muss nicht durch die Hydropumpe 2 gefördert werden und ein Fahrzeug kann leicht abgeschleppt werden.

Ein Beispiel für eine konstruktive Ausführung der erfindungsgemäßen Druckabschneidungsventileinheit 34 ist in 2 dargestellt. Die Druckabschneidungsventileinheit 34 ist in axialer Anordnung des Druckabschneidungsventils 35 mit dem Wechselventil 36 dargestellt. Hierzu ist eine abgestufte Bohrung 51 in einem Ventilträger 52 ausgebildet. In die Bohrung 51 ist eine Ventilhülse 50 eingesetzt. Die Ventilhülse 50 ist ihrerseits mit einer axialen Ausnehmung versehen, in der ein Druckabschneidungsventilkolben 53 längsverschieblich angeordnet ist.

Weiterhin sind in der Ventilhülse 50 Steuerdruckeingangsöffnungen 55 und erste Steuerdruckausgangsöffnungen 56 ausgebildet. Bei eingesetzter Ventilhülse 50 verbinden die Steuerdruckeungangsöffnungen 55 die axiale Ausnehmung der Ventilhülse 50 mit der Speisezweigleitung 33. Die ersten Steuerdruckausgangsöffnungen 56 verbinden die axiale Ausnehmung der Ventilhülse 50 mit der Steuerdruckleitung 26. Die Steuerdruckleitung 26 und die Speisezweigleitung 33 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als gebohrte Kanäle in dem Ventilträger 52 ausgebildet.

Der Druckabschneidungsventilkolben 53 weist außerdem eine umlaufende Ausnehmung 54 auf. In der in der 2 dargestellten unteren Endposition des Druckabschneidungsventilkolbens 53 werden über den zwischen der umlaufenden Ausnehmung 54 und der Ventilhülse 50 ausgbildeten Abstand eine durchströmbare Verbindung zwischen den Steuerdruckeingangsöffnungen 55 und den ersten Steuerdruckausgangsöffnungen 56 hergestellt. In der dargestellten Ruheposition des Druckabschneidungsventils 35 ist damit die Speisezweigleitung 33 mit der Steuerdruckleitung 26 verbunden.

An dem in der 2 unteren Ende des Druckabschneidungsventilkolbens 53 ist ein radial reduzierter Abschnitt 57 ausgebildet. Zwischen dem radial reduzierten Abschnitt 57 und der Ventilhülse 50 entsteht damit ein weiterer Raum, der über Tankanschlussöffnungen 58 mit einem Tankanschlusskanal 60 in Verbindung steht. Wird der Druckabschneidungsventilkolben 53 aus der in der 2 dargestellten Ruheposition heraus bewegt, so gibt der radial reduzierte Abschnitt 57 des Druckabschneidungsventilkolbens 53 zweite Steuerdruckausgangsöffnungen 59 frei, so daß der Tankanschlusskanal 60 mit der Steuerdruckleitung 26 verbunden wird. Gleichzeitig werden die ersten Steuerdruckausgangsöffnungen 56 durch den nicht in der radialen Ausdehnung reduzierten Abschnitt des Druckabschneidungsventilkolbens 53 verschlossen. Damit wird die Steuerdruckleitung 26 in Richtung des Tankvolumens über den Tankanschlusskanal 60 entspannt.

An dem von dem radial reduzierten Abschnitt 57 abgewandten Ende des Druckabschneidungsventilkolbens 53 sitzt ein erstes Federlager 61 auf dem Druckabschneidungsventilkolben 53 auf. Ein baugleiches zweites Federlager ist in entgegengesetzter Richtung angeordnet und zwischen dem ersten Federlager 61 und dem zweiten Federlager 62 ist die Druckabschneidungsventilfeder 44 angeordnet. Die axiale Ausnehmung der Ventilhülse 50 ist in dem zur Außenseite des Ventilträgers 52 hingerichteten Bereich radial erweitert, so dass dieser erweiterte Bereich zusammen mit einer korrespondierenden Ausnehmung eines einschraubbaren Verschlusses 64 einen Federraum 63 ausbildet. Der einschraubbare Verschluss 64 liegt an der Stirnseite der Ventilhülse 50 an und fixiert diese in dem entsprechenden Abschnitt der Bohrung 51.

