DE1678603C2 - Regeleinrichtung für hydraulische Antriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für hydraulische Antriebe, insbesondere zur Kühlmitteltemperatur-Regelung in Fahrzeugen, mit einem gesteuerten Regler und einem Überdruckventil, vorzugsweise für Lüfter im Nebenkreislauf, mit Ventilanordnungen zur selbsttätigen Änderung des Ansprechdruckes des Überdruckventils in Abhängigkeit vom drehzahlabhängigen Rückdruck mit Betriebsmittelkreislauf.

Eine derartige Regeleinrichtung wurde bereits vorgeschlagen (DE-PS 16 28 371). Die Mittel zur selbsttätigen Änderung des Ansprechdruckes des Überdruckventils nach diesem älteren Vorschlag arbeiten mit einem thermostatisch gesteuerten Regler zusammen.

In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, die Regeleinrichtung nicht nur oder nicht allein in Abhängigkeit von der Temperatur zu steuern, sondern allein oder zusätzlich in Abhängigkeit von anderen Betriebsgrößen des jeweiligen Antriebs,

Insbesondere für die Regelung des Nebenkreislaufkühlere, z.B. Ladeluftkühler, ölkühler od.dgl, sind zusätzliche Betriebsbedingungen zu beachten. Insbesondere hängt die Zuschaltung eines Nebenkreislauflüfters im wesentlichen von der Umgebungstemperatur und auch von der jeweiligen Fahrstufe ab.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung der eingangs erläuterten Art sowohl drehzahlabhängig zu steuern als auch den Antrieb zusätzlich wahlweise zu- und abschaltbar auszubilden.

Diese Aufgabe wird bei der erläuterten Regeleinrichtung nach der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß ein Ventil zur wahlweisen Ab- bzw. Zuschaltung des Rückdruckes vorgesehen ist.

Durch die Erfindung wird somit in einfacher Weise erreicht, daß das Überdruckventil nicht nur bei Erreichen eines den maximalen Arbeitsdruck übersteigenden Drucks öffnet, sondern daß bereits bei wesentlich niedrigeren Drücken, die nur ei.ien bestimmten Betrag über dem jeweiligen Betriebsdruck liegen, Druckspitzen aufgefangen werden können. Dadurch werden stoßartige Belastungen des Hydrauliksystems verhindert. Ferner wird durch die Erfindung eine leichte Anpassung des Antriebs an die im jeweiligen Antriebssystem herrschenden Bedingungen ermöglicht.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dann, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ein elektromagnetisches Ventil verwendet wird und wenn zur Betätigung dieses Ventils ein Temperaturschalter und ein Laststufenschalter vorgesehen sind.

Nach der Erfindung kann somit bei einem drehzahlabhängig gesteuerten Ventil der drehzahlabhängige Rückdruck wahlweise über ein Magnetventil zugeschaltet oder abgeschaltet werden. Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung läßt sich entweder für den Nebenkreislauf allein oder auch kombiniert mit einer Regeleinrichtung nach dem älteren Vorschlag für Haupt- und Nebenkreislauf verwenden.

Bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung wird bei der Anwendung zur Kühlmitteltemperatur-Regelung in Fahrzeugen, anstatt einer stetigen Zuteilung des Lüfters, die nach dem älteren Vorschlag durch ei·: thermostatisch gesteuertes Ventil erfolgt, eine nichtstetige Zuteilung verwendet, wie sie insbesondere für Lüfter zur direkten Kühlung der Ladeluft in einem luftgekühlten Ladeluftkühler zweckmäßig ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Zuschaltventil in einer Verbindungsleitung zwischen einer Ringleitung des Überdruckventils und einem federbelasteten KoI-ben eines Pilotventils angeordnet und im Rücklauf-Verbindungsweg eine Drosselblende vorgesehen ist.

