DE2654366C2

DE2654366C2 - Hydroventileinrichtung

Info

Publication number: DE2654366C2
Application number: DE2654366A
Authority: DE
Inventors: Horst 4834 Harsewinkel Ziems
Original assignee: Claas Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Claas Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1976-12-01
Filing date: 1976-12-01
Publication date: 1984-08-23
Also published as: DE2654366A1; HU178484B; US4266466A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hydroventileinrichtung der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.

Eine solche Hydroventileinrichtung ist aus der US-PS 72 731 bekannt. Bei dieser Vorrichtung sind im nicht angesteuerten Zustand die Zulaufventile und die Ablaufventile beider Ventilgruppen geschlossen. Jede Ventilgruppe besitzt als drittes Ventil ein sogenanntes Steuerventil, das mit den Zulauf- und Ablaufventilen derart verknüpft ist, daß bei Ansteuerung jeweils das Zulaufventil der einen Ventilgruppe und das Ablaufventil der anderen Ventilgruppe geöffnet wird, je nach dem, welche Bewegungsrichtung dem Servomotor aufgeprägt werden soll. Ein erheblicher Nachteil der bekannten Hydroventileinrichtung liegt darin, daß auch bei nicht angesteuerten Ventilen der beiden Ventilgruppen der vol-Ie Pumpendruck am Ventilsystem ansteht und über ein Überdruckventil der Förderstrom der Pumpe kurzgeschlossen werden muß, womit beträchtliche Verluste verbunden sind. Außerdem ist bei der bekannten Hydroveniileinrichtung im nicht angesteuerten Zustand der Ventile der Servomotor nicht verriegelt.

Ein mit den im wesentlichen gleichen Nachteilen verbundenes, ähnliches Hydroventilsystem ist aus der GB-PS 13 62 042 bekannt, hierbei sind die Ventilkörper des

Zulaufventil und des Ablaufventils der betreffenden Ventilgruppe fest miteinander mechanisch verbunden. Dabei kann folglich für jede Ansteuerseite des Servomotors immer nur das Zulaufventil offen und das Ablaufventil geschlossen oder umgekehrt das Ablaufventil offen und das Zulaufventil geschlossen sein. Auch dieses Ventilsystem ist daher für den verlustarmen Betrieb mit einer konstant fördernden Pumpe nicht geeignet

Um einen solchen Betrieb zu ermöglichen, hat man bislang für die entsprechende hydraulische Steuerung Wegeventile mit Längskolben und Längsschieber eingesetzt Einerseits werden an die Fertigungsgenauigkeit solcher Wegeventile hohe Anforderungen gestellt, damit trotz auftretender Wärmedehnungen ein Verklemmen der Kolben und Schieber ausgeschlossen ist Das bedingt wegen der notwendigen Spiele Spaltverluste, und der Leckanteil der Hydraulikflüssigkeit muß wieder abgeführt werden. Ferner müssen besondere Überströmkanäle vorgesehen werden, um während der Schaltvorgänge einen Teil der Hydraulikflüssigkeit umleiten zu können, damit schlagartige Unterbrechungen des Pumpenstromes vermieden werden. Dies alles macht die Funktionsfähigkeit solcher Wegeventile stark vom Reinheitsgrad der verwendeten Hydraulikflüssigkeit abhängig.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, eine Hydroventileinrichtung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß sie die gleichen Funktionen wie derartige Wegeventile erfüllt, dabei jedoch funktionssicherer und insbesondere gegen Fremdkörper in der Hydraulikflüssigkeit wesentlich unempfindlicher ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Hydroventileinrichtung der eingangs genannten Art den Servomotor über eine konstant fördernde Pumpe steuern zu können und die Ventile der Ventilgruppen derart zu verknüpfen, daß im nicht angesteuerten Zustand ein verlustarmer Betrieb unter Verriegelung des Servomotors und dennoch bei Ansteuerung eine trägheitsarme Reaktion erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Hydroventileinrichtung der gattungsgemäßen Art nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Hydroventileinrichtung liegt darin, daß bei den verschiedenen Steuerzuständen des Servomotors, insbesondere auch beim Wechsel dieser Zustände, immer nur eine Drosselung und Umlenkung des konstant geförderten Ölstronis, nicht aber eine schlagartige Unterbrechung oder Umkehr stattfindet So baut sich beim Schließen der Ablaufventile 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. Fremdkörper im Hydrauliköl können zwar die Funktion der Ablaufventile oder der Zulaufventile beeinträchtigen, dennoch bleibt die Funktion der gesamten Hydroventileinrichtung erhalten. Falls das jeweils betätigte Ablaufventil nicht ganz absperren sollte, baut sich dennoch der erforderliche Staudruck zur Steuerung der duvon abhängigen übrigen Ventile auf und der Servomotor wird in der gewünschten Weise betätigt. Das gleiche gilt bei einer Störung der Zulaufventile oder der Rückschlagventile. Du alle Ventile für sich genommen nur eine Sperrfunkuon ausüben, die alleine durch Fremdkörper im Hyd'^iulikö) infragc gestellt sein könnte, ist eine erhebliche Sicherheit ge^en unbeabsichtigte Betätigung des Servomotors bzw. der Servolenkung erreicht Andererseits wird ein möglicher Fremdkörper im Ventilspalt eines der Ventile bei einem der folgenden Schaltvorgänge wieder ausgeschwemmt, so daß ein Festsitzen der gesamten Ventileinrichtung in einer bestimmten Schaltstellung ausgeschlossen ist

