DE2654366A1 - Hydroventileinrichtung - Google Patents

Description

Hydroventi!einrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hydroventileinrichtuna zur Steuerung eines doppelt wirkenden Servomotors, insbesondere eines Lenkzylinders von Kraftfahrzeuglenkungen, mit zwei Arbeitsleitungsanschlüssen, die vertauschbar mit dem Zulauf einer konstant fördernden Pumpe und einem nahezu drucklosen Ablauf verbunden oder abgesperrt sind, wobei im letzteren Fall der Zulauf der Pumpe unmittelbar mit dem Ablauf verbunden ist.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet derartiger Hydroventileinrichtungen sind Lenkvorrichtungen an selbstfahrennan, landwirtschaftlichen Fahrzeugen, vor allem an Erntemaschinen, mit einem Tastsystem für Pflanzenreihen, Furchenkanten oder ähnlichen 3ezugslinien zur automatischer. Seitenführung.

Bei bekannten Hydroventileinrichtungen dieser Art handelt es sich um sogenannte Vier/Drei-Wegeventile, die also vier Leitungsanschlüsse in drei Schaltstellungen in vorbestimmter Weise miteinander verbinden oder absperren. 3ei der gattungsgemä3an Hydroventileinrichtung sollen die beiden Arbeitsleitungsanschlüsse für den Servomotor in der Neutralstellung gesperrt sein, wobei dann die von der Pumpe kommende Druck- oder Zulaufleitung mit der Rück- oder Ablaufleitung verbunden ist. In den beiden weiteren Schaltstellungen sollen für den Rechts- und linkslauf des Servomotors die eine Arbeitsleitung mit dem Zulauf von der Pumpe und die andere Arbeits-

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leitung mit dem nahezu drucklosan Ablauf bzw. umgekehrt verbunden werden.

Es ist bekannt, für eine derartige hydraulische Steuerung ein Wegeventil mit Längskolben o^ar Längsschieber einzusetzen. Hir. solcher Längskolben besitzt radiale Einschnürungen, die mit den Leitungsanschlüssen im Pumpengehäuse zusammenwirken und deren Anonlr>.ung nic'n nach -.¹T--: Durch? Lußbei¹ indungen c*-i-3 'Or.-:. Lj -c.'.chtet, die durch die erforderlichen Schaltstellungen festgelegt sind. Diese steuernde Oberfläche des Längskolbens stellt in bezug auf Maß- und Formgenauigkeit sowie an Oberflächengüte sehr hohe Anforderungen. So muß für den Läng&olben ein bestirruntes Spiel in der Gehäusebohrung vorgesehen v/erden, damit ein Verklemmen des Kolbens durch unterschiedliche Wärmedehnung ausgeschlossen ist. Hierdurch sind sogenannte Spaltverluste bedingt, weil sich die Hydraulikflüssigkeit durch den Kolbenspalt hindurchzwängt und somit den volumetrischen Wirkungsgrad des Ventils vermindert. Außerdem muß der Leckanteil der Hydraulikflüssigkeit wieder abgeführt v/erden. Ferner müssen bei solchen Längskolben besondere Vorkehrungen für einen Abbau der Druckspitzen der Hydraulikflüssigkeit während der Schaltvorgänge getroffen werden. Dazu werden in die Steuerkanten des Längskolbens Kerben eingearbeitet, un einen Teil der Hydraulikflüssigkeit während des Schaltvorgangs aus der Zulaufleitung in die Ablaufleitung umzuleiten, damit schlagartige Unterbrechungen des Pumpenstromes vermieden werden.

Die Punktionssicherheit eines derartigen Längskolbens ist deshalb stark vom Reinheitsgrad der verwendeten Hydraulikflüssigkeit abhängig. Fremdkörper in der Hydraulikflüssigkeit, bei der es sich überwiegend um Hydrauliköl handelt, können sehr schnell zum "Hängenbleiben" des Ventilkolbens führen. Diese Empfindlichkeit der bekannten Hydroventi!einrichtungen ist vor allem für Fahrzeuglenkungen nachteilig, weil die Lenkung plötzlich und ohne schnelle Eingriffsmöglichkeit auf maximalen Lenkwinkel einstellt und hierdurch Gefährdungen und Unfälle verursacht.

