-
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem zur Fernregelung und/oder
Steuerung von Funktionselementen, beispielsweise von Antrieben,
Getrieben, Lenkungen, Ruderblätter
von Fahrzeugen, insbesondere Wasserfahrzeugen, gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 1.
-
Vorrichtungen
oder Systeme dieser Art sind bekannt.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein System aufzuzeigen, mit der die Fernsteuerung
und/oder Regelung von Antrieben bei Fahrzeugen oder Arbeitsmaschinen,
insbesondere aber auch bei Wasserfahrzeugen in wesentlich verbesserter
Form erfolgen kann.
-
Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist ein Steuersystem entsprechend dem Patentanspruch
1 ausgebildet.
-
Vorteilhaft
werden über
das bei dem erfindungemäßen Steuersystem
vorgesehene hydraulische Proportionalventil die beiden gegen wirkenden Zylinderräume eines
Arbeitszylinders abwechselnd angesteuert, so dass insbesondere aufgrund
des hydraulischen Proportionalventils schwergängige Schaltfunktionen über eine
beispielsweise über
eine Seilzugverbindung mit dem hydraulischen Proportionalventil
in Verbindung stehenden Handschalthebel sehr leichtgängig durchführbar sind.
-
Ein
weiterer besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Steueranlage besteht darin,
dass eine Notschaltfunktion vorgesehen ist, durch die auch bei einem
beispielsweise durch einen Druckmediumsverlust hervorgerufenen Ausfall
des hydraulischen Proportionalventils die Funktionsweise des Steuersystems
sichergestellt ist.
-
Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der 1–8 an
einer Vielzahl von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
-
1a–c
-
Darstellung einer ersten
bis dritten Schaltstellung (a)–(c)
eines hydraulischen Proportionalventils in Schnittdarstellung
-
- 1,
25, 36
- Kolbenstange
- 2
- Raum
für Kolbenführung
- 3
- Ventilgehäuse
- 4.1
- vorderer
Ventilraum
- 4.2
- hinterer
Ventilraum
- 5,
26, 37
- vierte
Anschlussbohrung für
Tankleitung
- 6
- Gewindeanschlusselement
- 7,
27, 38
- dritte
Anschlussbohrung für
Druckmediumszufuhr
- 8
- Gewindeanschlusselement
- 9,
28, 39
- fünfte Anschlussbohrung
für Tankleitung
- 10
- Gewindeanschlusselement
- 11
- Bohrung
für Deckelbefestigung
- 12
- Gewindeanschlusselement
- 13
- Heckabschlussdeckel
- 14
- Bohrung
für Deckelbefestigung
- 15,
30, 40
- erster
Kolben
- 16
- Gewindeanschlusselement
- 17,
31, 41
- zweite
Anschlussbohrung
- 18,
32, 42
- mittlerer
Ventilraum
- 19,
34, 44
- zweiter
Kolben
- 20
- Gewindeanschlusselement
- 21,
33, 43
- erste
Anschlussbohrung
- 23
- Raum
für Kolbenstangendichtung
- 24,
35, 45
- Gewindeverbindung
- LA
- Längsachse
des Ventilgehäuses
-
2
-
Darstellung einer heckseitigen
Anbindung des hydraulischen Proportionalventils an eine Kolbenstange
eines Arbeitszylinders, der über
einen konventionellen Seilzug und ein hydraulisches Proportionalventil
mit einer handelsüblichen
Kommandobox in Verbindung steht
-
- 46
- Gewindeanschluss
der hinteren Kolbenstange
- 47
- hintere
Kolbenstange des Arbeitszylinders
- 48
- Arbeitszylinder
- 49
- erster
Arbeitsraum
- 50
- erste
Hydraulikleitung A des Arbeitszylinders
- 51
- Kolben
- 52
- zweiter
Arbeitsraum
- 53
- zweite
Hydraulikleitung B des Arbeitszylinders
- 54
- vordere
Kolbenstange des Arbeitszylinders