In vorteilhafter Weise wird der Kolben durch eine Feder belastet, die sich am Pilotventil abstützt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dann, wenn das Druckbegrenzungsventil einen gegen eine Federanordnung verschiebbaren, vom Hochdruck beaufschlagten Kolben aufweist, der die Verbindung zwischen Hochdruckseite und Rücklauf

über eine Ringleitung steuert Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Kolben eine Drosselbohrung aufweist Ferner ist in vorteilhafter Weise zwischen der Rückseite des Kolbens und dem Pilotventil des Regelventils eine Verbindungsleitung vorgesehen.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung dient als Ventilanordnung eine von einer Federanordnung belastete Kolben;::iordnung, auf die der Rückclruck über Leitungsteile einwirkt Besonders zweckmäßig ist es, wenn in dem Leitungsteil zwischen Rücklaufainschluß und Kolbenanordnung eine Drossel angeordnet ist

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel zeigt, näher erläutert Dabei zeigt

Fig. ta schematisch einen Betriebsmittelkreislauf einer Kühlanlage mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung,

F i g. Ib ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel,

Fig.2 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig.3 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig.4 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels nach F i g. 3 in Richtung des Pfeiles 21,

F i g. 5 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel und

F i g. 6 ein Drehzahl-Druckdiagramm.

Im Betriebsmittelkreislauf mit einer erfindungsgemäßen Regeleinrichu.iig nach Fig. la oder Ib ist eine Betriebsmittelpumpe 1, ein Lüftermotor 2 und un Ventil 3 vorgesehen. Als Betriebsmittel kann ein Hydrauliköl dienen, welches in einem (nicht dargestellten) Betriebsmittelbehälter in einer Rücklaufleitung 8 angeordnet ist. Bei dem Schema nach Fig. la und Ib ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, bei der als Betriebsmittel das Schmieröl des Fahrzeugantriebsmotors dient Zwischen einer Vorlaufleitung 7 und einer Rücklaufleitung 8 kann zweckmäßigerweise noch ein Rückschlagventil 4 angeordnet sein. Zwischen Vorlaufleitung 7 und Rücklaufleitung 8 ist ein drehzahlgesteuertes Überdruckventil 6 vorgesehen. Zur Zuschaltung des Rückdruckes dient das Ventil 3, welches von einem Temperaturschalter 5 und von einem Laststufenschalter 10 gesteuert wird.

Die Ausführungsbeispiele nach Fig. la und Ib unterscheiden sich im wesentlichen nur durch den Ort der Anbringung einer Drosselblende 42.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung nach F i g. 2 ist in einem Gehäuse 22 das Überdruckventil 6 angeordnet Dieses besieht aus einem Hochdruckansciiluß 11, der mit einer zylinderförmigen Gehäusebohrung 12 in Verbindung steht, einem in der Gehäusebohrung 12 verschiebbaren Kolben 13 mit einer Drosselbohrung 14, wobei der Kolben 13 gegen eine Federanordnung 15 arbeitet Der untere Teil der Gehäusebohrung 12 steht über eine Verbindungsleitung 18 mit dem Pilotventii in Verbindung. Ferner ist ein Rücklaufanschluß 19 vorgesehen, der in einen Ringraum 20 mündet. Dieser Ringraum 20 ist im oberen Bereich der Gehäusebohrung 12 vorgesehen. Der Zufluß von Hochdruckanschluß 11 zum Rücklaufanschluß 19 wird durch die Verschiebung des Kolbens 13 gesteuert.

Ein Leckölanschluß 33 führt, wie aus Fig. la ersichtlich, über eine Leckölleitung 9 zum Betriebsmittel- bzw. Schmierölkreislauf. An diese Leckölleitung 9 ist in geeigneter Weise ein Leckölanschluß des Motors 2 sowie ein Lecköianschluß der Pumpe 1 angeschlossen.