Die erfindungsgemäße Hydroventileinrichtung läßt sich deshalb besonders vorteilhaft in lcndwirtschaftlichen 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 Ablaufventile nicht nachteilig beeinflußt werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der erfindungsgemäßen Hydroventileinrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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

In der Zeichnung ist schematisch ein Servomotor 1 dargestellt, bei dem es sich um einen Lenkzylinder für eine Fahrzeuglenkung handeln kann. In diesem Lenkzylinder ist ein 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 Servomotor 1 sowie einen Pumpenanschluß Pund einen Ablaufanschluß R. Je nach Belastung der Hydraulikpumpe durch den Servomotor 1 ergibt sich im Pumpenzulauf Pein Überdruck zum Ablauf R, der in der Regel nahezu drucklos ist. Es ist Aufgabe der Hydroventileinrichtung, den Pumpenzulauf Pin einer neutralen Schaltstellung auf den Ablauf R zu legen, in einer weiteren Schaltstellung den Pumpenzularf 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 Arbeitsleitungsansehluß 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 S abgesperrt sein.

Die Hydroventileinrichtung besteht aus zwei symmetrisch aufgebauten Ventilgruppen, von denen jede ei-

f,o nein der Arbeitsleitungsanschlüsse A bzw. Bzugeordnet ist. In der nachstehenden Beschreibung wird deshalb lediglich zwischen der linken Ventilgruppe, die mit dem Arbeitslcitungsanschluß A verbunden ist und der rechten, mit dem Arbeitsleitungsanschluß B verbundenen

e.5 Ventilgruppe unterschieden. Im übrigen ist die Art der einander entsprechenden Ventile gleich, weswegen die drei einzelnen, bei beiden Gruppen vorhandenen Ventile nur einmal erläutei ι werden.

Den beiden Arbeitsleitungsanschlüssen A und B ist innerhalb der Hydroventileinriehtung je ein Rückschlagventil 5 unmittelbar vorgeschaltet, das ein durch eine Druckfeder 7 belastetes Verschlußstück 6 besitzt. Die Sperrichtung des Rückschlagventils 5 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. Zweckmäßig ist das Verschlußstück 6 der Rückschlagventile 5 als kegeliger 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 Verschlußslück 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 abgewandten Rückseite besitzt der Steuerkolben 11 eine Anschlagnase 13, mit der er an die rückwärtige Stirnwand des Sleuerzylinders 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 rückwärtige Zylinderkammer 14 für eine Druckbeaufschlagung des Steuerkolbens 11 in Richtung auf das Verschlußstück 6 hin von Bedeutung, damit nämlich bei Anschlag des Steuerkolbens 11 gegen die Verbindungsstange 9 innerhalb seiner Bohrung 12 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 entsperrbares Rückschlagventil.

Von dem jeweiligen Arbeitsleitungsanschluß A bzw. B aus gesehen liegt hinier 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 Vorsteuerkolben 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 feit 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 Zylindeikaiiimer 22 des Vorsteuerzylinders 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 Verbindungsleitung

ίο 25 eine Verbindung zwischen der vorderen Zylinderkamtner 15 des Steuer/.ylinders 10 mit der vorderen Zylinderkammer 23 des Vorsteuerzylinders 20. Durch die vordere Zylinderkammer 15 des zum Rückschlagventil 5 gehörigen Steuerzylinders 10, durch die Verbindungsleitung 25 und durch die vordere Zylinderkammer 23 des zum Zulaufvcnii's 16 gehörigen Vorstcucrzylinders 20 einerseits und durch die beiden rückwärtigen Zylinderkammem 14 und 22 des Steuerzylinders 10 und des Vorsteuerzylinders 20 andererseits sind für jede Ventilgruppe ein vorderer und ein rückwärtiger Leitraum für die Hydraulikflüssigkeit gebildet. Dabei steht der vordere Leitraum der einen Ventilgruppe jeweils mit dem rückwärtigen Ventilraum der anderen 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 gegcnüberliegenden Ventilgruppen.

