DE3347473A1

DE3347473A1 - Hydraulic control valve with integrated priority valve

Info

Publication number: DE3347473A1
Application number: DE19833347473
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl.-Ing. Muncke; Kurt 8770 Lohr Wittich
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1983-12-29
Filing date: 1983-12-29
Publication date: 1985-07-11
Also published as: DE3347473C2

Abstract

Disclosed is a hydraulic control valve with integrated priority valve for a pressure-regulated or load-compensated system which comprises a pressure balance, a reversing valve and a pilot valve. It serves to regulate a supply by a pressure-medium source of permanent consumers and of an accumulator, to which priority consumers are attached, in such a way that the pressure in the accumulator is constantly within a certain predetermined range and does not fall below its minimum value. The reversing valve is here arranged in a control line leading from the pilot valve to the pressure balance and can switch the permanent consumers on or off by random actuation. Here, the useful volumetric flow to the permanent consumers passes merely through the pressure balance, and the latter is dimensioned for this useful volumetric flow. In the process, the reversing valve controls the pressure balance in such a way that, in accordance with its control pressure, either pump pressure is applied to the pressure balance, this being synonymous with switched-off permanent consumers, or a certain pressure determined by the pilot valve is applied to the pressure balance, which pressure brings about a throttling or even complete blocking of the connection to the permanent consumers. This certain pressure is established by the pilot valve, to which accumulator pressure is applied, in such a way that throttling occurs which increases the pump pressure to the respective accumulator pressure so that the latter can be charged. Upon reaching the ... Original abstract incomplete.

Description

Hydraulisches Schaltventil mit integriertem Vorrang- Hydraulic switching valve with integrated priority

ventil Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Schaltventil gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1. valve The invention relates to a hydraulic switching valve according to the preamble of claim 1.

In druckgeregelten oder lastkompensierten hydraulischen Systemen wird häufig eine große Zahl von Verbrauchern von einer Druckmittelquelle wie einer Pumpe versorgt. BeiiiBe'trieb von Konståntmotoren bzw. Dauerverbrauchern ist häufig die vorrangige Versorgung anderer Verbraucher, wie beispielsweise im Mobilbereich die Versorgung von Lenkung und Bremse, sicherzustellen. Diese sind hierbei mit einem Speicher verbunden, dessen Druck einen gewissen Wert nichtuntereiten darf und der daher vorrangig vor anderen Zusatzverbrauchern mit Druckmittel versorgt werden muß. Dies wird beispielsweise durch ein hydraulisches Schaltventil erreicht, wie es in der DE-OS 30 34 467 beschrieben ist. Hierbei wird durch ein Vorsteuerventil der im Speicher herrschende Druck erfaßt und je nach Höhe des ermittelten Werts ein unterschiedlicher Druck an eine Druckwaage angelegt, die eine Verbindung der Pumpe zu den Zusatzverbrauchern geöffnet halten oder über drosselnde Zwischenstellungen verschließen kann. Die Menge es Druckmittelstroms, die zum Speicher fließt, wird hierbei durch eine Mengenteilerblende bestimmt. In einer von der Druckwaage weg- und zu den Zusatzverbrauchern hinführenden Leitung, die diese mit Druckmittel versorgt, ist ein Umschaltventil angeordnet, über das die Zusatzverbraucher willkürlich zu- oder abgeschaltet werden können. Der in dieser Leitung geführte Druckmittelstrom wird, wie erwähnt, über das Vorsteuerventil und die von diesem beeinflußte Druckwaage in Abhängigkeit von dem im Speicher herrschenden Drucks geregelt. Bei dieser Schaltanordnung werden sowohl die Druckwaage als auch das Umschaltventil vom jeweils erforderlichen Nutzvolumenstrom des Druckmittels durchflossen und müssen daher für diesen dimensioniert sein.In pressure-regulated or load-compensated hydraulic systems, often a large number of consumers from a pressure medium source such as a pump provided. When it comes to driving constant motors or permanent consumers, this is often the case Priority supply to other consumers, such as in the mobile sector Supply of steering and brakes to ensure. These are here with a Connected storage tank, the pressure of which must not fall below a certain value and the therefore, priority must be given to supplying pressure medium before other additional consumers. This is achieved, for example, by a hydraulic switching valve, as shown in DE-OS 30 34 467 is described. In this case, the The pressure prevailing in the memory is detected and depending on the level of the value determined different pressure applied to a pressure compensator that connects keep the pump open to the additional consumers or via throttling intermediate positions can close. The amount of pressure medium that flows to the reservoir is determined by a flow divider orifice. In one of the and the line leading to the additional consumers, which supplies them with pressure medium, a switching valve is arranged, via which the additional consumers can be arbitrarily or can be switched off. The flow of pressure medium conducted in this line is, as mentioned, via the pilot valve and the pressure compensator influenced by it regulated as a function of the pressure prevailing in the storage tank. With this switching arrangement Both the pressure compensator and the switchover valve are relieved of the required Usable volume flow of the pressure medium flows through and must therefore be dimensioned for this be.