An das Überdruckventil 6 schließt sich in axialer Richtung eine Bohrung 34 in ein^m Gehäuse 23 an. In dieser Bohrung 34 ist ein Kolben 35 gegen die Wirkung einer Feder 36 verschiebbar gelagert Die Feder 36 stützt sich andererseits auf ein Pilotventil 37 ab, welches eine Durchgangsöffnung 38 zur Leitung 18 des Druckbegrenzungsventils 6 steuert

Der Ringraum 20 des Überdruckventils 6 steht über eine Leitung 41 mit einem Druckraum 40 des Regelventils in Verbindung. In der Leitung 41 ist

ίο erfindungsgemäß ein magnetisch gesteuertes Zweiwege- bzw. Dreiwegeventil angeordnet Diese Ausbildung ermöglicht es, das Magnetventil an einer beliebig geeigneten Stelle des Fahrzeugs anzuordnen.

Bei dem in den F i g. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Magnetventil 3 direkt an das Gehäuse 16 in der Regeleinrichtung angebaut In der Rücklaufleitung vom Hydraulik-Motor ist eine Drosselblende 42 vorgesehen. Durch diese Blende wird eine Verstärkung des Rückdrucks, der auf den Kolben 35 einwirkt, erreicht.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 und 4 ist der Druckzustand im Ventil für einen zugeteilten Lüfter dargestellt, d. h., daß durch die Verbindung des Rücklaufs vom Motor mit der Rückseite des Kolbons 35 die Federanordnung 36 vorgespannt ist, so daß das Pilotventil 37 den Abfluß von Hochdrucköl in den Rücklauf verhindert Demzufolge kann durch die Drossel H kein öl fließen. Es baut sich kein Differenzdruck zwischen Vorderseite und Hinterseite des Kolbens 13 auf, so daß der Kolben 13 durch die Federanordnung 15 so weit nach oben gedruckt wird, daß die Verbindung zwischen Hochdruckseite 11 und Rücklaufseite 19 unterbrochen wird. Wenn das Magnetventil geschlossen ist, d. h. die Verbindung zwischen dem Ringraum 20 und dem Druckraum 40 abgeschlossen ist, kann das über die Leitung 41 vom Rücklaufanschluß 19 in das Magnetventil 3 gelangende Rücklaufol über den Leckölanschluß 33 in das Leckölsystem abfließen. Im Raum 40 baut sich kein wesentlicher Druck auf, so daß die Federanordnung 36, die sich einerseits am Kolben 35 und andererseits am Pilotventil 37 abstützt, somit ebenfalls entspannt ist, d. h., daß das Pilotventil 37 von dem über die Drosselbohrung 14 in das Leitungssystem 18, 38 gelangende öl abgehoben wird. Dieses öl fließt dann in das Rücklaufsystem ab. Durch die in der Drossel 14 beim Durchströmen entstehende Druckdifferenz zwischen Vorder- und Hinterseite des Kolbens 13 wird dieser entgegen der Federkraft der Federanordnung 15 bewegt, so daß zwischen Hochdruckanschluß und Rücklauf bzw. Rückdruck eine Verbindung entsteht Das öl fließt unter Umgehung des Lüftermotors 2 direkt in den Rücklauf. Wird das Magnetventil betätigt, dann baut sich im Druckraum 40 der an der Blende 42 durch die im Rücklauf strömende ölmenge sich ergebende Druck auf, der Kolben 35 wird nach rechts gedrückt und spannt die Federanordnung 36 vor. Das Pilotventil 37 verschließt die Leitung 18, so daß die durch die Drossel 14 strömende ölmenge verkleinert wird. Dadurch vermindert sich auch die Druckdifferenz zwischen Vorder- und Rückseite des Kolbens 13, so daß der Querschnitt zwischen Hochdruck- und Rücklaufseite verkleinert wird. Es beginnt sich im Hochdruckleitungssystem ein Druck aufzubauen, der den Lüftermotor in Drehung versetzt.