- 55
- Kolbenstange
des hydraulischen Proportionalventils
- 56
- Tankleitungsanschluss
- 57
- Druckleitungsanschluss
- 58
- Tankleitungsanschluss
- 59
- hydraulisches
Proportionalventil
- 60
- erste
Anschlussbohrung A am Proportionalventil
- 61
- zweite
Anschlussbohrung B am Proportionalventil
- 62
- Gewindebohrung
für zylinderseitige
Seilzugseele
- 63
- Seilzugseele
zylinderseitig
- 64
- Seilzugmantel
zylinderseitig
- 65
- Seilzugmantelarretierung
zylinderseitig
- 66
- Seilzugmantelarretierung
kommandoboxseitig
- 67
- Seilzugmantel
kommandoboxseitig
- 68
- Seilzugseele
kommandoboxseitig
- 69
- Sicherungsmutter
- 70
- Drehpunkt
der Schaltwippe
- 71
- Nippel
zur Anbindung der Seilzugseele an die Kommandobox
- 72
- Schaltwippe
- 73
- Kommandobox
angedeutet
- 74
- Schalthebel
-
3
-
Darstellung einer seitlichen
Anbindung des hydraulischen Proportionalventils an einen Arbeitszylinder
-
- 75
- Kugelgelenkanbindung
z.B. am Schalthebel der Einspritzpumpe bzw. des Getriebes
- 76
- Verbindungs-
bzw. Mitnehmerlasche, angebunden an der hinteren Kolbenstange des
Arbeitszylinders und der Kolbenstange des Proportionalventils
- 77
- Befestigungsschraube
- 78
- hintere
Kolbenstange des Arbeitszylinders
- 79
- Kolbenstange
des Proportionalventils
- 80
- Tankleitungsanschluss
- 81
- hydraulisches
Proportionalventil
- 82
- Zylinderversorgungsleitung
A
- 83
- Zylinderversorgungsleitung
B
- 84
- Druckleitungsanschluss
- 85
- Tankleitungsanschluss
- 86
- Hydraulikleitungsanschluss
A
- 87
- Arbeitszylinder
- 88
- Arbeitszylinderbefestigungsmutter
- 89
- Hydraulikleitungsanschluss
B
- 90
- Stabilisierungsplatte
- 91
- Seilzugmantelarretierung
zylinderseitig
- 92
- Seilzugseele
zylinderseitig
- 93
- Gewindebohrung
für zylinderseitige
Seilzugseele
- 94
- Seilzugmantel
zylinderseitig
- 95
- Seilzugmantelarretierung
kommandoboxseitig
- 96
- Seilzugmantel
kommandoboxseitig
- 97
- Seilzugseele
kommandoboxseitig
-
4:
-
Beispielhafte Darstellung
einer frontseitigen Anbindung des hydraulischen Proportionalventils
an eine hintere Kolbenstange eines Arbeitszylinders, bei dem die
Anbindung des hydraulischen Proportionalventils an eine handelsübliche Kommandobox
wiederum über
einen konventionellen Seilzug erfolgt
-
- 104
- vorderes
Ende des Arbeitszylinders
- 105
- Hydraulikleitungsanschluss
B
- 106
- Arbeitszylinder
- 107
- Hydraulikleitungsanschluss
A
- 108
- hintere
Kolbenstange des Arbeitszylinders
- 109
- Verbindungskupplung
- 110
- Kolbenstange
des hydraulischen Proportionalventils
- 111
- Tankleitungsanschluss
- 112
- Druckleitungsanschluss
- 113
- Tankleitungsanschluss
- 114
- Seilzugmantelarretierung
zylinderseitig
- 115
- Zylinderversorgungsleitung
A
- 116
- Zylinderversorgungsleitung
B
- 117
- hydraulisches
Proportionalventil
- 118
- Seilzugseele
zylinderseitig
- 119
- Seilzugmantel
- 120
- Seilzugmantelarretierung
kommandoboxseitig
- 121
- Seilzugseele
kommandoboxseitig
- 122
- Schraubverbindung
- 123
- Drehpunkt
der Schaltwippe
- 124
- Nippel
zur Anbindung der Seilzugseele an die Kommandobox
- 125
- Schaltwippe
- 126
- Kommandobox
angedeutet
- 127
- Schalthebel
-
5:
-
Darstellung einer Anbindung
des hydraulischen Proportionalventils unmittelbar an die Schaltwippe
einer handelsüblichen
Kommandobox sowie einer Weiterverbindung über einen konventionellen Seilzug