Die Zulaufseiten der beiden Zulaufventile 16 sind über eine gemeinsame Drosselstrecke 28 an den Pumpenzulauf Pangeschlossen.
Als drittes Elemente 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.

Die Ablaufsperrventile 29 sind fremd betätigt, zweckmäßig erfolgt ihre Betätigung auf elektromagnetischem Wege. Beim Ausführungsbeispiel ist dazu schematisch das Vcischlußsiück 30 der Ablaufspcrpvcntile 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 einem 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 oder elektrisch 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 Hydroventileinrichf mg näher erläutert:

Von außen ist die Betätigung der Hydroventileinriehtung und damit die Steuerung des Servomotors 1 ledig-

lieh 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 Dichtmembranen 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.

Da ferner in der neutralen Schaltstellung der Hydroventileinrichtung beide Ablaufsperrventile 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 Ablaufsperrventile 29 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 Ventilgruppen 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 Zylinderkammer 23 und die Leitung 25 nicht nur hin zur vorderen Zylinderkammer 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, Unke Absperrventil 29 auf dem Drucknivesu 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 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 Oberdruck zunächst den Steuerkolben 11 bis zum Anschlag nach rechts, sodann öff net sich aufgrund des vorherrschenden Drucks das Verschlußstück 6 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 durch 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 11 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 16 schließt. Es öffnen auch hierbei wieder beide Rückschlagventile 5, damit auch beide Arbeitsleitungsan-Schlüsse A und B mit dem Zulauf P bzw. dem Ablauf R verbunden sind.

Da insgesamt der Druckaufbau in dem betreffenden Ölleitraum und das Durchfahren der sehr kleinen Stellwege des jeweiligen Zulaufventil 16 und der beiden Rückschlagventile 5 lediglich wenige Millisekunden beanspruchen, wird fast sofort der volle Ölstrom über dem betreffenden Leitraum zu dem jeweiligen Arbeitsleitungsanschluß geleitet, solange das zugehörige Ablaufsperrventil 29 gesperrt bleibt

Neben dieser reinen Wechsel-Schaltfunktion ist die Arbeitsweise des neuen Hydroventilsystems besonders variabel, indem nämlich die Ablaufsperrventile 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

so Drosselstellen in den beiden Zuläufen zu den zwei Ventilgruppen, wie beispielsweise die Drosselstrecke 28, so

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au^uviuiikiit, uav L/ti iiu:dii v/iuui\.uiaui uuiui ltciul 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 be stimmten Oberdrucks 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 vorübergehend festklemmen können, nicht beeinträchtigt. Selbst wenn ein Span im Ablaufspeirventil 29 hängen bleibt, reicht der hier entstehende Staudruck noch zum Betätigen der übrigen Ventile und des Servomotors I 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 Hydro ventileinrichtung kann auch noch durch besondere Bauformen der Absperrventile 29 beeinflußt werden. Es ist schon erwähnt worden, daß die Absperrventile 29 in bevorzugter Ausbildung Kegelventile sind. Hierbei kann nämlich das kegelförmige Verschlußstück 30 nicht nur in eine Offenstellung oder Sperrlage eingestellt werden, es sind auch Zwischenstellungen möglich, in denen das kegelige Verschlußstück 30 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 Lrregerstrom der jeweils zugehörigen Magnetspule 33 kann die Drosselwirkung der Absperrventile 29 sozusagen stromproportional gesteuert werden. Es läßt sich ohne weiteres jeder gewünschte Gleichgewichtszustand zwischen dem Staudruck auf der Zulaufseite des Verschlußkörpers 30 des betreffenden Ablaufsperrventils und der vom Erregerstrom abhängigen, magnetischen Gegenkraft einstellen.