Durch eine Durchgangsöffnung 65, die in dem einschraubbaren Verschluss 64 ausgebildet ist, wird ein Gegenlager in Anlage mit dem zweiten Federlager 62 gebracht. Das Gegenlager ist z. B. als Gewindestift ausgeführt und in seiner axialen Position einstellbar, so dass die Federvorspannung der Druckabschneidungsventilfeder 44 frei eingestellt werden kann.

So kann durch Einstellen der Vorspannung der Druckabschneidungsventilfeder 44 der Öffnungsdruck des Druckabschneidungsventils 35 eingestellt werden. Um den Druckabschneidungsventilkolben 53 aus der in der 2 dargestellten Position heraus in die Position, in der die Steuerdruckleitung 26 in den Tankanschlusskanal 60 entspannt wird, zu bringen, ist ein Messkolben 67 vorgesehen.

Der Messkolben 67 ist im Ausführungsbeispiel im wesentlichen pilzförmig ausgebildet, wobei auf dem Kopf des Messkolbens 67 die Stirnseite des radial reduzierten Abschnitts 57 des Druckabschneidungsventilkolbens 53 aufliegt. Der Druckabschneidungsventilkolben 53 wird durch die Kraft der Druckabschneidungsventilfeder 44 in Anlage mit dem Messkolben 67 gehalten. Der pilzförmige Messkolben 67 durchdringt in einer von dem Druckabschneidungsventilkolben 53 abgewandten Richtung eine Messkolbenaufnahmebohrung 68. Die Messkolbenaufnahmebohrung 68 ist in der Ventilhülse 50 in axialer Richtung in Verlängerung zu der axialen Ausnehmung ausgebildet. An der aus der Messkolbenaufnahmebohrung 68 herausragenden Stirnseite des Messkolbens 67 ist eine Messfläche 69 ausgebildet. Diese Messfläche 69 ist entgegen der Kraft der Druckabschneidungsventilfeder 44 mit einer hydraulischen Kraft beaufschlagbar. Übersteigt die dort wirkende hydraulische Kraft die entgegengesetzt wirkende Kraft der Druckabschneidungsventilfeder 44, so wird der Druckabschneidungsventilkolben 53 aus der in 2 dargestellten Ruheposition in die bereits beschriebene aktive Position gebracht, in der der Tankanschlusskanal 60 mit der Steuerdruckleitung 26 verbunden ist.

Wie es bereits bei der Erläuterung der 1 beschrieben wurde, wird jeweils der höhere der in den Arbeitsleitungen 4 bzw. 5 herrschenden Drücke über ein Wechselventil 36 der Messfläche 69 zugeführt.

Hierzu ist die Bohrung 51 so tief in den Ventilträger 52 eingebracht, dass in Richtung des geschlossenen Endes der Bohrung 51 das Wechselventilschließelement 45 einsetzbar ist. Das Wechselventilschließelement 45 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Ventilkolben 45' ausgebildet. In dem Bereich der Bohrung 51, die sich unmittelbar an die Ventilhülse 50 anschließt, mündet die erste Eingangsleitung 37 aus. Die Ausmündung der ersten Eingangsleitung 37 in die Bohrung 51 entspricht dem ersten Eingang 39 in der 1.

In Richtung zu dem geschlossenen Ende der Bohrung 51 hin versetzt mündet weiterhin die zweite Eingangsleitung 38 in die Bohrung 51 aus. Der entsprechende Bereich der Ausmündung ist der zweite Eingangsanschluss 40.