zum Arbeitszylinder
-
- 128
- Kupplungselement
- 129
- hintere
Kolbenstange des Arbeitszylinders
- 130
- Hydraulikleitungsanschluss
A
- 131
- Arbeitszylinder
- 132
- Hydraulikleitungsanschluss
B
- 133
- vordere
Kolbenstange des Arbeitszylinders
- 134
- Hydraulikleitung
- 135
- Zusammenschluss
der vorderen Kolbenstange des Nehmerzylinders und der Seilzugseele
- 136
- Seilzugseele
zylinderseitig
- 137
- Seilzugmantelarretierung
zylinderseitig
- 138
- Seilzugmantel
zylinderseitig
- 139
- Seilzugmantelarretierung
kommandoboxseitig
- 140
- Seilzugmantel
kommandoboxseitig
- 141
- hydraulisches
Proportionalventil
- 142
- Zylinderversorgungsleitung
B
- 143
- Seilzugseele
kommandoboxseitig
- 144
- Schraubverbindung
- 145
- Gewindebohrung
für kommandoboxseitige Seilzugseele
- 146
- Tankleitungsanschluss
- 147
- Druckleitungsanschluss
- 148
- Zylinderversorgungsleitung
A
- 149
- Tankleitungsanschluss
- 150
- Kolbenstange
des Proportionalventils
- 151
- Verlängerung
der Kolbenstange des Proportionalventils
- 152
- Sicherungsmutter
- 153
- Nippel
zur Anbindung der Kolbenstangenverlängerung an die Schaltwippe
der Kommandobox
- 154
- Drehpunkt
der Schaltwippe
- 155
- Schaltwippe
- 156
- Kommandobox
angedeutet
- 157
- Schalthebel
-
6:
-
Darstellung einer Druckerzeugungseinheit
zur Erzeugung des Öldruckes
für die
vorgenannten Steuerungssysteme
-
- 158
- Druckleitungsanschluss
- 159
- hydraulische
Druckleitung
- 160
- T-Verteilereinheit
- 161
- Hydraulikpumpeinheit
bzw. Mikrohydraulikpumpe
- 162
- Elektromotor
- 163
- Druckschalteinheit
- 164
- Druckspeichereinheit
-
7:
-
Darstellung einer alternativen
Ausführung
der seitlichen Anbindung des hydraulischen Proportionalventils mit
integrierter Notschaltfunktion
-
- 165
- Befestigungsschraube
- 166
- Verbindungslasche
- 167
- Kugelgelenkanbindung
zur Getriebe- bzw. zur Einspritzpumpenanbindung
- 168
- Kontermutter
- 169
- Kolbenstange
des Proportionalventils
- 170
- hintere
Kolbenstange des Arbeitszylinders
- 171
- hydraulisches
Proportionalventil
- 172
- Tankleitungsanschluss
- 173
- Zylinderversorgungsleitung
A
- 174
- Zylinderversorgungsleitung
B
- 175
- Sicherungsmutter
- 176
- Druckleitungsanschluss
- 177
- Tankleitungsanschluss
- 178
- Hydraulikleitungsanschluss
A des Arbeitszylinders
- 179
- Arbeitszylinder
- 180
- vordere
Kolbenstange des Arbeitszylinders
- 181
- Kupplung
für Zusammenführung von
Kolbenstange und Seilzugseele
- 182
- Seilzugseele
zylinderseitig
- 183
- Seilzugmantelarretierung
zylinderseitig
- 184
- Mutter
- 185
- Mitnehmerlasche
für die
Schubstange
- 186
- Mutter
- 187
- Schubstange
- 188
- Hydraulikleitungsanschluss
B des Arbeitszylinders
- 189
- Seilzugmantel
- 190
- Seilzugmantelarretierung
kommandoboxseitig
- 191
- Seilzugseele
kommandoboxseitig
- 192
- Anbindungsnippel
- 193
- Schaltwippe
- 194
- Schalthebel
-
8:
-
Darstellung einer zur
Realisierung integrierten Notschalfunktion gemäß 7 erforderlichen
Kupplung
-
- 195
- Anbindungskolben
für die
Kolbenstange des Arbeitszylinders
- 196
- Kupplungsgehäuse
- 197
- Führungskolben
- 198
- Bewegungsfreiraum
für den
Führungskolben
- 199
- Schraubkappe
- 200
- Aufnahmegewinde
für die
Seilzugseele
- 201
- Gewinde
- 202
- Bohrung
zur Anbindung der Schubstange
- 203
- Mitnehmerlasche
- 204
- Schweiß- bzw.