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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Hydroventileinrichtung der gattungsgemäßen Art Bauelemente zu verwenden, die gegen Fremdkörper in der Hydraulikflüssigkeit unterhalb der jeweils einsetzbaren Filterfeinheiten praktisch unempfindlich sind, die andererseits aber verlust- und trägheitsarm arbeiten, damit ihr Einsatz in feinfühligen Regelkreisen rroglieh ist*

:jiaj^' Aufgabe virci bei -^iner Hyr'rovenbiieinricht'¹..-¹.? Jer eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, ~a3 jedem Arbeitsleitungsanschluß ein durch einen Differenzdruck von Zulaufdruck und Ablauf druck in Richtung vom Servomotor weg entsperrbares Rückschlagventil, einen durch diesen Differenzdruck schließendes Zulaufventil und ein fremdgesteuertes Ablaufsperrventil vorgeschaltet ist, wobei der Differenzdruck von Zulauf druck- und Ablauf druck durch den Staudruck beim Schließen jeweils eines der beiden Ablaufsperrventile gebildet ist und das dem jeweils anderen Arbeitsleitungsanschlüß zugeordnete, entsperrbare Rückschlagventil und schließende Zulaufventil steuert. .

Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß bei einer Hydroventileinrichtung der genannten Art anstelle des sonst üblichen Längsschieberkolbens zwei Ventilgruppen aus einer Kombination von je drei Ventilen verwendet wird, die in Abhängigkeit voneinander so gesteuert sind, daß immer nur eine Drosselung und Umlenkung des ölstroms, nicht aber eine schlagartige Unterbrechung oder Umkehr stattfindet. So baut sich beispielsweise beim Schließen des jeweiligen Ablauf Sperrventils der dortige» Staudruck zwar augenblicklich auf, dennoch setzt wegen der durch diesen Staudruck ausgelösten Sperrung des jeweiligen Zulaufventils die ölförderung in die betreffende Arbeitsleitung des Servomotors nicht schlagartig und plötzlich ein. Frendkörper im Hydrauliköl können zwar die Funktion der AblaufSperrventile oder der ZulaufventiIe beeinträchtigen, dennoch bleibt die Funktion der gesamten Hydroventileinrichtung erhalten. Falls das jeweils betätigte Ablaufsperrventil nicht ganz absperren sollte, baut sich

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dennoch der erforderliche Staudruck zur Steuerung der davon abhängigen übrigen Ventile auf und der Servomotor wird in der gewünschten Weise betätigt. Das gleiche gilt bei einer Störung der Zulaufventile oder der Rückschlagventile. Da alle Ventile für sich genommen nur eine Sperrfunktion ausüben, die alleine durch Fremdkörper im Hydrauliköl in Frage gestellt sein könnte, ist eine erhebliche Sicherheit gecren -unbeabsichtigte Betätigung des Servomotors bzw. der Servolenkung erreicht. Andererseits wird ein möglicher Fremdkörper im Ventilspalt eines der Ventile bei einem der folgenden Schaltvorgänge wieder ausges'chwemmt, so daß ein Festsitzen der gesamten Ventileinrichtung in einer bestimmten.Schaltstellung ausgeschlossen ist.

Die"erfindungsgemäße H ydroveö ti !einrichtung läßt sich"'deshalb " besonders vorteilhaft in landwirtschaftlichen Systemen einsetzen, bei denen ein und derselbe Servomotor durch zwei verschiedene hydraulische Stelleinrichtungen unabhängig voneinander betätigt werden muß. Beispielsweise ist das bei Fahrzeuglenkungen mit einer Not-Handlenkung der Fall. Hier hat die erfindungsgemäße Hydroventileinrichtung den Vorteil, daß die Sperrwirkung der dem Servomotor unmittelbar vorgeschalteten Rückschlagventile durch Störungen der nachgeschalteten Zulauf- und AblaufSperrventile nicht nachteilig beeinflußt werden können.

Die weiteren Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau einer erfindungsgemäßen Hydroventileinrichtung .

In der Zeichnung ist schematisch ein Servomotor 1 dargestellt, bei dem es sich beispielsweise um einen Lenkzylinder für eine Fahrzeuglenkung handeln kann. In diesem Lenkzylinder ist ein

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beidseitig beaufschlagter Kolben 2 angeordnet, der mit einer Kolbenstange 3 verbunden ist. Die Kolbenstange 3 ist mechanisch mit dem jeweils anzutreibenden Stellorgan gekuppelt, was in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist. Der Servomotor 1 wird über eine Hydroventileinrichtung gesteuert, die zusammengefaßt in einem Block 4 angeordnet ist. Dieser Block 4 besitzt zwei Arbeitsleitungsanschlüsse A und B für den Servo- ::ioto" 1 · sowia tir.en P^cnpenanschluß ? uxid iir^n Ao Laufanschiuß R. Je nach Belastung der Hydraulikpumpe durch den Servomotor 1 ergibt sich im Pumpenzulauf P ein Überdruck zum Ablauf R, der in der Regel nahezu drucklos ist. Es ist Aufgabe der Hydroventileinrichtung, den Pumpenzulauf P in einer neutralen Schaltstellung auf den Ablauf R zu legen, in einer weiteren Schaltstellung den Pumpenzulauf P auf den Arbeitsleitungsanschluß A zu schalten, wobei gleichzeitig der Arbeitsleitungsanschluß B mit dem Ablauf R verbunden ist, und schließlich in einer dritten Schaltstellung, die in der Zeichnung wiedergegeben ist, den Pumpenzulauf P mit dem Arbeitsleitungsanschluß B zu verbinden, wobei gleichzeitig der Arbeitsleitungsanschluß A mit dem Ablauf R in Verbindung steht. In dieser letztgenannten Schaltstellung wird der Kolben 2 des Servomotors 1 in Richtung des Pfeiles Z, also nach links hin, bewegt. Ferner sollen durch die Hydroventileinrichtung in neutraler Schaltstellung die beiden Arbeitsleitungsanschlüsse A und B abgesperrt sein.