Der Ventilkolben 45' ist in 2 in einer Position dargestellt, die er einnimmt, wenn der Druck in der ersten Eingangsleitung 37 höher ist als der Druck in der zweiten Eingangsleitung 38. Aufgrund der dort dargestellten axialen Position des Ventilkolbens 45' ist die erste Eingangsleitung 37 über den ersten Eingang 39 mit einem ersten Druckraum 73 verbunden. Der erste Druckraum 73 ist als radial gegenüber der Messkolbenaufnahmebohrung 68 erweiterter Bereich in die Ventilhülse 50 eingebracht und bildet gleichzeitig den Ausgang 41.

An dem gegenüberliegenden Ende des Wechselventilschließelements 45 sitzt der Ventilkolben 45' dagegen auf einem Dichtelement 72 auf. Der Ventilkolben 45' weist einen Führungsabschnitt 75 auf, mit dem der Ventilkolben 45' in der Bohrung 51 im Bereich zwischen der ersten Eingangsleitung 37 und der zweiten Eingangsleitung 38 geführt ist. Der Durchmesser des Führungsabschnitts 75 korrespondiert dabei mit dem Durchmesser der Bohrung 51 in diesem Bereich, so dass im Bereich des Führungsabschnitts 75 der Ventilkolben 45' dichtend mit der Bohrung 51 zusammenwirkt. Das als Ventilkolben 45' ausgebildete Wechselventilschließelement 45 weist als Verbindungskanal der zu beiden Seiten des Ventilkolbens 45' ausgebildeten Volumina eine axiale Bohrung 76 auf, die sich von einer Stirnseite des Wechselventilschließelements 45 zur anderen Stirnseite erstreckt. Damit ist in der dargestellten Position der erste Eingang 39 mit einem zweiten Druckraum 74 verbunden, der an dem geschlossenen Ende der Bohrung 51 ausgebildet ist. Dieser zweite Druckraum 74 ist jedoch wegen der Anlage des Wechselventilschließelements 45 an dem Dichtelement 72 nicht mit dem zweiten Eingang 40 verbunden.

In der dargestellten Position des Wechselventils 36 ist daher die Messfläche 69 ausschließlich mit dem Druck der ersten Arbeitsleitung 4 beaufschlagt, der dem ersten Druckraum 73 über die erste Eingangsleitung 37 zugeführt wird.

In dem Bereich des Führungsabschnitts 75 ist in den Ventilkolben 45' eine umlaufende Nut 71 eingebracht. Die umlaufende Nut 71 reduziert die radialen Abmessungen des Ventilkolbens 45' so, dass ein Gewindestift 70 als Arretierelement in die umlaufende Nut 71 eingreifen kann. Der Gewindestift 70 ist in eine Gewindebohrung 77 eingeschraubt, die sich zwischen dem ersten Eingangsanschluss 37 und dem zweiten Eingangsanschluss 38 in dem Ventilträger 52 befindet. Der Gewindestift 70 ist an seiner in Richtung des Wechselventilschließelements 45 gerichteten Seite angespitzt, so dass beim Einschrauben des Gewindestifts 70 der axial verschiebliche Ventilkolben 45' des Wechselventils 36 aus seiner in der 2 dargestellten Position heraus verschoben wird. Die Gewindebohrung wird zum Schutz vor Verschmutzung und um ein Austreten von Leckageöl zu verhindern durch einen geeigneten dichtenden Verschluss, beispielsweise eine Seal-Lock-Dichtmutter, verschlossen.

Die Breite der umlaufenden Nut 71 in axialer Richtung des Ventilkolbens 45' entspricht maximal etwa dem Durchmesser des Gewindestifts 70. Damit lässt sich bei voll eingeschraubtem Gewindestift 70 das Wechselventilschließelement 45 in einer exakt bestimmten mittleren Position arretieren.