Dies führt, abgesehen vom großen Platzbedarf, insbesondere zu hohen Leistungsverlusten.Apart from the large space requirement, this leads in particular to high Performance losses.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Schaltventil zu schaffen, das raumsparend baut und dessen Leistungsverluste gering sind.The invention is based on the object of a hydraulic switching valve to create that is space-saving and whose performance losses are low.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features in the characterizing part Part of claim 1 solved.

Durch die Anordnung des Umschaltventils in der Steuerleitung zwischen Vorsteuerventil und Druckwaage wird erreicht, daß dieses nicht vom Nutzvolumenstrom durchsetzt wird. Es beeinflußt vielmehr die Druckwaage und steuert somit die von dieser geregelte Verbindung zu den Zusatzverbrauchern.Due to the arrangement of the switching valve in the control line between The pilot valve and pressure compensator ensure that this is not affected by the useful volume flow is enforced. Rather, it influences the pressure compensator and thus controls the this regulated connection to the additional consumers.

Aufgrund dieser Anordnung muß lediglich die Druckwaage für den zu den Dauer- bzw. Zusatzverbrauchern gehenden Nutzvolumenstrom dimensioniert sein.Because of this arrangement, only the pressure compensator for the to the useful volume flow going to the permanent or additional consumers.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Durch die Schaltungsanordnung gemäß den Ansprüchen 2 und 3 wird erreicht, daß die Druckwaage bei zugeschalteten Dauerverbrauchern die Verbindung zu diesen entweder voll öffnet und somit die Pumpe auf deren Lastdruck hält, oder daß sie die Pumpe auf den jeweiligen aktuellen Speicherdruck androsselt, je nachdem ob dieser'gerade aufgeladen wird oder nicht. Eine Aufteilung des von der Pumpe geförderten Druckmittelstrom zwischen dem Speicher und den Zusatzverbrauchern erfolgt dabei entsprechend der Auslegung einer Mengenteilerblende.Advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims marked. The circuit arrangement according to claims 2 and 3 is achieved that the pressure compensator with switched on permanent consumers the connection to these either fully opens and thus keeps the pump at its load pressure, or that it throttles the pump to the respective current storage pressure, depending on the situation whether this is being charged or not. A breakdown of the conveyed by the pump Pressure medium flow between the memory and the additional consumers takes place according to the design of a flow divider orifice.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand schematischer Zeichnungen ausführlich erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild für die erfindungsgemäße Anordnung bei druckgeregelten Systemen, und Fi.g 2 eine Erweiterung des Blockschaltbilds gemäß Fig. 1 wenn ein lastkompensiertes System vorliegt.Embodiments of the invention are shown schematically below with reference to Drawings explained in detail. 1 shows a block diagram for the Arrangement according to the invention in pressure-regulated systems, and FIG. 2 an extension of the block diagram according to FIG. 1 when a load-compensated system is present.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild für ein druckgeregeltes System gezeigt, bei dem eine Pumpe 1 jeweils den zum Aufladen eines Speichers bzw. zur Versorgung der Dauerverbraucher erforderlichen Druck liefert. Leitungen, die Nutzvolumenstrom fördern, sind hierbei in durchgezogener Linie dargestellt, während Steuerleitungen gestrichelt gezeichnet sind. Eine schematisch dargestellte Druckwaage 10 ist durch einen Kolben 11 in einen Druckwaagenraum 12 mit einer Druckfeder 13 und einen Druckwaagenringraum 14 unterteilt, in den eine von der Pumpe 1 kommende Leitung 30a führt, die durch eine Stirnseite des im Durchmesser kleineren Abschnitts des Kolbens in Abhängigkeit von dessen Lage verschlossen werden kann. Aus dem Druckwaagenringraum führt eine Speiseleitung für die Dauer- bzw. Zusatzverbraucher weg. Ein schematisch dargestelltes Vorsteuerventil 20 hat einen Vorsteuerkolben 21 mit drei Steuerkolbenabschnitten 21a, 21b, 21c, die zwei Druckräume 22a und 22b ausbilden.In Fig. 2 a block diagram for a pressure-regulated system is shown, in which a pump 1 is used for charging a storage tank or for supplying it the permanent consumer supplies the necessary pressure. Lines, the useful volume flow promote are shown here in solid lines, while control lines are drawn in dashed lines. A pressure compensator 10 shown schematically is through a piston 11 in a pressure compensator space 12 with a compression spring 13 and a pressure compensator annulus 14 divided into which a line 30a coming from the pump 1 leads through an end face of the smaller diameter portion of the piston as a function can be closed by its location. Leads out of the pressure compensator annulus one Feed line for the permanent or additional consumers away. A schematically shown Pilot valve 20 has a pilot piston 21 with three control piston sections 21a, 21b, 21c, which form two pressure spaces 22a and 22b.

Eine Stirnseite des Vorsteuerkolbens ist durch eine von einer Speicherleitung 31 stromab eines Rückschlagventils 2 abzweigende Leitung 32 mit dem jeweiligen Speicherdruck beaufschlagt, während die andere Stirnseite des Vorsteuerkolbens federbelastet ist. Ein Umschaltventil 25 ist beispielsweise als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet und willkürlich zwischen zwei Schaltstellungen A und B schaltbar. Die Betätigung kann elektromagnetisch oder auf andere Arten erfolgen. Das Umschaltventil hat einen Ausgang 26, der durch eine Leitung 33 mit dem Druckwaagenraum 12 verbunden ist.One end of the pilot piston is through one of an accumulator line 31 downstream of a check valve 2 branching line 32 with the respective accumulator pressure applied, while the other end face of the pilot piston is spring-loaded. A changeover valve 25 is designed, for example, as a 3/2-way valve and is arbitrary switchable between two switch positions A and B. The actuation can be electromagnetic or in other ways. The switching valve has an outlet 26, which through a line 33 is connected to the pressure compensator chamber 12.