Die Hydroventileinrichtung besteht aus zwei symmetrisch aufgebauten Ventilgruppen, von denen jede einem der Arbeitsleitungsanschlüsse A bzw. B zugeordnet ist. In der nachstehenden Beschreibung wird deshalb lediglich zwischen der linken Ventilgruppe, die mit dem Arbeitsleitungsanschluß A verbunden ist, und der rechten, mit dem Arbeitsleitungsanschluß 3 verbundenen Ventilgruppe unterschieden. Im übrigen ist die Art der einander entsprechenden Ventile gleich, weswegen die drei einzelnen, bei beiden Gruppen vorhandenen Ventile nur einmal erläutert werden.

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Den beiden Arbeitsleitungsanschlüssen A und B ist innerhalb der Hydroventi!einrichtung je ein Rückschlagventil 5 unmittelbar vorgeschaltet, das ein durch eine Druckfeder 7 belastetes Verschlußstück 6 besitzt. Die Sperrichtung des Rückschlagventils wirkt in Richtung von dem Servomotor 1 weg, entsprechend ist die Feder 7 als Druckfeder ausgebildet und auf der Rückseite des zugehörigen Verschlußstückes 6 angeordnet. Zwecknäöig ist das Verschlußstück 6 der Rückschlagventile 5 als k?.<7elig=r Körper ausgebildet, auf dessen RücklaufSeite noch eine flexible Dichtmembran 8 angeordnet ist, die auch dann einen Rücklauf der Hydraulikflüssigkeit verhindert, wenn das Verschlußstück 6 durch Fremdkörper im Hydrauliköl nicht einwandfrei dicht schließt.

Eine Besonderheit des Rückschlagventils 5 ist ein in einem benachbarten Steuerzylinder 10 angeordneter Steuerkolben 11, der auf einer mit dem Verschlußstück 6 festen Verbindungsstange 9 sitzt. Zur Aufnahme der Verbindungsstange 9 besitzt der Steuerkolben 11 eine zum Verschlußstück 6 hin offene Bohrung 12, in die die Verbindungsstange 9 gleitend eingreift. Daher ist der Steuerkolben 11 innerhalb des Steuerzylinders 10 in Richtung · von dem Verschlußstück 6 weg gegenüber der Verbindungsstange 9 frei beweglich. Andererseits kann sich also die Verbindungsstange 9 mit dem Verschlußstück 6 des Rückschlagventils 5 entgegen dessen Sperrichtung gegenüber dem Steuerkolben 11 frei bewegen. Auf seiner dem Verschlußstück 6 abgewar.dten Rückseite besitzt der Steuerkolben 11 eine Anschlagnase 13, mit der er an die rückwärtige Stirnwand des Steuerzylinders 10 anstoßen kann, ohne dabei den Raum einer rückwärtigen Zylinderkammer 14 des SteuerZylinders 10 voll und ganz einzunehmen. Zum Verschlußstück 6 hin besitzt der Steuerzylinder 10 noch eine vordere Zylinderkammer 15, die ebenso wie die rückwärtige Zylinderkammer 14 an Leiträume für die Hydraulikflüssigkeit angeschlossen ist, damit der Steuerkolben 11 beidseitig mit Druck beaufschlagt werden kann. Für die nachstehend noch näher beschriebene Funktionsweise des Rückschlagventils 5 ist vor allem die rück-

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wärtige Zylinderkammer 14 für eine Druckbeaufschlagung des Steuerkolbens 11 in Richtung auf das Verschluss rück 6 hin von Bedeutung, damit nämlich bei Anschlag des Steuerkolbens 11 gegen die Verbindungsstange 9 innerhalb seiner Bohrung 1.2 und Weiterbewegung in der gleichen Richtung das Verschlußstück 6 des Rückschlagventils 5 entgegen der Kraft der Feder 7 geöffnet wird. Es handelt sich somit bei dem Ventil 5 um ein entsperr- ; bares-- Rückschlagventil.