3 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts III der 2. In der vergrößerten Darstellung ist zu erkennen, dass der Ventilkolben 45' ein erstes Ende 78 sowie ein zweites Ende 79 aufweist, die jeweils in ihrer radialen Abmessung gegenüber dem Führungsabschnitt 75 verringert sind. An dem Übergang von den Stirnseiten zu dem ersten Ende 78 bzw. dem zweiten Ende 79 ist jeweils eine Phase an dem Ventilkolben 45 ausgebildet. Durch diese Phase wird eine erste Dichtfläche 80 bzw. eine zweite Dichtfläche 81 an den beiden Enden des Ventilkolbens 45' ausgebildet. In der in der 2 dargestellten Position wirkt die zweite Dichtfläche 81 des Ventilkolbens 45' mit einer umlaufenden Kante des Dichtelements 72 dichtend zusammen und trennt so den zweiten Druckraum 74 von dem zweiten Eingangsanschluss 40.

Befindet sich dagegen der Ventilkolben 45' in seiner entgegengesetzten Endposition, so liegt die erste Dichtfläche 80 an einer entsprechenden, den ersten Druckraum 73 begrenzenden Kante der Ventilhülse 50 dichtend an. In diesem Fall hebt die zweite Dichtfläche 81 von dem Dichtelement 72 ab, so daß der zweite Eingangsanschluss 40 über die axiale Bohrung 76 des Ventilkolbens 45' mit dem ersten Druckraum 73 verbunden ist. Damit wirkt auf die Messfläche 69 des Messkolbens 67 die hydraulische Kraft aufgrund des in der zweiten Arbeitsleitung 5 herrschenden Drucks, der über die axiale Bohrung 76 in den ersten Druckraum 73 weitergeleitet wird. Beim Übergang von dem ersten Ende 78 in den Führungsabschnitt 75 bzw. von dem zweiten Ende 79 in den Führungsabschnitt 75 ist eine erste Fläche 82 bzw. eine zweite Fläche 83 ausgebildet.

Die erste Fläche 82 ist unabhängig von der Position des Ventilkolbens 45' mit dem Druck der ersten Eingangsleitung 37 beaufschlagt. Entsprechend ist die zweite Fläche 83ebenfalls unabhängig von der Position des Ventilkolbens 45' mit dem Druck der zweiten Eingangsleitung 38 beaufschlagt. Wegen der über die axiale Bohrung 76 miteinander verbundenen ersten und zweiten Druckräume 73 und 74 ist dagegen die übrige Stirnfläche des Wechselventilschließelements 45 jeweils mit dem Druck beaufschlagt, der auch die Meßfläche 69 beaufschlagt. Bei einem Druckwechsel in den Arbeitsleitungen und damit auch in der ersten Eingangsleitung 37 und in der zweiten Eingangsleitung 38 wird daher allein aufgrund des sich ändernden Druckgefälles der Ventilkolben 45' in die entgegengesetzte Endposition verschoben.

Wie es bereits zur 2 ausführlich erläutert wurde, kann das Wechselventilschließelement 45 auch über einen Gewindestift 70 in eine bestimmte, arretierbare Position gebracht werden. Diese arretierbare Position liegt zwischen den beiden möglichen Endstellungen des Wechselventilschließelements 45. Damit ist einerseits die erste Dichtfläche 80 und andererseits auch die zweite Dichtfläche 81 von ihrem jeweiligen Dichtsitz abgehoben. Über die axiale Bohrung 76 sind somit der erste Druckraum 73 und der zweite Druckraum 74 miteinander verbunden, wobei der erste Druckraum 73 auch mit der ersten Eingangsleitung 37 und der zweite Druckraum 74 auch mit der zweiten Eingangsleitung 38 in Verbindung steht. Durch das arretierte Wechselventilschließelement 45 sind damit die beiden Eingangsleitungen 37 und 38 und somit auch die beiden Arbeitsleitungen 4 und 5 miteinander kurzgeschlossen.