Lötnaht
- 205
- Bewegungsfreiraum
für den
Führungskolben
- 206
- Gewinde
zur Anbindung der Arbeitszylinderkolbenstange
-
Das
in 1a–c dargestellte hydraulische Proportionalventil
weist neben einer Kolbenstange 1, 25, 36 ein
zylinderförmiges
Ventilgehäuse 3 auf,
in dem ein Raum 2 zur Führung
der Kolbenstange 1 vorgesehen ist. An der Kolbenstange 1 sind
zumindest zwei Kolben 15, 19, 30, 34, 40, 44 vorgesehen, die
entlang einer zumindest parallel zur Längsachse des zylinderförmigen Ventilgehäuses 3 verlaufenden Achse
LA über
die Kolbenstange 1 verschiebbar sind. Ferner weist das
Ventilgehäuse 3 einen
vorderen Ventilraum 4.1, einen mittleren Ventilraum 18 und einen
hinteren Ventilraum 4.2 auf, die durch den ersten bzw.
zweiten Kolben 15, 19, 30, 34, 40, 44 voneinander
getrennt sind.
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Das
in den 1a–c beispielhaft dargestellte
hydraulische Proportionalventil weist zumindest drei unterschiedliche
Schaltstellungen auf, die über zumindest
einen Stelleingang 12, 24 ausgewählt werden
können.
Der Stelleingang 12 ist in einer bevorzugten Ausführungsform
als ein der Stirnseite des Ventilgehäuses 3 des hydraulischen
Proportionalventils vorgesehenes Gewindeanschlusselement 12, 29 realisiert,
an das beispielsweise eine Seilzugsvorrichtung angeschlossen ist.
Alternativ kann jedoch auch der Stelleingang durch ein in der aus
dem Ventilgehäuse 3 nach
außen
wegstehenden Stirnseite der Kolbenstange 1 integriertes
Gewindeanschlusselement 24, 35, 45 realisiert
sein, an die wiederum eine Seilzugvorrichtung angeschlossen ist
(siehe 5). Hierbei wird über die Seilzugvorrichtung
ein vorgegebener Stellwert in eine Bewegung des Ventilgehäuses 3 bzw.
der Kolbenstange 1 umgesetzt.
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Das
Ventilgehäuse 3 weist
ferner eine erste bis fünfte
Anschlussbohrung 21, 17, 7, 5, 9 auf,
die jeweils ein nach außen
gerichtetes oder integriertes Gewindeanschlusselement 20, 16, 10, 8, 6 zum
Anschluss von beispielsweise Hydraulikschläuchen besitzt. So ist beispielsweise
in einem ersten Ausführungsbeispiel
die erste Anschlussbohrung 21 über eine erste Hydraulikleitung 50 mit
einem ersten Arbeitsraum 49 eines Arbeitszylinders 48 und
die zweite Anschlussbohrung 17 über eine zweite Hydraulikleitung 53 mit
einem zweiten Arbeitsraum 52 des Arbeitszylinders 48 verbunden.
Hierbei sind der erste und zweite Arbeitsraum 49, 50 über einen
Kolben 51 getrennt, der einstückig mit einer durch den ersten und
zweiten Arbeitsraum 49,50 geführten hinteren und vorderen
Kolbenstange 47, 54 verbunden ist. Die hintere
und vordere Kolbenstangen 47, 54 steht hierbei
von den beiden Stirnseiten des Arbeitszylinders 48 nach
außen
weg und zwar entlang der Längsachse
des Arbeitszylinders 48.
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Darüber hinaus
ist die dritte Anschlussbohrung 7 über eine dritte Hydraulikleitung 159 mit
einer Hydraulikpumpeinheit 161 oder einem Druckspeicher 164 verbunden,
wobei über
ein T-Verteilereinheit 160 sowohl die Hydraulikpumpeinheit 161 als
auch der Druckspeicher 164 an die dritte Hydraulikleitung 159 geführt sind.
Zwischen dem Druckspeicher 164 und dem T-Verteilereinheit 160 kann
in einer bevorzugten Ausführung
ein Druckschalter 163 vorgesehen sein. Die Hydraulikpumpeinheit 161 wird
beispielhaft über einen
Elektromotor 162 angetrieben. Die Hydraulikpumpeinheit 161 kann
hierbei in einer bevorzugten Ausführungsform als Mikrohydraulikpumpe
ausgestaltet sein.
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Die
vierte und fünfte
Anschlussbohrung 5, 9 sind über eine vierte und fünfte Hydraulikleitung
mit einem Vorratsbehälter
zur Aufnahme des in den hydraulischen Einheiten des Steuersystems
vorgesehen Druckmediums, insbesondere von Öl, verbunden (nicht in den
Figuren dargestellt).
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Das
Ventilgehäuse 3 besitzt
ferner zumindest zwei stirnseitige, parallel zur Mittelachse LA
angeordnete Bohrungen 11, 14 zur Befestigung eines Heckabschlussdeckels 13 am
Ventilgehäuse 3.