Von dem jeweiligen Arbeitsleitungsanschluß A bzw. B aus gesehen liegt hinter dem jeweils zugehörigen Rückschlagventil 5 ein Zulaufventil 16. Dieses Zulaufventil 16 besitzt ebenfalls ein vorzugsweise kegelförmiges Verschlußstück 17, das über eine Kolbenstange 18 mit einem Vorsteuerkolben 19 gekuppelt ist. Der Vorsteuerkolben 19 ist in einem Vorsteuerzylinder 20 angeordnet, der eine hintere Zylinderkammer 22 und eine vordere Zylinderkammer 23 hat. Auch der Vorsteüerkolben 19 besitzt eine rückwärtige Anschlagnase 21, damit der Vorsteuerkolben 19 in seiner rückwärtigen Stellung die hintere Zylinderkammer 22 nicht voll einnimmt. Grundsätzlich kann der Vorsteuerkolben 19 des Zulaufventils 16 fest mit der Kolbenstange 18 und damit mit · dem Verschlußstück 17 verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, die Kolbenstange 18 mit dem Verschlußstück 17 schwimmend in dem Vorsteuerkolben 19 zu lagern, ebenso wie beim Rückschlagventil 5 die Stange 9 mit dem Verschlußstück 6 gegenüber dem Steuerkolben 11 verschieblich ist. Allerdings ist es für das Zulaufventil 16 wesentlich, daß über den Vorsteuerkolben 19 die Sperrung des Zulaufventils 16 bewirkt wird.

Die hintere Zylinderkammer 22 des Vorsteuerzylir.ders 20 des Zulaufventils 16 ist über eine Verbindungsleitung 24 mit der hinteren Zylinderkammer 14 des Steuerzylinders 10 des Rückschlagventils 5 verbunden. In gleicher Weise'besteht über eine Verbindungs leitung 25 eine Verbindung zwischen der vorderen Zylinderkammer 15 des SteuerZylinders 10 mit der vorderen Zylinderkammer 23 des Vorsteuerzylinders 20* Durch die vordere Zylinder-*

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kammer 15 des zum Rückschlagventil 5 gehörigen Steuerzylinders 10, durch die Verbindungsleitung 25 und durch die vordere Zylinderkammer 23 des zum Zulaufventils 16 gehörigen Vorsteuerzylinders 20 einerseits und durch die beiden rückwärtigen Zylinderkammern 14 und 22 des SteuerZylinders 10 und des Vorsteuerzylinders 20 andererseits ^ind für jede Ventilgruppe ein vorderer und ein rückwärtiger Leitraum für die Hydraulikflüssigkeit gebildet. Dabei steht der vordere Leicranra ior einen Ventilgruppe jeweils mit dem rückwärtigen Ventilraum der an-. deren Ventilgruppe in Verbindung. Beim Ausführungsbeispiel· ist der vordere Leitraum der rechten Ventilgruppe, die dem Arbeitsleitungsanschluß B zugeordnet ist, über die Ausgleichsleitung 26 mit dem rückwärtigen Leitraum der linken Ventilgruppe, die dem Arbeitsleitungsanschluß A vorgeschaltet ist, verbunden. Ebenso ist eine Ausgleichsleitung 27 zwischen den vorderen Leitraum der linken Ventilgruppe und den rückwärtigen Leitraum der rechten Ventilgruppe eingefügt. Beispielhaft liegen die beiden Ausgleichsleitungen 26 und 27 zwischen den Verbindungsleitungen 24 und 25 der einander gegenüberliegenden Ventilgruppen.

Die Zulauf selten, der beiden Zulauf ventile 16 sind über eine gemeinsame Drosselstrecke 28 an den Pumpenzulauf P angeschlossen.

Als drittes Element gehört zu jeder Ventilgruppe ein Ablaufsperrventil 29, über das die beiden vorbeschriebenen Leiträume für die Hydraulikflüssigkeit mit dem Ablauf R verbunden sind. Jedes der AblaufSperrventile 29 besitzt ein Verschlußstück 30, das ebenfalls vorzugsweise kegelförmig ist. Zweckmäßig sitzt das Ablaufsperrventil 29 jeweils im Bereich des vorderen Leitraums jeder Ventilgruppe, beim Ausführungsbeispiel ist es nahe an der vorderen Zylinderkammer 23 des Vorsteuerzylinders 20 angeordnet.

j Die AblaufSperrventile 29 sind fremd betätigt/ zweckmäßig erfolgt ihre Betätigung auf elektromagnetischem Wege, Beim Ausführungsbeispiel ist dazu schematisch das Verschlußstück 30 der

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AblaufSperrventile 29 über eine Verbindungsstange 31 mit einem Magnetkörper 32 verbunden, der innerhalb einer Magnetspule 33 verschieblich angeordnet ist. Die Magnetspule 33 besitzt elektrische Anschlüsse 34, die in der Regel mit einen elektrischen Steuer- oder Regelsystem in Verbindung stehen. Für die Absperrventile 29 wird lediglich ein sogenannter Einfachhubmagnet benötigt. Die Rückstellung des Magnetkörpers 32 kann entweder durch Federkraft oderelektrisch erfolgen. Die AblaufSperrventile 29 sind zunächst geöffnet, sie verbinden daher in ihrer neutralen Ruhestellung die jeweils vorderen Leiträume der Ventilgruppen mit dem Ablauf R.--.""

Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Hydroventileinrichtung näher erläutert:

Von außen ist die Betätigung der Hydroventileinrichtung und damit die Steuerung des Servomotors 1 lediglich über die beiden AblaufSperrventile 29 möglich. Der neutralen Schaltstellung entspricht die geöffnete Ruhestellung dieser beiden AblaufSperrventile 29. In dieser neutralen Schaltstellung soll der Kolben 2 des Servomotors 1 nicht nur in seiner jeweiligen Lage verharren sondern auch auf hydraulischem Wege gegen mechanische Einflüsse über die Kolbenstange 3 gesichert sein. Diese Sicherung ist über die beiden Rückschlagventile 5 gegeben, deren Verschlußstücke 6 in neutraler Schaltstellung geschlossen und zusätzlich durch die Dichtmembranen 8 gesichert sind. Da die. Möglichkeit nicht auszuschließen ist, daß Verunreinigungen im Hydrauliköl ein völlig dichtes Abschließen der Verschlußstücke 6 der Rückschlagventile 5 verhindern, sind die Verschlußstücke 6 durch diese flexiblen Dichtraembranen 8 ergänzt,, die sich auch schon bei einem unvollkommenen Schließen der Ventilstücke 6 an den Ventilsitz anlegen und dichten kann, ohne selbst mechanisch besonders belastet zu sein. Eine in diesem Bereich störende, feine Leckage beispielsweise durch einen Span im Ventilsitz der Rückschlagventile 5 ist somit

völlig unterbunden. ·

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Da ferner in der neutralen Schaltstellung der Hydroventileinrichtung beide AblaufsperrventiIe 29 geöffnet sind, besteht zwischen beiden den Arbeitsleitungsanschlüssen A und B zugeordneten Ventilgruppen ein Gleichgewichtszustand, bei dem auch die beiden Zulaufventile 16 in sogenannter schwimmender Anordnung ihrer Verschlußstücke 17 geöffnet sind. Der Pumpenzulauf P ist daher symmetrisch über die Drosselstrecke 28, die geöffneten Zulaufventile 16 und die offenen. Ablauf Sperrventile mit dem Ablauf R verbunden. Bis auf den sich an den Drosselstellen symmetrisch aufbauenden Druck fließt das von der Pumpe kommende öl nahezu druckfrei über den Ablauf R zurück.

Sobald eines der beiden Ablaufsperrventile 29 geschlossen wird, stellt sich die in der Zeichnung wiedergegebene Druckverteilung und Stellung der einzelnen Ventile der beiden Venti!gruppen ein.

Beim Ausführungsbeispiel sperrt das rechte Ablaufventil 29 den Rückfluß der Hydraulikflüssigkeit aus dem vorderen Leitraum der rechten Ventilgruppe in den Ablauf R. Hierdurch entsteht zunächst unmittelbar vor dem Verschlußstück 30 des Absperrventils 29 ein Staudruck, der sich über die vordere Zylinderkamraer 23 und die Leitung 25 nicht nur hin zur vorderen Zylinderkanraer 15 des SteuerZylinders 10 fortsetzt, sondern .auch über die Ausgleichsleitung 26 zum rückwärtigen Leitraum der linken Ventilgruppe. Da der vordere Leitraum der linken Ventilgruppe und der damit über die Ausgleichsleitung 27 verbundene rückwärtige Leitraum der rechten Ventilgruppe durch das nach wie vor geöffnete, linke Absperrventil 29 auf dem Druckniveau des Ablaufs R verbleiben, bewegen sich die Vorsteuerkolben 19 und Steuerkolben 11 in Richtung der Druckdifferenz auf ihren vorderseitigen und rückseitigen Arbeitsflächen nach rechts. Hierdurch wird das Zulaufventil 16 der linken Ventilgruppe geschlossen, während das gegenüberliegende Zulaufventil 16 der rechten Ventilgruppe offen bleibt.

Bei dem Rückschlagventil 5 der linken Ventilgruppe wird von der

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Bewegung des Steuerkolbens 11 das Verschlußstück 6 über die Stange 9 mitgenommen, so daß dieses Ventil aufgrund der im Steuerzylinder 10 herrschenden Druckdifferenzen entsperrt wird. Anders verhält es sich beim Rückschlagventil 5 der rechten . Ventilgruppe/ hier verschiebt der in der vorderen Zylinderkammer 15 herrschende Überdruck zunächst den Steuerkolben 11 bis zum Anschlag nach rechts, sodann öffnet sich aufgrund des vorherrschenden Drucks das Verschiußstück δ entgegen der Kraft der Druckfeder 7. Auf diese Weise fließt öl über den Arbeitsleitungsanschluß B auf die rechte Seite des Kolbens 2 im Servomotor 1 nach, so daß sich der Kolben in Richtung des Pfeiles Z weiterbewegt.