Um das Wechselventilschließelement 45 in diese arretierte Position bringen zu können, ist in bereits beschriebener Weise im Bereich des Führungsabschnitts 45 eine umlaufende Nut 71 ausgebildet. Beim Übergang der umlaufenden Nut 71 in den Führungsabschnitt 75 ist jeweils eine erste Fase 84 bzw. eine zweite Fase 85 an dem Ventilkolben 45' ausgebildet. Mittels der ersten Fase 84 und der zweiten Fase 85 werden die Kräfte reduziert, die erforderlich sind, um durch Einschrauben des Gewindestifts 70 das Wechselventilschließelement 45 axial zu verschieben. Die erste Fase 84 und die zweite Fase 85 bilden je eine Gleitfläche aus, welche sich ohne großen Kraftaufwand entlang der Mantelfläche des angespitzten Gewindestifts 70 verschieben läßt.

4 zeigt das Wechselventilschließelement 45 in der durch Einschrauben des Gewindestifts 70 erreichten arretierten Position. Es ist zu erkennen, dass die Breite der umlaufenden Nut 71 etwa so bemessen ist, daß sie höchstens gleich dem Durchmesser des Gewindestifts 70 ist. Damit ist bei voll eingeschraubtem Gewindestift 70 die axiale Position des Wechselventilschließelements 45 exakt bestimmt. In 4 ist gut zu erkennen, dass sowohl die erste Dichtfläche 80 als auch die zweite Dichtfläche 81 jeweils von ihrem Sitz an der Kante der Ventilhülse 50 bzw. der Kante des Dichtelements 72 abgehoben sind. Damit ist in der bereits beschriebenen Art und Weise eine Verbindung zwischen der ersten Eingangsleitung 37 und der zweiten Eingangsleitung 38 hergestellt.

Die freien Strömungsquerschnitte zwischen der ersten Dichtfläche 80 bzw. der zweiten Dichtfläche 81 sowie ihren entsprechenden Dichtsitzen müssen dabei so gewählt werden, dass die auftretende Strömung beim Abschleppen des Fahrzeugs praktisch ungehindert durchtreten kann.

Andererseits ist es auch möglich, durch Ausbilden einer gezielten Drosselung in diesem Bereich ein völlig freies Rollen des Fahrzeugs gezielt zu verhindern. Eine solche Drosselung kann beispielsweise auch durch Bemessen der axialen Bohrung 76 als Drosselstelle des Wechselventilschließelements 45 eingestellt werden. Soll eine Drosselung nicht erfolgen, so ist der Durchmesser entsprechend groß zu wählen.

Die Anordnung mit einem in axialer Verlängerung des Druckabschnedungsventils eingesetzten Wechselventil ist besonders vorteilhaft. Bei anderen baulichen Gegebenheiten kann jedoch eine andere Anordnung erforderlich sein, wenn beispielsweise die gegebene Bautiefe nicht ausreichend ist. Das Wechselventil kann dann auch versetzt zu dem Druckabschneidungsventil angeordnet werden. Die Verbindung des Ausgangs des Wechselventils erfolgt dann über einen in dem Ventilträger verlaufenden Kanal.

Statt der Anordnung in der Bohrung oder einer separaten Bohrung kann auch die Ventilhülse des Druckabschneidungsventils im unteren Bereich so ausgestaltet sein, dass sie das Wechselventilschließelement aufnehmen kann. In diesem Fall ergibt sich eine vereinfachte Montage, da die Druckabschneidungsventileinheit vormontiert werden und anschließend als Patrone in den Ventilträger eingesetzt werden kann.

Die erfindungsgemäße Ausführung einer Druckabschneidungsventileinheit ermöglicht in einfacher Weise das hydraulische Kurzschließen des Kreislaufs. Damit können z. B. die Hochdruckventile eines hydrostatischen Antriebs ohne Bypassfunktion eingeführt werden.


