PRESSURE RELIEF AND FLOW CONTROL VALVE

Abstract: 1. A pressure relief and flow control valve (14) for a hydrostatic gear having a sliding piston (19) which is displaceable in sealing manner in a bore (18) against the force of a spring (26), and which has a longitudinal bore (22) which opens at the inlet side and is provided with a throttle constriction (23), and which opens into a cross bore (24), where in said bore (18) there are arranged an annular groove (30), which is connected to a discharge cross bore (31), and at least one stop (29) for an end position of the sliding piston (19), characterised in that the cross bore (24) in the sliding piston (19) is completely closed off by the wall of the bore (18) in the end position of said sliding piston (19) and the sliding piston (19) is displaceable against the force of the spring (26) to such an extent that, also in the position of furthest displacement against the force of the spring (26), the cross bore (24) in the sliding piston (19) is covered by the wall of the bore (18) on the other side of the annular slot (30) ; and that in this position of the sliding piston (19), a connection (33, 34, 35 and 43, 34, 35) is present between the longitudinal bore (22) and the closed space (36) which contains the spring (26).

Description: Hydrostatisches Getriebe und Ausspeiseeinrichtung zu diesem Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Getriebe mit einer Pumpe und mit (mindestens) einem Motor und mit einem an die beiden Anschluss leitungen des Motors angeschlossenen, von der jeweils höheren Druck führenden der beiden Anschlussleitungen gesteuerten 3/3-Wegeventil, das die den jeweils niedrigeren Druck führende Anschlussleitung über eine Drosselstelle mit einem weiteren, eine Druckbegrenzungsfunktion ausübenden Ventil verbindet, das somit als Ausspeiseventil vorgesehen ist. Das durch dieses Ventil austretende Arbeitsmedium wird in vielen Fällen durch den Innenraum des Gehäuses geleitet, um diesen zu spülen, um auf diese Weise eine Überhitzung länger in diesem verbleibenden Arbeitsmedium zu verhindern. Bei hydrostatischen Getrieben mit geschlossenem Kreislauf und einer Einspeisung in den geschlossenen Kreislauf ist in der jeweils den niedrigen Druck führenden Leitung des geschlossenen Kreislaufes zumindest in der Nähe der Einmündung der Speiseleitung der durch ein Druckbegrenzungsventil begrenzte Speisedruck vorhanden. Bei Getrieben in aufgelöster Bauform mit längeren Leitungen können sich durch die Strömungsverhältnisse und Strömungswiderstände jedoch zeitweilig an von der Einspeisungsstelle entfernten Stellen, insbesondere in der Nähe des Hydromotors, auch höhere Drücke ergeben. Ist das Ausspeiseventil ein normales Druckbegrenzungsventil, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil, das hinter einer Drosselstelle angeordnet ist, so tritt durch dieses bei dem vorgegebenen Druck ein bestimmter Arbeitsmediumstrom aus. Eine solche Anordnung mit einem Druckbegrenzungsventil an der Speiseleitung wird üblicherweise gewählt. In ganz speziellen Fällen, insbesondere bei Kompaktgetrieben mit kurzen Leitungen zwischen Pumpe und Motor, erscheint es auch möglich, nur ein Ausspeiseventil am Motor vorzusehen, welches die Druckbegrenzung auf der Niederdruckseite bewirkt und auf ein gesondertes Druckbegrenzungsventil hinter der Speisepumpe zu verzichten. Selbst dann aber kann auf der Niederdruckseite im Normalfall nicht ein unzulässig hoher Druck entstehen. Allerdings treten in bestimmten Betriebszuständen extrem kleine Drücke auf, insbesondere dann, wenn die Primär-Energiequelle mit geringer Drehzahl läuft und somit die Speisepumpe mit geringer Drehzahl angetrieben wird, andererseits die Getriebepumpe aber gegen hohen Druck fördert, so dass im Getriebe relativ hohe Leckverluste auftreten. Nur bei Hintereinanderschaltung von mehreren Hydromotoren können in beiden Anschlussleitungen eines der in Strömungsrichtung vorderen Hydromotoren gleichzeitig höhere Drücke