Zur besseren Anschauung sind in der Zeichnung die ölleiträume der beiden Ventilgruppen mit relativem Überdruck durch eine gekreuzte Schraffur gekennzeichnet, während die Ölleiträume mit geringerem Druck eine einfache Schraffur kenntlich gemacht sind.

Sobald das rechte Ablaufsperrventil 29 wieder öffnet, baut sich der überdruck im vorderen Leitraum der rechten Ventilgruppe sowie im rückwärtigen Leitraum der linken Ventilgruppe wieder ab, wodurch das rechte Rückschlagventil 5 schließt und das linke Zulaufventil 16 wieder öffnet. Ebenso schließt auch das linke Rücklaufventil 5, da die Kraft der Feder 7 so bemessen ist, daß das Verschlußstück 6 zugleich mit dem zugehörigen Steuerkolben in Schließrichtung bewegt wird.

Wird anstelle des rechten AblaufSperrventils das linke Ablaufsperrventil 29 betätigt, stellt sich eine zu der wiedergegebenen Darstellung symmetrische Druckverteilung und Ventilstellung ein. Hierbei bleibt also das linke Zulaufventil 16 geöffnet, während

aufgrund der herrschenden Druckdifferenzen das rechte Zulaufventil:

ί 16 schließt. Es öffnen auch hierbei wieder beide Rückschlagventile

. 5, damit auch beide Arbeitsleitungsanschlüsse A und B mit dem ;

Zulauf P bzw. dem Ablauf R verbunden sind. :

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Da insgesamt der Druckaufbau in dem betreffenden Ölleitraum und das Durchfahren der sehr kleinen Stellwege des jeweiligen Zulaufventils T6 und der beiden Rückschlagventile 5 lediglich wenige Millisekunden beanspruchen, wird fast sofort der volle Ölstrora über dem betreffenden Leitraum zu dam jeweiligen Arbeitslei tungsanschluß geleitet, solange das zugehörige Ablaufsperrventil 29 gesperrt bleibt.

Neben dieser reinen Weehsel-Schaltfunktion ist die Arbeitsweise des neuen Hydroventilsystems besonders variabel, indem nämlich die AblaufsperrventiIe 29 druckabhängig gesteuert werden können. Dies kann man beispielsweise durch eine entsprechende Begrenzung der elektrischen Steuerströme für die Steuermagneten erreichen.

Um den beschriebenen Funktionsablauf zu sichern, ist es vorteilhaft, die Querschnitte der Ausgleichsleitungen 26 und 27 großvolumig zu bemessen. Außerdem sind die Drosselstellen in den beiden Zuläufen zu den zwei Ventilgruppen, wie beispielsweise die Drosselstrecke 28, so anzuordnen, daß bei freiem öldurchlauf durch beide Ventilgruppen gleichzeitig nur recht geringe und hinsichtlich der ölerwärmung unbedeutende Differenzdrücke auftreten, beim Absperren einer Seite jedoch durch hinzukommende Turbulenzen schon Differenzdrücke von mehreren Prozent des zulässigen Höchstdrucks erreicht werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der aus den Drosselstellen im Zulauf austretende ölstrom so auf die Zulaufventile geleitet wird, daß beim Absperren einer Seite die Stromumlenkung an der Ventil-Vorderkante der anderen Seite eine wesentliche Reaktionskraft auf das betreffende Verschlußstück ausübt, wodurch dieses Ventil erst nach Erreichen eines bestimmten Überdrucks auf der anderen Seite geschlossen werden kann. Hierdurch wird in dem gesamten Hydrauliksystem ein das Eindringen von Luft ausschließender Vordruck erzielbar.

: Die Funktionsweise der Ventileinrichtung wird durch Verunreinigungen des Hydrauliköls, die sich in den Ventilsitzen vorüber-

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gehend festklemmen können, nicht beeinträchtigt. Selbst wenn ein Span im Ablaufsperrventil 29 hängen bleibt, reicht der hier entstehende Staudruck noch zum Betätigen, der übrigen Ventile und des Servomotors T aus. Das gleiche gilt auch bei einer entsprechenden Leckage der Zulaufventile 16, wobei noch hinzukommt, daß bei der nächsten entgegengesetzten Bewegung der Ventile der betreffende Fremdkörper aus den Ventilsitzen wieder ausgespült wird.