Anspruch[de]
Druckabschneidungsventileinheit mit einem Druckabschneidungsventil (35) und mit einem Wechselventil (36), das einen ersten Eingangsanschluss (39) und einen zweiten Eingangsanschluss (40) aufweist, die in Abhängigkeit von den an den Eingangsanschlüssen (39, 40) herrschenden Drücken mit einem Ausgang (41) verbindbar sind,

wobei das Wechselventil (36) ein Wechselventilschließelement (45, 45') aufweist, das in einer ersten Endposition den ersten Eingangsanschluss (39) mit dem Ausgang (41) verbindet und das in einer zweiten Endposition den zweiten Eingangsanschluss (40) mit dem Ausgang (41) verbindet, und wobei der Ausgang (41) mit einer Messfläche (43) des Druckabschneidungsventils (35) verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Wechselventilschließelement (45, 45') in einer zwischen den beiden Endpositionen befindlichen Stellung arretierbar ist und in dieser arretierten Position der erste Eingangsanschluss (39) mit dem zweiten Eingangsanschluss (40) verbunden ist.
Druckabschneidungsventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der arretierten Position der Ausgang (41) mit dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluss (39, 40) verbunden ist. Druckabschneidungsventileinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der arretierten Position der erste Eingangsanschluss (39) mit einem ersten Druckraum (73) verbunden ist und der zweite Eingangsanschluss (40) mit einem zweiten Druckraum (74) verbunden ist. Druckabschneidungsventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass des Wechselventilschließelement (45, 45') durch ein Arretierelement (70) mechanisch blockierbar ist. Druckabschneidungsventileinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierelement (70) als Gewindestift zum Eingreifen in eine Ausnehmung (71) des Wechselventilschließelements (45, 45') ausgebildet ist. Druckabschneidungsventileinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselventilschließelement (45, 45') als Ventilkolben (45') ausgebildet ist, an dem zum Zusammenwirken mit dem Arretierelement (70) eine umlaufende Nut (71) ausgebildet ist. Druckabschneidungsventileinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen in dem Ventilkolben (45') ausgebildeten Verbindungskanal (76) der erste Druckraum (73) mit dem zweiten Druckraum (74) verbunden ist. Druckabschneidungsventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselventilschließelement (45, 45') zum Ausbilden des Wechselventils (36) in einer ein Druckabschneidungsventil (35) aufnehmenden Bohrung (51) in axialer Verlängerung des Druckabschneidungsventils (35) angeordnet ist. Druckabschneidungsventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselventilschließelement (45, 45') zum Ausbilden des Wechselventils (36) in einer Ventilhülse (50) eines Druckabschneidungsventils (35) angeordnet ist. Hydraulischer Kreislauf mit einer ersten Arbeitsleitung (4) und einer zweiten Arbeitsleitung (5), wobei die erste Arbeitsleitung (4) mit einem ersten Eingangsanschluss (39) und die zweite Arbeitsleitung (5) mit einem zweiten Eingangsanschluss (40) eines Wechselventils (36) einer Druckabschneidungsventileinheit (34) verbunden ist, die ein Druckabschneidungsventil (35) umfasst,

wobei der erste Eingangsanschluss (39) oder der zweite Eingangsanschluss (40) in Abhängigkeit von den an den Eingangsanschlüssen (39, 40) herrschenden Drücken mit einem Ausgang (41) verbindbar sind,

und wobei das Wechselventil (36) ein Wechselventilschließelement (45, 45') aufweist, das in einer ersten Endposition den ersten Eingangsanschluss (39) mit dem Ausgang (41) verbindet und das in einer zweiten Endposition den zweiten Eingangsanschluss (40) mit dem Ausgang (41) verbindet,

und wobei der Ausgang (41) mit einer Messfläche (43) des Druckabschneidungsventils (35) verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Wechselventilschließelement (45, 45') in einer zwischen den beiden Endpositionen befindlichen Stellung arretierbar ist und in dieser arretierten Position der erste Eingangsanschluss (39) mit dem zweiten Eingangsanschluss (40) verbunden ist.






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