Ferner weist es zwei Eingänge 27a und 27b auf, von denen einer (27a) an eine Leitung 34, die stromauf einer Mengenteilerblende 3 von einer mit der Leitung 30a verbundenen Pumpenleitung 30b abzweigt, angeschlossen. ist, während der andere (27b) an einer Leitung 35 anliegt, die zum Vorsteuerventil 20 führt und je nach der Stellung dessen Vorsteuerkolbens mit einem der beiden Druckräume 22a und 22b verbunden ist. In einem bestimmten Stellungsbereich des Vorsteuerkolbens ist die Leitung 34 jedoch mit keinem der beiden Druckräume verbunden; sie unterliegt hierbei dem Druck desjenigen Druckraums, mit dem sie zuletzt verbunden war. Der Druckraum 22a des Vorsteuerventils ist durch eine Leitung 36, die stromab der Mengenteilerblende 3 und stromauf des Rückschlagventils 2 von der zum Speicher führenden Pumpenleitung 30b abzweigt, mit dem jeweiligen in dieser Leitung herrschenden Druck beaufschlagt, während der Druckraum 22b mit einem Vorratsbehälter 4 für das Druckmittel verbunden ist und somit dessen konstanten Druck hat.It also has two inputs 27a and 27b, one of which (27a) to a line 34 upstream of a flow divider 3 from one to the line 30a connected pump line 30b branches off, connected. is while the other (27b) is applied to a line 35 which leads to the pilot valve 20 and depending on the position of its pilot piston with one of the two pressure chambers 22a and 22b connected is. In a certain position range of the pilot piston, the However, line 34 is not connected to either of the two pressure chambers; it is subject to this the pressure of the pressure chamber with which it was last connected. The printing room 22a of the pilot valve is through a line 36, which is downstream of the flow divider orifice 3 and upstream of the check valve 2 from the pump line leading to the storage tank 30b branches off, subjected to the respective pressure prevailing in this line, while the pressure chamber 22b is connected to a storage container 4 for the pressure medium and thus has its constant pressure.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung wird nachstehend beschrieben.The operation of this arrangement is described below.

Falls sich das Umschaltventil in der Schaltstellung A befindet, in der der Eingang 27a mit dem Ausgang 26 verbunden ist, liegt auf beiden Seiten des Kolbens 11 der Druckwaage 10 der gleiche Druck, nämlich Pumpendruck an; der Kolben befindet sich aufgrund der Feder 13 in seiner in der Figur tiefsten Stellung und verschließt dadurch die Verbindung zwischen der Pumpe und den Dauerverbrauchern vollständig, die somit abgeschlatet sind. Der Speicher wird über die Pumpenleitung 3Db und das Rückschlagventil 2, das eine Strömung des Druckmittels nur in einer Richtung in den Speicher zuläßt, aufgeladen, bis der Abregeldruck der Pumpe erreicht ist. Wenn das Umschaltventil die Schaltstellung B einnimmt und der Druck im Speicher innerhalb des zulässigen Bereichs liegt, d. h. ausreichend ist, befindet sich der Vorsteuerkolben 21 in seinen oberen Stellungsbereich, so daß der Druckwaagenraum 12 über den Druckraum 22b, Leitung 35, Eingang 27b und Ausgang 26 des Umschaltventils, sowie Leitung 33 mit dem Vorratsbehälter 4 verbunden ist und somit niedrigen Druck hat. Der Pumpendruck in Leitung 30a kann somit den Kolben 11 der Druckwaage entgegen der Kraft der Feder 13 nach oben