Die Wirkungsweise der" erfindungsgemäßen Hydroventileinrichtung kann auch noch durch besondere Bauformen der Absperrventile 29 beeinflußt werden. Es ist schon erwähnt worden, da3 die Absperrventile 29 in bevorzugter Ausbildung Kegelventile sind. Hierbei kann nämlich das kegelförmige Verschlußstück 3:o nicht nur in eine Offenstellung oder Sperrlage eingestellt werden, es sind auch Zwischenstellungen möglich, in denen das kegelige Verschlußstück 3o eine Drosselfunktion übernimmt. Bei geeigneter elektromagnetischer oder mechanischer Betätigung lassen sich daher die Absperrventile 29 vorteilhaft in Regelkreise einfügen, die eine sehr feinfühlige Betätigung des Servomotors 1 ermöglichen.

Hierfür sind die einfach wirkenden Magnetkörper 32 der Absperrventile 29 besonders vorteilhaft. Über den Erregerstrom dar jeweils zugehörigen Magnetspule 33 kann die Drosselwirkung der Absperrventile 29sozusagen stromproportional gesteuert werden. Es läßt sich ohne weiteres jeder gewünschte Gleichgewichtszustand zwischen dem Staudruck auf der Zulaufseite des Verschlußkörpers 3o des betreffenden AblaufSperrventils und der vom Erregerstrom abhängigen,magnetischen Gegenkraft einstellen.

Die für dieerfindungsgemäße Hydroventileinrichtung vorgesehenen Absperrventile 29 haben auch eine besonders kurz· Schaltaeit, Das liegt daran, daß sie in naheu druckfreiem Zustand den jeweiligen Rücklauf der betreffenden Ventilgrupp· absperren, wonach sich erst der Staudruck als Gegendruck aufbaut. Bei geeig-

ivttai/tott.

neter Auslegung der die Ventile betätigenden Elektromagneten lassen sich Schaltzeiten von einigen Millisekunden verwirklichen. Gegenüber Längsschieberventilen, bei denen in der Regel der Längskolben geben die Kraft einer Feder verschoben werden muß, ergibt sich eine um ein Vielfaches kürzere Schaltzeit.

Wenn weiter oben schon gesagt wurde, daß die Betätigung des Servomotors 1 nicht schlagartig einsetzt, so heiur dies jeioch r.L-ht, daß zwischen der Betätigung des entsprechenden Absperrventils und der entsprechenden Reaktion des Servomotors 1 eine zeitlich beachtliche Verzögerung liegt. Da die Zylinderräume des Steuerzylinders 1o und des Vorsteuerzylinders 2o sehr klein gehalten werden können und sie sich somit bei -Ausweichen des Steuerkolbens 11 bzw. des Vorsteuerkolbens 19 nur unwesentlich vergrößern, setzt bei den üblichen großen Förderleistungen der Punoen die Stellkraft auf den Kolben 2 des Servomotors 1 fast unverzögert ein. Vor allem wird dabei der Pumpenzulauf auch nicht kurzzeitig unterbrochen, so daß nachteilige Druckwellen innerhalb des Ventilsystems bis zum Servomotor hin vermieden sind.

Das erfindungsgemäße Ventilsystem eignet sich besonders für automatische Lenkungen von Arbeitsmaschinen, wie landwirtschaftlichen Erntemaschinen - Selbstfahrern oder Ackerschleppern. Bei diesen Maschinen erfordert nämlich die automatische Führung in Reihen-. kulturen entlang an Bestands- oder Furchenkanten oder sonstiger Bezugslinien neben der sogenannten Not- Handlenkung sowie dem Hilfskraftgenerator, wie der ölpumpe, ein Ventilsystem, das einerseits die Möglichkeit der Handlenkung unverändert Iä3t oder daran sogar aktiv beteiligt ist, andererseits aber bei Stellbefehlen des Regelsystems der automatischen Lenkung zunächst den freien Rücklauf des von der ölpumpe kommenden ölstromes absperrt und ihn auf die vom Regler vorgegebene Seite des Lenkzylinders führt, während dann gleichzeitig der Ablauf des beim Stellen aus der nicht beaufschlagten Seite des Lenkzylinders verdrängten Öls ermöglicht wird.. Gibt das automatisch· Lenksystem dagegen keine Stell- '· befehle, müssen beide Seiten des Lenkzylinders über das Ventilsystem für den Lenkautomaten gefen ungewollten - 15 - ι

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ölrücklauf gesperrt sein. Diese Aufgaben erfüllt das erfindungsg_emäße Hydroventi!system, wohei es gerade im Hinblick auf die bei landwirtschaftlichen Systemen möglichen und bewährten Filterfeinheiten praktisch unempfindlich gegen Fremdkörper in dsr Kydraulikflüssigkeit ist.