Auf der gegenüberliegenden
Stirnseite des Ventilgehäuses 3 ist
ein dem vorderen Ventilraum 4.1 benachbarter Raum 23 zur
Aufnahme einer Kolbenstangendichtung (nicht in der 1 dargestellt)
vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform des hydraulischen
Proportionalventils weist die Kolbenstange 1, 25, 36 als
Verbindungselement an Ihrer Stirnseite und/oder an im Heckabschlussdeckel 13 einen
Gewindeanschluss 12, 24, 29, 35, 45 zur
Anbindung beispielsweise an eine Seilzugverbindung 63 bis 69 oder
an die vordere Kolbenstange 54 des Arbeitszylinders 48 auf.
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In 1a ist eine erste Schaltstellung des hydraulischen
Proportionalventils dargestellt, bei der die Kolbenstange 1 derart
weit in das Ventilgehäuse 3 eingeschoben
ist, dass eine Verbindung über
den mittleren Ventilraum 18 zwischen der dritten und der zweiten
Anschlussbohrung 7, 17 besteht, über die das über die
dritte Hydraulikleitung 159 zugeführte Druckmedium über die
zweite Hydraulikleitung 53 in den zweiten Arbeitsraum 52 des
Arbeitszylinders 48 gedrückt wird. Der hierdurch hervorgerufene
Rückfluss
des hydraulischen Druckmediums aus dem ersten Arbeitsraum 49 des
Arbeitszylinders 48 erfolgt über die an die erste Anschlussbohrung 21 geführte und
mit dem ersten Arbeitsraum 52 verbundene erste Hydraulikleitung 50 über den
in erster Schaltstellung vorhandenen vorderen Ventilraum 4.1,
der eine Verbindung zwischen der vierten und der ersten Ausgangsbohrung 5, 21 herstellt.
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In
einer zweiten in 1b dargestellten Schaltstellung
ist die Kolbenstange 25 ein Stück weiter, d.h. in Richtung
des vorderen Ventilraums 4.1 aus dem Ventilgehäuse 3 ausgezogen,
und zwar derart, dass die erste und zweite Anschlussbohrung 31, 33 vollständig durch
die Randflächen
des ersten und zweiten Kolbens 30, 34 verschlossen
sind. Die dritte, vierte und fünfte
Anschlussbohrung 27, 26, 28 stehen jeweils
mit dem mittleren, vorderen und hinteren Ventilraum 18, 4.1, 4.2 in
Verbindung, die jedoch über den
ersten und zweiten Kolben 30, 34 voneinander getrennt
sind. Somit ist weder ein Zufluss noch ein Abfluss des Druckmediums über das
hydraulische Proportionalventil möglich. Die vorliegenden Druckmediums-Füllstände in den unterschiedlichen
hydraulischen Funktionselementen des Steuersystems bleiben somit
konstant.
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In
einer dritten Schaltstellung gemäß der 1c ist
die Kolbenstange 36 des hydraulischen Proportionalventils
aus dem Proportionalventilgehäuse 3 derart
weit ausgezogen, dass der vordere Ventilraum 4.1 nahezu
vollständig
entfällt. Über den
mittleren Ventilraum 42 ist eine Verbindung zwischen der ersten
Anschlussbohrung 43 und der dritten Anschlussbohrung 38 innerhalb
des hydraulischen Proportionalventils hergestellt, die einen Strom
des Druckmediums beispielsweise in den ersten Arbeitsraum 49 des
Arbeitszylinders 48 ermöglicht.
Zusätzlich
wird über
den hinteren Ventilraum 4.2 eine Verbindung zwischen der
zweiten Anschlussbohrung 41 und der fünften Anschlussbohrung 39 hergestellt, über die
das beispielsweise aus dem zweiten Arbeitsraum 52 gedrückte Druckmedium
abgeleitet wird.