verschieben, wodurch die Verbindung zu den Dauer verbrauchern geöffnet ist und diese somit zugeschaltet sind. Der Pumpendruck entspricht hierbei dem Lastdruck des Dauerverbrauchers, beispielsw.eise eines Konstantmotors. Mit sinkendem Speicherdruck wandert der Vorsteuerkolben 21 nach unten und bringt bei Unterschreiten des Minimaldrucks den Druckraum 22a mit Leitung 35 und somit den Druckwaagenraum 12 in Verbindung, dessen Druck ansteigt, wodurch der Kolben 11 nach unten bewegt wird und die Verbindung zum Zusatzverbraucher drosselt. Dementsprechend steigt der Pumpendruck an, was aufgrund der Verbindung des Druckraums 22a mit der Pumpenleitung 30b durch die Leitung 36 eine weitere Drosselung zur Folge hat. Dies bedeutet, daß die Druckwaage die Pumpe auf den jeweiligen Speicherdruck androsselt und diese somit über die Mengenteilerblende 3, die als Düse ausgebildet ist, den Speicher mit Druckmittel versorgt. Die Größe der Düse bestimmt hierbei die zum Speicher fließende Vorzugsmenge an Drucköl; mit der Restmenge wird die Versorgung des Dauerverbrauchers sichergestellt.If the switching valve is in switching position A, in the input 27a is connected to the output 26, lies on both sides of the Piston 11 of pressure compensator 10 has the same pressure, namely pump pressure; The piston is due to the spring 13 in its lowest position in the figure and thereby closes the connection between the pump and the permanent consumers completely, which are thus shut off. The storage tank is via the pump line 3Db and the check valve 2, the flow of the pressure medium only in one Direction in the memory allows, charged until the pressure limit of the pump is reached is. When the switching valve is in switching position B and the pressure in the accumulator is within the allowable range; d. H. is sufficient, the Pilot piston 21 in its upper position range, so that the pressure compensator chamber 12 via the pressure chamber 22b, line 35, input 27b and output 26 of the switching valve, and line 33 is connected to the storage container 4 and thus low pressure Has. The pump pressure in line 30a can thus counteract the piston 11 of the pressure compensator the force of the spring 13 move upwards, making the connection to the duration consumers is open and they are therefore connected. The pump pressure corresponds to here the load pressure of the permanent consumer, e.g. a constant motor. As the accumulator pressure falls, the pilot piston 21 moves downwards and brings it if the pressure falls below the minimum pressure, the pressure chamber 22a with line 35 and thus the pressure compensator chamber 12 in connection, the pressure of which increases, whereby the piston 11 is moved down and the connection to the additional consumer throttles. Accordingly the pump pressure increases, which is due to the connection of the pressure chamber 22a with the Pump line 30b through line 36 results in a further throttling. this means that the pressure compensator throttles the pump to the respective accumulator pressure and thus this Via the flow divider orifice 3, which is designed as a nozzle is, the memory is supplied with pressure medium. The size of the nozzle determines this the preferred amount of pressurized oil flowing to the reservoir; with the remaining amount the supply of the permanent consumer ensured.