auftreten, wobei dann der jeweilige Hydromotor auf dieses Druckniveau abgestimmt sein muss. Bei einem im offenen Kreislauf arbeitenden hydrostatischen Getriebe können auf beiden Seiten des Hydromotors, das heisst in beiden Anschlussleitungen des Hydromotors, gleichzeitig relativ hohe Drücke auftreten, beispielsweise dann, wenn der Motor an die Pumpe über ein Umsteuerventil angeschlossen ist, durch das die Durchströmungsrichtung und damit die Drehrichtung des Motors bestimmt wird. Dann ist es möglich, dass beim Umsteuern während einer zum Erzielen hinreichend geringer Leckverluste erforderlichen Überschneidungsphase sowohl in der einen Anschlussleitung der Pumpendruck ansteht als auch in der anderen Anschlussleitung ein Staudruck durch die Drosselung in dem Umsteuerventil ansteht. Das gleiche kann entstehen, wenn durch Drosselung in der Abfluss leitung gebremst werden soll. Ist das Ausspeiseventil ein mormales Druckbegrenzungsventil, so steigt der durch das Druckbegrenzungsventil austretende Strom mit zunehmendem, in der Niederdruckleitung anstehendem Druck an. Fliesst der durch das Ausspeiseventil austretende Strom in den Innenraum des Gehäuses des Hydromotors, kann in diesem durch einen zu grossen durchfliessenden Strom bei nicht hinreichend dimensionierter oder zu langer Abfluss leitung ein unzulässig hoher Druck entstehen, der insbesondere die Dichtungen am Gehäuse in unzulässiger Weise belastet, insbesondere die Dichtung an der Abtriebswelle. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausspeiseeinrichtung zu schaffen, die bei Erreichen eines be stimmten vorgegebenen Druckes in der den niederen Druck führenden Anschlussleitung des Hydromotors einen Auslass öffnet, aber gleichzeitig verhindert, dass ein unzulässig hoher Strom aus der Anschlussleitung des Motors durch die Ausspeiseeinrichtung abgelassen wird. Bei einem hydrostatischen Getriebe, bei dem der Ausspeisestrom durch den Innenraum des Gehäuses des Hydromotors geführt wird, ist dabei ein Ziel der Erfindung, zu vermeiden, dass durch einen unzulässig hohen Aus speisestrom im Innenraum des Gehäuses ein unzulässig hoher Druck entsteht. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine Ausspeiseeinrichtung zu schaffen, die sowohl bei im geschlossenen Kreislauf arbeitenden hydrostatischen Getrieben als auch bei im offenen Kreislauf arbeitenden hydrostatischen Getrieben in allen Betriebszuständen die Ansprüche erfüllt. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, das Ausspeiseventil so zu gestalten, dass es nicht grösser ist als die bisher üblichen Ausspeisedruckbegrenzungsventile, so dass es anstelle eines solchen in den bisher üblichen Anschluss eingeschraubt werden kann. Die Aufgabe wird gemäss der Erfindung gelöst durch ein Ausspeiseventil, welches bis zu einem bestimmten Druck in der Niederdruckleitung bzw. daraus resultierend bis zu einem bestimmten Ausspeisestrom als Überdruckventil wirkt, bei Überschreiten eines vorbestimmten Wertes des Druckes bzw. des durchtretenden Stromes jedoch bei weiterem Ansteigen des Druckes als Strombegrenzer wirkt mit der Folge, dass nur ein annähern konstanter Strom ausgelassen wird, nämlich ein Strom, der etwas unter dem höchstzulässigen Strom bleibt, der beispielsweise den Innenraum des Gehäuses durchströmen darf. Die Aufgabe wird also durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Mittel gelöst. Damit wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst, nämlich eine Ausspeiseeinrichtung geschaffen, die unabhängig vom Ausspeisedruck arbeitet und nicht mehr als einen maximal zulässigen Ausspeisestrom zulässt. Im Gegensatz zu der bisher bekannten Drossel-Druckbegrenzungsventil-Kombination wird gemäss der Erfindung eine Druckbegrenzungsventil-Stromregler-Kombination verwendet, wobei die gleichen Teile nacheinander zunächst die Druckbegrenzungsfunktion und bei steigendem Druck und daraus resultierenden steigendem Strom die Stromreglerfunktion übernehmen. Das Druckbegrenzungsventil