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In 2 ist
beispielhaft eine heckseitige Anbindung eines hydraulischen Proportionalventils 59 an
die vordere Kolbenstange 54 eines Arbeitszylinders 48 dargestellt,
bei der das hydraulischen Proportionalventil 59 über ein
in Stirnseite Ihrer Kolbenstange 55 vorgesehene Gewindeverbindung
mit der Stirnseite der vorderen Kolbenstange 54 des Arbeitszylinders 48 verbunden
ist. Über
eine im Heckabschlussdeckel 13 vorgesehene Gewindebohrung 62 ist
das Ventilgehäuse 3 bzw.
der Heckabschlussdeckel 13 des Proportionalventils 59 über eine
Seilzugverbindung 63 bis 69 mit einer handelsüblichen
Kommandobox 73 verbunden. Hierzu ist das zylinderseitige
Ende der Seilzugseele 63 der Seilzugverbindung 63 bis 69 über die
Gewindebohrung 62 mit dem Heckabschlussdeckel 13 des
Proportionalventils 59 verschraubt. Das zylinderseitige
Ende der Seilzugseele 63 der Seilzugverbindung ist mit
einem zylinderseitigen Seilzugmantel 64 umgeben, der über eine
Seilzugmantelarretierung 65 zylinderseitig fixiert wird.
An dem kommandoboxseitigen Ende der Seilzugseele 68 der
Seilzugverbindung ist ebenfalls eine Seilzugmantelarretierung 66 vorgesehen,
die beispielsweise an der Kommandobox befestigt ist und die eine
Arretierung des kommandoboxseitigen Seilzugmantels 67 bewirkt.
Die kommandoboxseitige Seilzugseele 68 ist über eine
Sicherungsmutter 69 und einen Nippel 71 mit dem
Endstück
einer Schaltwippe 72 der Kommandobox verbunden. An dem
gegenüberliegenden
Endstück
der Schaltwippe 72 ist über
einen Drehpunkt 70 ein Schalthebel 74 vorgesehen,
der durch Vor- und Zurückbewegung
ein Betätigen
der Schaltwippe 72 sowie ein Einschieben oder Ausziehen
der daran angeschlossenen Seilzugseele 68 aus dem arretierten
Seilzugmantel 67 bewirkt. Durch eine Bewegung des Handhebels 74 der
Kommandobox 73 wird somit die Schaltwippe 72 über den Drehpunkt 70 nach
oben bzw. nach unten bewegt und schiebt somit die Seilzugseele 68, 63 mit
dem über
den Heckabschlussdeckel 13 angebundenen Ventilgehäuse 3 des
hydraulischen Proportionalventils 59 auf bzw. ab bzw. die
Kolbenstange 55 im hydraulischen Proportionalventil 59 hin
und her.
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Die
hintere Kolbenstange 46 des Arbeitszylinders 48 weist
ein zur Anbindung eines zu steuernden Funktionselementes vorgesehenes
Gewindeanschlusselement 46 auf, das beispielsweise in das stirnseitige
Ende der Kolbenstange 47 des Arbeitszylinders 48 integriert
ist. Ferner weist der Arbeitszylinder 48 einen ersten Zylinder-
bzw. Arbeitsraum 49 sowie einen zweiten Zylinder- bzw.
Arbeitsraum 52 auf, die durch einen Kolben 51 voneinander
getrennt sind, welcher mit der hinteren und vorderen Kolbenstange 47, 54 des
Arbeitszylinders 47 verbunden ist.
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Dem
ersten Arbeitsraum 49 wird – am Anschlusspunkt A des Arbeitszylinders 48 – über eine erste
Hydraulikleitung 50 das Druckmedium zu- oder abgeführt, wobei
die erste Hydraulikleitung 50 an die erste Anschlussbohrung 60 (A)
des Ventilgehäuses 3 angeschlossen
ist. Zusätzlich
wird der zweite Arbeitsraum 52 des Arbeitszylinders 48 – am Anschlusspunkt
B des Arbeitszylinders 48 – über eine zweite Hydraulikleitung 53 mit
Druckmedium versorgt bzw. dieses davon abgeleitet. Die zweite Hydraulikleitung 53 ist
hierzu mit der zweiten Anschlussbohrung 61 (B) des Ventilgehäuses 3 verbunden.
Ferner ist das hydraulischen Proportionalventil 59 über eine erste
und zweite Hydraulikleitung, die an die vierten und fünfte Anschlussbohrung 56, 58 angeschlossen ist,
mit einem Vorratsbehälter
(nicht in der Figur dargestellt) zur Aufnahme des Druckmediums verbunden.
Die dritte Anschlussbohrung des hydraulischen Proportionalventils 59 ist – wie zuvor
beschrieben – über eine
dritte Hydraulikleitung 57 an eine Hydraulikpumpeinheit 161 und/oder
eine Druckspeichereinheit 164 angeschlossen.