Bei lastkompensierten Systemen wird eine Anordnung gemäß des Blockschaltbilds in Fig. 2 verwendet, das hinsichtlich desjenigen in Fig. 1 erweitert ist, so daß eine Erklärung für diese zusätzlichen Maßnahmen genügt.In the case of load-compensated systems, an arrangement according to the block diagram used in Fig. 2, which is expanded with respect to that in Fig. 1, so that an explanation for these additional measures is sufficient.

Die Pumpe 1 wird hierbei durch eine Schalteinheit 40 gesteuert, die durch die Drücke einer Leitung 37, die von der Leitung 35 abzweigt, und einer Leitung 38, die von der Verbraucherspeiseleitung wegführt, betätigt wird. Bei Erreichen des Speichermaximaldrucks wird durch den Vorsteuerkolben des Vorsteuerventils die Leitung 35 mit Vorratsbehälterniveau verbunden, so daß die Pumpe auf den Standby-Druck zurückschwenkt. Durch die Verbindung mit der zu den Dauerverbrauchern führenden Speiseleitung steuert die Schalteinheit 40 den jeweiligen, diesen Verbrauchern entsprechenden Lastdruck der Pumpe.The pump 1 is controlled by a switching unit 40 which by the pressures of a line 37, which branches off from the line 35, and a line 38, which leads away from the consumer feed line, is actuated. Upon reaching of the maximum storage pressure is determined by the pilot piston of the pilot valve Line 35 connected to the reservoir level, so that the pump on the standby pressure swings back. Through the connection with the leading to permanent consumers The switching unit 40 controls the feed line for the respective consumers corresponding to these consumers Load pressure of the pump.