hat den weiteren Vorteil, dass infolge der Überdruckventilfunktion das Ventil vollkommen geschlossen bleibt, solange der vorbestimmte Grenzdruck nicht erreicht wird, so dass also dann, wenn auf der Niederdruckseite beispielsweise bei sehr geringer Antriebsdrehzahl der Speisepumpe der Druck sehr stark absinkt, nicht durch dieses Ventil noch ein Teilstrom abgelassen wird, sondern der durch die Speisepumpe geförderte Strom ohne Verluste durch dieses Ventil im Kreislauf bleibt. Im Anspruch 2 ist eine zweckmässige Ausgestaltung eines Ventils einer solchen Ausspeiseeinrichtung gemäss der Erfindung angegeben. In den folgenden Ansprüchen sind zweckmässige Weiterausgestaltungsformen dazu angegeben. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Figur 1 zeigt ein Schaltschema zu einem hydrostati schen Getriebe; Figur 2 zeigt ein Ausspeiseventil gemäss der Erfindung; Figur 3 zeigt eine Abwicklung des Umfanges des Schie berkolbens gemäss Figur 2. Figur 4 zeigt eine Abwicklung eines Schieberkolbens einer abgewandelten Ausgestaltungsform. Die Getriebepumpe 1 saugt aus einem Tank 2 an und fördert in eine Druckleitung 3, die zu einem Zweistellungs-4 Wegeventil 4 führt.Der zweite Anschluss 5 dieses Ventils 4 führt ebenfalls zu dem Tank 2. Der dritte Anschluss führt zu der Anschlussleitung 6 des Hydromotors 8 und der vierte Anschluss führt zu der Anschlussleitung 7 des Hydromotors 8. An die Anschlussleitung 6 ist eine Ausspeiseleitung 9 angeschlossen und an die Anschlussleitung 7 ist eine Ausspeiseleitung 10 angeschlossen. Diese beiden Ausspeiseleitungen 9 und 10 sind an das 3-Wege-3--SteIIungsven#il#11 angeschlossen. Von jeder der beiden Ausspeiseleitungen 9 und 10 führt eine Steuerleitung 12 zu dem Wegeventil# 11, so dass dieses von der jeweils den höheren Druck führenden der beiden Anschlussleitungen 9 und 10 gesteuert wird und zwar derart, dass die jeweils den niedrigeren Druck führende der beiden Ausspeiseleitungen 9 und 10 an die Ausspeiseleitung 13 angeschlossen ist, die zu dem Ventil 14 führt. In einer Schaltung gemäss dem als bekannt vorausgesetzten Stand der Technik wäre das Ventil 14 ein normales Druckbegrenzungsventil und wäre in der Leitung 13 eine Drosselstelle angeordnet. Die Ausspeiseventileinrichtung bestehend aus den Ventilen 11 und 14 ist in einem Gehäuse 46 angeordnet, welches an das Gehäuse 46 des Hydromotors 8 angeflanscht ist. Die aus dem Ventil 14 herausführende Ablaufleitung 15 führt in den Innenraum des Gehäuses 46 des Hydromotors 8. An diesen Innenraum ist an einer geeigneten anderen Stelle eine weitere Ablaufleitung 45 angeschlossen, die zum Tank 2 führt. In Figur 2 ist ein Ventil 14 gemäss der Erfindung im Schnitt dargestellt, wobei dieses Ventil 14 in eine Bohrung in dem Gehäuse 16 eingeschraubt ist, wobei in diesem Gehäuse 16 einerseits die Ausspeiseleitung 13, andererseits die Ablaufleitung 15 gebildet sind. Das Gehäuse 16 kann auch ein Gehäuse einer in der Zeichnung nicht mehr weiter dargestellten Ventilkombination sein, kann aber auch Gehäuse eines in der Zeichnung weiter nicht mehr dargestellten Hydromotors bzw. von dessen Steuerteil sein. Das Ventil 14 weist ein Ventilgehäuse 17 auf, in dem eine Längsbohrung 18 gebildet ist, in der ein Schieberkolben 19 längs verschiebbar ist. Dieser Schieberkolben 19 weist eine Längsbohrung auf, in deren unteren Teil ein Drosselkörper 21 eingeschraubt ist, der seinerseits eine Längsbohrung 22 und in dieser eine Drosselstelle 23 aufweist. Von der Längsbohrung 20 aus gehen vier Querbohrungen 24, die am Umfang des Schieberkolbens 19 münden. Der Schieberkolben 19 hat an seinem in der Zeichnung oberen Ende einen Bund 25, gegen den die Feder 26 anliegt, die andererseits gegen den Stopfen 27 abgestützt ist, der mit einem Anschlagzapfen 28 versehen ist. Der Bund 25 kann gegen eine Schulter 29 in der Längsbohrung im Gehäuse 17 anliegen und bildet somit einen Anschlag für eine Endlage des Schieberkolbens 19 während der Anschlagzapfen 28 einen Anschlag