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Ausgehend
von einem in zweiter Schaltposition befindlichen hydraulischen Proportionalventil 59 wird
durch ein Umlegen des Handhebels 74 beispielsweise nach
rechts die Schaltwippe 72 nach unten gedrückt, welche
dadurch die angebundene Seilzugseele 68 in den Seilzugmantel 67 hineinschiebt. Da
die Seilzugseele 63 mit dem Ventilgehäuse 3 des hydraulischen
Proportionalventils 59 und somit indirekt mit der Kolbenstange 55 zusammenwirkt
und diese wiederum mit der vorderen Kolbenstange 54 des
Arbeitszylinders 48 fest verbunden ist, wird durch die
Verschiebung des Ventilgehäuses 3 und
somit des Kolbenstange 55 über den mittleren Ventilraum 18 eine
Verbindung zwischen der ersten Anschlussbohrung 60 (A)
und der dritten Anschlussbohrung 57 hergestellt. Das Druckmedium
gelangt somit über den
mittleren Ventilraum 18, die zweite Hydraulikleitung 53 in
den zweiten Arbeitsraum 52 des Arbeitszylinders 48.
Durch die Beaufschlagung des Kolbens 51 mit dem in den
zweiten Arbeitsraum 52 zusätzlich eingeleiteten Druckmedium
wird der Kolben 51 des Arbeitszylinders 48 nach
hinten geschoben und zieht die hintere bzw. vordere Kolbenstange 47, 54 samt der
angebundenen Kolbenstange 55 des Proportionalventils 59 mit.
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Wird
der Handschalthebel 74 nicht mehr weiter bewegt, so werden
durch das Druckmedium der erste und zweite Kolben 15, 19 des
hydraulischen Proportionalventils 59 ausgehend von der
ersten Schaltstellung gemäß 1a soweit
nachgezogen, bis diese die erste und zweite Anschlussbohrung 31 und 33 gemäß 1b überdecken.
Es ist somit die in 1b dargestellte zweite Schaltstellung
erreicht. Der Fluss des Druckmediums ist unterbrochen.
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Bei
einer Betätigung
des Schalthebels 74 nach links, wird die Schaltwippe 72 nach
oben gedrückt
und zieht dadurch die angebundene kommandoseitige Seilzugseele 68 aus
dem Seilzugmantel 67 aus. Aufgrund der über die Seilzugverbindung hervorgerufene
Verschiebung des Ventilgehäuses 3 des hydraulischen
Proportionalventils 59 und der dadurch hervorgerufenen
Verschiebung der Kolbenstange 55 sowie der an dieser angeschlossenen
vorderen Kolbenstange 54 des Arbeitszylinders 48 kann das
Druckmedium durch die dritte Anschlussbohrung 38 analog
zur dritten Schaltposition gemäß 1c über
den mittleren Ventilraum 18 durch die erste Anschlussbohrung 43 in
die erste Hydraulikleitung 50 strömen. Über die erste Hydraulikleitung 50 bzw.
gelangt das Druckmedium in den angeschlossenen ersten Arbeitsraum 49 des
Arbeitszylinders 48 und schiebt hierdurch den Kolben 51 nach
unten. Dieser drückt
den über
die vordere Kolbenstangenanbindung 54 verbundene Kolbenstange 55 des
hydraulischen Proportionalventils 59 ebenfalls nach unten.
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Verbleibt
der Handschalthebel 74 in dieser Position, so wird das
Druckmedium solange zugeführt
bis die zweite Schaltstellung des hydraulischen Proportionalventil 59 erreicht
ist, d.h. die erste und zweite Anschlussbohrung 31 und 33 gemäß 1b durch
den ersten und zweiten Kolben 15, 19 überdeckt
werden und dadurch der Fluss des Druckmediums unterbrochen wird.
Somit folgt einer Bewegung des Handschalthebels 74 der
Kommandobox 73 – unabhängig von
der Schaltrichtung – auch
die hintere Kolbenstange 47 des Arbeitszylinders 48 der
eingestellten Schaltrichtung.