Die für die erfindungsgemäße Hydroventileinrichtung vorgesehenen Absperrventile 29 haben auch eine besonders kurze Schaltzeit. Das liegt daran, daß sie in nahezu druckfreiem Zustand den jeweiligen Rücklauf der betreffenden Ventilgruppe absperren, wonach sich erst der Staudruck als Gegendruck aufbaut. Bei geeigneter Auslegung der die Ventile betätigenden Elektromagneten lassen sich Schaltzeiten von einigen Millisekunden verwirklichen. Gegenüber Längsschieberventilen, bei denen in der Regel der Längskolben gegen 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 heißt dies jedoch nicht, daß zwischen der Betätigung des entsprechenden Absperrventils und der entsprechenden Reaktion des Servomotors ! eine zeitlich beachtliche Verzögerung liegt. Oa die Zylinderräume des Steuerzylinders 10 und des Vorsteuerzylinders 20 sehr klein gehalten werden können und sie sich somit bei Auswei- chen des Steuerkolbens It bzw. des Vorsteuerkolbens 19 nur unwesentlich vergrößern, setzt bei den üblichen großen Förderleistungen der Pumpen 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 Vcntilsystem eignet sich be sonders für automatische Lenkungen von Arbeitsmaschinen, wie landwirtschaftlichen Erntemaschinen — Selbstfahrern oder Ackerschleppern. Bei diesen Maschinen erfordert nämlich die automatische Führung in Reihenkulturen 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 läßt 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 automatische Lenksystem dagegen keine Stellbefehle, müssen beide Seiten des Lenkzylinders über das Ventilsystem für den Lenkautomaten gegen ungewollten ölrücklauf gesperrt sein. Diese Aufgaben erfüllt das erfindungsgemäße Hydroventilsystem, wobei es gerade im Hinblick auf die bei landwirtschaftlichen Systemen möglichen und bewährten Filterfeinheiten praktisch unempfindlich gegen Fremdkörper in der Hydraulikflüssigkeit ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydroventileinrichtung zur Steuerung eines doppelt wirkenden Servomotors, insbesondere eines Lenkzylinder von Kraftfahrzeuglenkungen, mit zwei Arbeitsleitungsanschlüssen, die vertauschbar über zwei jeweils aus einem Zulaufventil, einem Ablaufventil und einem dritten Ventil bestehende Ventilgruppen, von denen jeweils ein Ventil fremdsteuerbar ist. mit dem Zulauf einer Pumpe und einem nahezu drucklosen Ablauf verbindbar sind, d a durch gekennzeichnet, daß das jeweils fremdgesteuerte Ventil das Ablaufventil (29) ist, über das die Pumpe im nicht angesteuerten Zustand mit dem Ablauf (R) verbunden und über das im angesteuerten Zustand ein Differenzdruck zwischen Zulauf (P) und Ablauf (R) gebildet ist, daß das jeweils dritte Ventil ein dem Servomotor (1) unmittelbar vorgeschaltetes Rückschlagventil (5) ist, dem das jeweilige Zulaufventil (16) vorgeschaltet ist, wobei das Rückschlagventil (5) und das Zulaufventil (16) der einen Gruppe über den Differenzdruck infolge des angesteuerten Ablaufventils (29) der anderen Gruppe derart gesteuert sind, daß das Rückschlagventil (5) in Richtung vom Servomotor (1) weg entsperrt und das Zulaufventil (16) geschlossen ist.

2. Hydroventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (5) jeweils ein in Sperrichtung von einer Feder (7) beaufschlagtes Verschlußstück (6) haben, daß auf seiner Zulaufseite mit einem doppelt wirkenden, in Sperrichtung gegenüber dem Verschlußstück (6) frei verschieblichen Steuerkolben (11) in einem angegliederten Steuerzylinder (10) verbunden ist.

3. Hydroventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufventile (16) jeweils ein mit einem doppelt wirkenden Vorsteuerkolben (19) in einem angegliederten Vorsteuerzylinder (20) verbundenes Verschlußstück (17) besitzen.

4. Hydroventileinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerkolben (19) des Zulaufventils (16) entgegen der Schließrichtung seines Verschlußstücks (17) gegenüber diesem frei verschieblichist.

5. Hydroventileinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß 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. 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. Hydroventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiträume der zwei Ventilgruppen an beliebiger Stelle über die Ablaufventile (29) mit dem Ablauf (7ty verbunden sind.

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 Ablaufventile (29) mit dem Ablauf (R) verbunden sind.

9. Hydroventileinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiträume der beiden Ventilgruppen über die Zulaufventile (16) mit einer gemeinsamen Drosselstrekke (28) des Zulaufs (P) verbunden sind.

10. Hydroventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußstücke (6, 17, 30) der Rückschlagventile (5), der Zulaufventile (16) und der Ablaufventile (29) kegelförmige Schließelemente besitzen.

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. Hydroventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (5), die Zulaufventile (16) und die Ablaufventile (29) in einem gemeinsamen Block (4) angeordnet sind.

13. Hydroventileinrichtung nach einem der Ansprüche ί bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufventile (29) als Druckregelventile ausgebildet sind.

14. Hydroventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufventile (29) elektromagnetisch oder mechanisch betätigt sind.

15. Hydroventileinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufventile (29) durch einen einfach wirkenden Hubmagneten (32, 33) betätigt sind.

16. Hydroventileinrichtung nach Anspruch 13 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetisch betätigten Ablaufventile (29) eine dem Erregerstrom der Hubmagnete (32, 33) proportionale Regelcharakteristik haben.