Offenbart ist ein hydraulisches Schaltventil mit integriertem Vorrangventil für ein druckgeregeltes bzw. lastkompensiertes System, das eine Druckwaage, ein Umschaltventil sowie ein Vorsteuerventil umfaßt. Es dient dazu, eine Versorgung durch eine Druckmittelquelle von Dauerverbrauchern und von einem Speicher, an dem vorrangige Verbraucher angeschlossen sind, so zu regeln, daß sich er Druck im Speicher ständig innerhalb eines gewissen vorgegebenen Bereichs befindet und seinen Minimalwert nicht unterschreitet.A hydraulic switching valve with an integrated priority valve is disclosed for a pressure-regulated or load-compensated system, a pressure compensator Reversing valve and a pilot valve includes. It serves to provide a supply by a pressure medium source from permanent consumers and from a memory to which Priority consumers are connected to regulate so that there is pressure in the memory is constantly within a certain predetermined range and its minimum value does not fall below.

Das Unschaltventil ist hierbei in einer vom Vorsteuerventil zur Druckwaage führenden Steuerleitung angeordnet und kann durch willkürliche Betätigung die Dauerverbraucher zu- oder abschalten. Hierbei ist lediglich die Druckwaage vom Nutzvolumenstrom zu den Dauerverbrauchern durchströmt und für diesen dimensioniert. Das Umschaltventil steuert hierbei die Druckwaage so, daß entsprechend seiner Schaltstellung an dieser entweder Pumpendruck anliegt, wobei dies gleichbedeutend mit abgeschalteten Dauerverbrauchern ist, oder daß an der Druckwaage ein durch das Vorsteuerventil bestimmter Druck anliegt, der eine Drosselung oder sogar vollständige Sperrungen der Verbindung zu den Dauerverbrauchern bewirkt. Dieser bestimmte Druck wird durch das Vorsteuerventil, an dem Speicherdruck anliegt, so festgelegt, daß sich eine Drosselung einstellt, die den Pumpendruck auf den jeweiligen Speicherdruck steigert, so daß dieser aufgeladen werden kann. Bei Erreichen des Druckmaximums im Speicher wird die Steuerleitung durch das Vorsteuerventil mit dem Niveau des Vorratsbehälters verbunden, so daß der Druck in der Druckwaage abfällt und die Verbindung zu den Dauerverbrauchern wieder vollständig geöffnet ist.The shift valve is here in one of the pilot valve to the pressure compensator leading control line and can by arbitrary actuation the permanent consumer switch on or off. Here is only the pressure compensator of the useful volume flow flows through to the permanent consumers and dimensioned for them. The switching valve controls the pressure compensator so that according to its switching position on this either pump pressure is applied, this being synonymous with switched off permanent consumers or that a pressure determined by the pilot valve is applied to the pressure compensator, the throttling or even complete blocking of the connection to the permanent consumers causes. This specific pressure is generated by the pilot valve, at the accumulator pressure is applied, determined so that a throttling is set that the pump pressure increases to the respective accumulator pressure so that it can be charged. When the maximum pressure is reached in the accumulator, the control line is passed through the pilot valve connected to the level of the reservoir, so that the pressure in the pressure compensator falls off and the connection to the permanent consumers is fully opened again is.

Claims

Claims Clj) Hydraulic switching valve with integrated Priority valve for the automatic control of a pressure medium source preferably with a memory or with permanent consumers, with a pressure compensator, with a pilot valve that influences the pressure compensator through a control line, which in turn controls the connection between the pressure medium source and permanent consumers, and with an arbitrarily actuated switch valve that the permanent consumer switched on or off, characterized in that the switching valve (25) in the Control line (33, 35) arranged between pilot valve (20) and pressure compensator (10) is.

2. Hydraulic switching valve according to claim 1, characterized in that that the switching valve (25) is a 3/2-way valve and either to the pressure compensator (10) Pump pressure or the pressure of the control line connected to the pilot valve (20) (33, 35), depending on the position of a pilot piston (21) of the pilot valve the pressure of one of two pressure chambers (22a, 22b) of the pilot valve is subject.

3. Hydraulic switching valve according to claim 2, characterized in that that the one pressure chamber (22b) of the pilot valve with a reservoir (4) is connected, and that the other pressure chamber (22a) with one for charging the memory serving pump line (30b) is connected.