für die andere Endlage des Schieberkolben#s 19 bildet. Im Gehäuse 17 ist weiterhin ein Ringraum 30 gebildet, in den Querbohrungen 31 münden, die zu einem äusseren Ringraum 32 führen, der mit der Ablaufleitung 15 in Verbindung steht. Am Umfang des Schieberkolbens 19 sind zwei Abflachun- gen 33 gebildet, die in einer Auslaufnut 34 unterhalb des Bundes 25 münden, wobei in dem Bund 25 Ausnehmungen 35 angeordnet sind,-die durch die Abflachungen 33 und die Ausnehmung 34 strömender Flüssigkeit ermöglichen, zwischen dem Bund 25 und der Schulter 29 hindurch in den Raum 36 zu fliessen, in dem die Feder 26 angeordnet ist. Die Wirkungsweise ist folgende: In der Ausspeiseleitung 13 steht ein bestimmter Druck an, der auf die Stirnfläche des Schieberkolbens 19 einschliesslich dessen Einsatz 21 wirkt. Dieser Druck pflanzt sich durch die Längsbohrung 22, die Drosselverengung 23, die Längsbohrung 20 und die Querbohrungen 24 fort. Da in dem Ringraum 32 und damit auch in der Querbohrung 31 der in der Ablaufleitung 15 anstehende Druck herrscht, herrscht ein entsprechender Druck auch in dem Ringraum 30. Über die Abflachung 33 erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Druck im Ringraum 30 und dem Druck im Federraum 36. Das Druckgefälle zwischen der Ausspeiseleitung 13 und der Ablaufleitung 15 entsteht an der Drosselverengung 23 und zusätzlich an der Abflachung 33 zwischen Querbohrung 24 und Ringraum 30. Bei zunehmendem Druck in der Ausspeiseleitung 13 vergröbern sich das Druckgefälle und der Schieberkolben 19 wird gegen die Kraft der Feder 26 zurückgedrückt, so dass die Querbohrung 24 mit dem Ringraum 30 in Verbindung kommt und auf dem Weg Ausspeiseleitung 13, Längsbohrung 22, Drosselverengung 23, Längsbohrung 20, Querbohrung 24, Ringraum 30, Querbohrungen 31 die Flüssigkeit in den Ablaufkanal 15 strömt. Insoweit ist eine Druckbegrenzungswirkung (ÜV-Funktion, Über- druckventilfunktion) vorhanden. Desto grösser das Druckgefälle infolge der Drosselverengung 23 wird, desto weiter wird der Schieberkolben 19 zurückgeschoben. Bei weiterem Zurückschieben des Schieberkolbens 19 nach in der Zeichnung oben nähert sich die in der Zeichnung untere Kante der Querbohrung 24 der in der Zeichnung oberen Kante der Ringnut 30, so dass hier eine Drosselwirkung entsteht, durch die der durch das Ventil austretende Strom gedrosselt und damit begrenzt wird. Bei zunehmendem Druckgefälle an der Drosselverengung 23 tritt im Extremfall schliesslich der Schieberkolben so weit gegen die Kraft der Feder 26 zurück, dass die Mündungen der Querbohrung 24 völlig auf der der Feder 26 zugewandten Seite des Ringraumes 30 liegen und somit ein völliger Abschluss der Bohrung 18 oberhalb des Ringraumes 30 gegeben ist. Die Querbohrungen 24 stehen jedoch über die Abflachungen 33 mit dem Federraum 36 in Verbindung. Da bei dieser Lage des Schieberkolbens 19 keine Strömung mehr stattfindet, tritt an der Drosselverengung 23 kein Druckgefälle mehr auf, so dass auf beiden Stirnseiten des Schieberkolbens 19 der gleiche Druck ansteht mit der Folge, dass die Feder 26 den Schieberkolben 19 wieder nach unten schiebt, bis ein Gleichgewicht zwischen der durch die Druckdifferenz, die durch das Druckgefälle an der Drosselverengung 23 entsteht, auf die Stirnflächen des Schieberkolbens 19 ausgeübten Kraft und der Kraft der Feder 26 entsteht, so dass eine Stromregelfunktion durch die Drosselung zwischen den Querbohrungen 24 und der Ringut 30 gegeben ist (in der Extremlage, in der der Schieberkolben 19 ganz gegen den Anschlag 28 verschoben ist und somit die Bohrung 18 unterhalb der Mündungen der Querbohrungen 24 völlig verschlossen ist, tritt trotz hohem in der Ablaufleitung 13 anstehendem Druck keine Flüssigkeit mehr durch das Ventil 14 aus). In Figur 4 ist eine abweichende Ausgestaltungsform dargestellt. Während bei den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausgestaltungsformen die Abflachun- gen 33 unmittelbar in die Mündungen der Querbohrun gen 24 