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Claims (16)

1. Patentansprüche

   Hydrovencilainrichtung zur Steuerung eines doppelt wirkenden Servomotors, insbesondere eines Lenkzylindars von Kraftfahrzeuglenkungen, mit zv/ei Arbeitsleitur.gsanschlüssen, die vertauschbar mit dem Zulauf einer konstant fördernden Pumpe und einem nahezu drucklosen Ablauf verbunden oder abgesperrt sind, wobei im letzteren Fall der Zulauf der Pumpe unmittelbar mit dem Ablauf verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Arbeiteieitungsanschluß (A, B) ein durch einen Differenzdruck von Zulaufdruck und Ablaufdruck in Richtung vom Servomotor (1) weg entsperrbares Rückschlagventil (5), ein durch diesen Differenzdruck schließendes Zulaufventil (16) und ein fremdgesteuertes Ablaufsperrventil (29) vorgeschaltet ist, wobei der Differenzdruck von Zulaufdruck und Ablaufdruck durch den Staudruck beim Schließen jeweils eines der beiden Ablauf Sperrventile (29) gebildet ist und das den jeweils anderen Arbeitsleitungsanschluß (B, A) zugeordnete, entsperrbare Rückschlagventil (5) und schließende Zulaufventil (16) steuert.
2. 2.) Hydroventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (5) jeweils einen in Sperrichtung von einer Feder (7) beaufschlagtes Verschlußstück (6) haben, das auf seiner Zulaufseite mit einem doppelt wirkenden, in Sperrichtung gegenüber dem Verschlußstück (6) frei verschieblichen Steuerkolben (11) in einem angegliederten Steuerzylinder (10) verbunden ist.

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3. 3.) Kydroventi!einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ZulaufvenfciIe (16) jeweils einen mit einem doppeltwirkenden Vorsteuerkolben (19) ir. air.am angegliederten Vorsteuerzylinder (20) verbundenes Yarschlußstück (17) besitzen.
4. 4.) Hydroventileinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorstou-erV.olbeci Cti^s ^.^s 7.1 λ\:ζ va.it L Ir.

   (16) entgegen der Schließrichtung seines Verschlußstücks

   (17) gegenüber diesem frei verschieblich ist.
5. 5.) Hydroventi!einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das einem der Arbeitsleitungsanschlüsse (A, B) zugeordnete Rückschlagventil (5) und Zulaufventil (16) jeweils zu einer Gruppe zusamr.er.gefaßt sind, wobei die verschlußstückseitigen Kammern (15, 23) und die auf der Rückseite des Steuerkolbens (11) sowie des Vorsteuerkolbens (19) liegenden Kammern (14, 22) des Steuerzylinders (10) und des Vorsteuerzylinders (20) je zu einem Leitraum für die Hydraulikflüssigkeit verbunden sind.
6. 6.) Hydroventileinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die vorderen, verschlußstückseitigen Leiträume der einen Ventilgruppe mit den rückwärtigen Leiträumen der anderen Ventilgruppe über Ausgleichsleitungen (26, 27) verbunden sind.
7. 7.) Hydroventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiträume der zwei Ventilgruppen an beliebiger Stelle über die AblaufSperrventile (29) mit dem Ablauf (R) verbunden sind.
8. 8.) Hydroventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiträume der zwei Ventilgruppen im Bereich der verschlußstückseitigen Kammern (23) der Vorsteuerzylinder (20) über die AblaufSperrventile (29) mit dem Ablauf (R) verbunden sind. - 3 -

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9. 9.) Hydroventileinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiträuiae der zwei Ventilgruppen über Zulaufventile (16) mit einer gemeinsamen Drosselstrecke (28) des Zulaufs (P) verbunden sind. _:
10. 10.) Kydroventi!einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da~ durc;-!: jekannzeichnet, daß die VerschluQstücke (6, 17, 3D) der Rückschlagventile (5), der Zulaufventile (16) und der AblaufSperrventile (29) kegelförmige Schließelemente besitzen.
11. 11.) Hydroventileinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite des kegeligen Verschlußstücks (6) des Rückschlagventils (5) zusätzlich eine Membrandichtung (8) angeordnet ist.
12. 12.) Hydroventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (5), die Zulaufventile (16) und die AblaufSperrventile (29) in einem gemeinsamen Block (4) angeordnet sind.
13. 13.) Hydroventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrventile (29) als Druckregelventile ausgebildet sind.
14. 14.) Hydroventi!einrichtung nach einen der Ansprüch.R 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrventile (29) niektrolüagnetisch oder mechanisch betätigt sind.
15. 15.) Hydroventileinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrventile (29)' durch einen einfach wirkenden Hubmagneten (32, 33) betätigt sind.
16. 16.) Hydroventileinrichtung nach Anspruch 13 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetisch betätigten Absperr-.

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    ventile (29) eine dem Erregerstrom der Tubnagnete (32, 33) proportionale Regelcharakteristik haben.

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