ι,-, Solange also der Temperaturschalter 5 und der Laststufenschalter 10 nicht zugeteilt, d. h. das Magnetventil 3 nicht geöffnet haben, fördert die Pumpe 1 Betriebsmittel direkt über den Rücklauf 8 zurück.

Der Temperaturschalter 5 öffnet, wenn z. B. eine Außentemperatur von 30⁰C herrscht und der Motor mit 75% der Vollastdrehzahl läuft. Dann läuft auch die Pumpe 1 mit dieser Drehzahl, und ab dieser Drehzahl soll der Lüfter für den Nebenkreislauf mitlaufen. Bei plötzlichem Zuschalten würde ein hoher Spitzendruck im Leitungssystem entstehen, da der Lüfter von 0 sehr schnell beschleunigt werden müßte. Dann würde das Überdruckventil 6 ansprechen, aber der Druck noch etwas weitersteigen, wegen der Trägheit des Ventils. Um diese Zuschaltstöße zu vermeiden, wird das Zuschaltventil nicht direkt von den Schaltern 5 bzw. 5 und 10 betätigt, sondern indirekt.

Bei größeren Außentemperaturen muß beispielsweise die Ladeluft, unabhängig von der Fahrstufe, gekühlt werden. Andererseits wird bei einer Außentemperatur, bei der eine Kühlung an sich nicht notwendig wäre, bei höherer Fahrstufe durch das Ladeluftgebläse Ladeluft erwärmt und muß nun wieder gekühlt werden, in Abhängigkeit von der Motorleistung. Zur Betätigung des Lüftermotors 2 dient in diesem Falle der Ladestufenschalter 10.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 ist an Stelle des vorstehend beschriebenen Magnetventils 3 eine Kolbenanordnung 43 vorgesehen. Diese Kolbenanordnung 43 wird bei steigendem Rückdruck von der eingezeichneten Position nach links, entgegen der Kraft einer Federanordnung 44 verschoben, und zwar wirkt der Rückdruck RD vom Rückdruckanschluß 19 über Leitungsteile 32,45 auf die Kolbenanordnung 43 ein.

Durch diese Verschiebung kann nunmehr der vor der Blende 42 sich aufbauende Druck über eine Drossel 46 auf die Rückseite des Kolbens 35 einwirken, so daß das Pilotventil 37 das Leitungsstück 38 verschließt. Die weitere Wirkung ist dann genau dieselbe wie die vorstehend an Hand der anderen Ausführungsbeispiele beschriebene Wirkungsweise.

Während bei dem erstgenannten Ausführungsbeispiel die Zuschaltung des Lüfters sowohl abhängig von einer Temperaturgröße als auch von der jeweiligen Fahrstufe erfolgen konnte, schaltet das Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 nur abhängig vom Rückdruck und damit von der Pumpen- bzw. Motordrehzahl zu. Da die Motordrehzahl ein Maß für die jeweilige Fahrstufe ist, handelt es sich also in diesem Fall um eine reine, fahrstufenabhängige automatische Zuteilung.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Kolbenstellung des Kolbens 43 fließt die vom Motorrücklauf über die Drossel 46 in den Raum 47 gelangende ölmenge drucklos über eine Abflußleitung 48 in das Drucköl.

Das Diagramm nach F i g. 6 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Verlauf des Rückdruckes und der Drehzahl der Druckmittelpumpe. Die Kurve 24 zeigt den normalen Verlauf. Die Kurve 25 entspricht dem Verlauf auf der Hochdruckseite bei stationärem Lüfterlauf, d. h., wenn keine Beschleunigung des Lüfters stattfindet.