übergehen, sind bei der Ausgestaltungsform gemäss Figur 4 die Abflachungen 43 zwischen den Mündungen der Querbohrungen 24 angeordnet. Das hat die Folge, dass in der in Figur 2 unteren Endlage des Schieberkolbens 19 die Querbohrungen 24 vollkommen von der Wand der Bohrung 18 abgedeckt und verschlossen sind. Erst dann, wenn infolge des Zurückweichens des Schieberkolbens 19 gegen die Kraft der Feder 26 die Mündungen der Querbohrungen 24 mit der Ringnut 30 in Verbindung kommen, wird durch die Ringnut 30 eine Verbindung zwischen den Querbohrungen 24 und den Abflachungen 43 geschaffen. Auch hier ist dann, wenn der Schieberkolben 19 gegen die Kraft der Feder 26 ganz zurückgedrückt wird, so dass er gegen den Anschlagzapfen 28 anliegt, durch#das in der Zeichnung untere Teil des Schieberkolbens 19 die Bohrung 18 vollkommen abgeschlossen. In diesem Falle ist eine zusätzliche Ringnut 44 vorgesehen, durch die dann, wenn der Schieberkolben 19 gegen die Kraft der Feder 26 so weit zurückgedrückt ist, dass der Schieberkolben 19 die Bohrung 18 an der in der Zeichnung oberen Kante der Ringnut 30 vollkommen abschliesst, durch die zusätzliche Ringnut 44 eine Verbindung zwischen den Mündungen der Querbohrungen 24 und der Abflachung 43 gebildet ist, damit auf diesem Wege der Federraum 36 mit Druck beaufschlagt wird, damit die Kraft der Feder 26 ausreicht, um dann, wenn der Druck in der Ausspeiseleitung 13 sinkt, den Schieberkolben 19 wieder nach in der Zeichnung unten zu drücken.

Claims: Patentansprüche 1. Hydrostatisches Getriebe mit einem Motor und mit einem an die beiden Anschluss leitungen des Motors angeschlos senen,von der den jeweils höheren Druck führenden An schlussleitung gesteuerten 3/3-Wegeventil, durch das die den jeweils niedrigeren Druck führende Anschluss leitung mit einem weiteren, eine Druckbegrenzungs funktion ausübenden Ventil verbindbar ist, dadurch ge kennzeichnet, dass das weitere Ventil (14) die Druck begrenzungsfunktion nur bis zu einem vorbestimmten Wert des in der Ausspeiseleitung (13) anstehenden Druckes ausübt und bei weiterem Steigen des Druckes eine Konstantstromregelfunktion ausübt. 2. Ventil für ein hydrostatisches Getriebe nach Anspruch 1 mit einem in einer Bohrung schliessend gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren Schieberkolben, der eine zur Zulaufseite offene, mit einer Drosselverengung versehene Längsbohrung aufweist, die in eine Querboh rung mündet und wobei in der Bohrung eine mit einer Ablaufquerbohrung verbundene Ringnut und mindestens ein Anschlag für eine Endlage des Schieberkolbens vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrung (24) im Schieberkolben (19) in dessen End lage von der Bohrung (18) völlig abgeschlossen ist und der Schieberkolben (19) so weit gegen die Kraft der Feder (26) verschiebbar ist, dass auch in der weitesten Verschiebelage bei Verschiebung gegen die Kraft der Feder (26) die Querbohrung (24) im Schieber kolben (19) von der Bohrung (18) auf der anderen Seite der Ringnut (30) abgedeckt ist und dass in dieser Lage des Schieberkolbens (19) eine Verbindung (geringen freien Querschnittes) (33, 34, 35 bzw. 43, 34, 35) zwischen der Längsbohrung (22) und dem geschlossenen, die Feder (26) enthaltenden Raum (36) vorhanden ist. 3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung durch eine in Längsrichtung des Schie berkolbens (19) verlaufende Abflachung (33 oder 43) an diesem gebildet ist. 4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflachung (33) von der Mündung der Querbohrung (24) im Schieberkolben (19) ausgeht. 5. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflachung neben der Mündung der Querbohrung (24) im Schieberkolben (19) angeordnet ist und in der Wand der Bohrung (18) im Gehäuse (17) zwischen der Ringnut (30) und dem Federraum (26) eine Zusatz ringnut (44) angeordnet ist.

Inventors: KRUSCHE, ALFRED
Applicants: LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1979
Main classification: F16K17
IPC codes: F16H61