Bei den bisher bekannten Überdruckventilen mußte der Ansprechdruck des Überdruckventils entsprechend der Waagerechten 27 so gewählt sein, daß das Überdruckventil erst dann öffnet, wenn der momentan herrschende Druck den maximal notwendigen Druck für die höchste Lüfterdrehzahl übersteigt. Durch die erfindungsgemäße Regeleinrichtung wird erreicht, daß

der Ansprechdruck des Überdruckventils bei dauernd betätigtem Magnetventil der Kurve 26 folgt, deren relativer Abstand zur Kurve 25 konstant bleibt bzw. geringfügig zunimmt. Der Kurventeil 30 bei niedrigen Drehzahlen entspricht der Federvorspannung des

drehzahlgesteuerten Überdruckventils. Der Verlauf der Kurven 26 und 30 kann nach entsprechender Wahl der Federkonstanten der Federn geregelt werden. Dadurch ist es möglich, den jeweiligen Differenzdruck zwischen den für eine bestimmte Lüfterdrehzahl geforderten Hochdruck und dem Ansprechdruck des Überdruckventils den jeweiligen Gegebenheiten anzupassen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 wird sofort der der Drehzahl entsprechende Druck zugeschaltet, d.h. der Lüftermotor läuft schnell an. Diese Ausbildungsform ist besonders vorteilhaft bei Kompressoren, die hydrostatisch angetrieben sind. Kompressoren brauchen bei Anlauf ein maximales Drehmoment Der Druck ist hier abhängig von der Pumpendrehzahl.

Die Kurvenstücke 28 und 29 zeigen den Druckverlauf bei Betätigung des Magnetventils durch den Fahrstufenschalter. Der Druck bleibt zunächst über einen größeren Bereich der Motordrehzahl konstant und steigt dann sehr rasch auf die für die Lüfterbetätigung notwendige Höhe an. Bei Weitererhöhung der Drehzahl geht die Kurve 29 in die Kurve 26 über.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für hydraulische Antriebe, insbesondere zur Kühlmitteltemperatur-Regelung in Fahrzeugen, mit einem gesteuerten Regler und einem Oberdruckventil, vorzugsweise für Lüfter im Nebenkreislauf, mit Ventilanordnungen zur selbsttätigen Änderung des Ansprechdruckes des Oberdruckventils in Abhängigkeit vom drehzahlabhzngigen Rückdruck im Betriebsmittelkreislauf, gekennzeichnet durch ein Ventil (3) zur wahl weisen Ab- bzw. Zuschaltung des Rückdruckes.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein elektromagnetisches Ventil (3) und durch einen Temperaturschalter (5) und einen Laststufenschalter (10) zur Betätigung des elektromagnetischen Ventils (3).

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (3) in einer Verbindungsleitung (41) zwischen einer Ringleitung (20) des Überdruckventils (6) und einem federbelasteten Kolben (35) eines Pilotventils (37) angeordnet und im Rücklauf-Verbindungsweg (41) einer Drosselblende (42) vorgesehen ist (F i g. 2).

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (35) durch eine Feder (36) belastet ist, die sich am Pilotventil (37) abstützt (F i g. 2).

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (6) einen gegen eine Federanordnung (15) verschiebbaren, vom Hochdruck beaufschlagten Kolben (13) aufweist, der die Verbindung zwischen Hochdruckseite (51) und Rücklauf (19) über die Ringleitung (20) steuert (Fig. 2).

6. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13) eine Drosselbohrung (14) aufweist (F i g. 2).

7. Regeleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Verbindungsleitung (18) zwischen der Rückseite des Kolbens (13) und dem Pilotventil (37) des Regelventils (F i g. 2).

8. Regeleinrichtung nach Anspruch ! bzw. 2 und einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventilanordnung (3) eine "-•»η einer Federanordnung (44) belastete Kolbenanordnung (43) dient, auf die der Rückdruck über Leitungsteile (32,45) einwirkt (Fig. 5).

9. Regeleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Leitungsteil zwischen Rücklaufanschluß und Kolbenanordnung (43) im Raum (47) eine Drossel (46) angeordnet ist (F i g. 5).