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Vorteilhaft
ist bei der Ausführungsform
gemäß 2 bei
einem Ausfall zumindest eines der hydraulischen Funktionselemente
und somit der hydraulischen Unterstützung des Steuervorgangs über das
hydraulische Proportionalventil 59 eine Notschaltfunktion
integriert. So wird bei einem Ausfall der hydraulischen Unterstützung der
Steuer- bzw. Schaltbewegung ein weiteres Schalten des Arbeitszylinders
bzw. des daran angeschlossenen Funktionselementes dadurch ermöglicht,
dass die vordere Kolbenstange 54 des Arbeitszylinders 48 direkt
mit der Seilzugseele 63 über das hydraulische Proportionalventil 59 bzw.
dessen Kolbenstange 55 verbunden ist. Somit wird durch
ein mechanisches Ein- und Ausschieben der Seilzugseele 63, 68 bzw.
der Kolbenstange 55 des hydraulischen Proportionalventils 59 auch
die vordere Kolbenstange 54 des Arbeitszylinders 48 mechanisch
verschoben, welche wiederum zu einer Verschiebung der hinteren Kolbenstange 49 sowie
einer Betätigung
des an diesen angeschlossenen Funktionselementes führt.
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In 3 ist
in einer alternativen Ausführungsform
des Steuersystems das hydraulische Proportionalventils 81 seitlich
an einen Arbeitszylinder 87 angebunden. Zur seitlichen
Anbindung des Arbeitszylinders 87 an das hydraulische Proportionalventil 81 ist
die Kolbenstange 79 des Proportionalventils 81 mittels
einer Schraubverbindung 77 mit einer Mitnehmerlasche 76 verschraubt,
die unterhalb einer Kugelgelenkanbindung 75 mit der hinteren
Kolbenstange 78 des Arbeitszylinders 87 verbunden
ist.
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Das
zylinderseitige Ende der Seilzugseele 92 ist wiederum am
Gehäuse
des Proportionalventils 81 mittels einer Verschraubung 93 fest
angebunden. Um eine Betätigung
des hydraulischen Proportionalventils 81 über die
Seilzugverbindung zu gewährleisten,
wird der zylinderseitige Seilzugmantel 94 durch eine Seilzugarretierung 81 beispielsweise
an einer Stabilisierungsplatte 90 gehalten, die an der
vom Funktionselement abgewandten vorderen Ende des Arbeitszylinders 87 mittels
einer Schraubverbindung 88 befestigt ist. Hierdurch wird
eine starre Verbindung zwischen dem zylinderseitigen Seilzugmantel 94 und
dem Arbeitszylinder 87 hergestellt. Am kommandoboxseitigen
Ende der Seilzugseele 97 wird der Seilzugmantel 96 beispielsweise
am Gehäuse
der Kommandobox über
eine kommandoboxseitige Seilzugarretierung 95 fixiert.
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Analog
zu dem in 2 dargestellten Steuersystem
sind die erste und zweite Anschlussbohrung 82, 83 über eine
erste und zweite Hydraulikleitung an die Anschlüsse 86, 89 des
ersten und zweiten Arbeitsraums des Arbeitszylinders 87 geführt. Die Funktionsweise
des in 3 dargestellten Steuersystems entspricht der anhand
der 2 erläuterten Funktionsweise
lediglich mit dem Unterschied, dass das in 3 dargestellte
Steuersystem keine Notschaltfunktion aufweist, d.h. bei einem Ausfall
der hydraulischen Funktionselemente ist ein Steuern der Funktionselemente über das
dargestellte Steuersystem nicht mehr möglich.
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In 4 ist
beispielhaft eine weitere Ausführungsform
einer zylinderseitigen Anbindung des hydraulischen Proportionalventils 117 an
einen Arbeitszylinder 106 dargestellt, bei der die Kolbenstange 110 des
hydraulischen Proportionalventils 117 mittels einer Kupplung 109 eine
Anbindung an die hintere Kolbenstange 108 des Arbeitszylinders 106 erfährt. Unterschiedlich
zu dem in 2 dargestellten Steuersystem
sind somit die Anbindungsstellen des Arbeitszylinders 48 an
das zu steuernde Funktionselement sowie an das Ende der Kolbenstange 110 des hydraulischen
Proportionalventils 117 bei der Ausführungsform gemäß 4 vertauscht.
Die Funktionsweise, insbesondere die Notschaltfunktion des in 2 dargestellten
Steuersystems bleibt bei der in 4 dargestellten
Ausführungsform
erhalten.
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In 5 ist
in einer alternativen Ausgestaltung des Steuersystems eine Anordnung
des hydraulischen Proportionalventils 141 an der Kommandobox 156,
d.h. kommandoboxseitig dargestellt. Hierbei ist das zylinderseitige
Ende der Seilzugseele 136 beispielsweise über eine
Gewindeverbindung 135 der vorderen Kolbenstange 133 des
Arbeitszylinders 131 verschraubt. Das kommandoboxseitige
Ende der Seilzugseele 143 ist im Bereich der Kommandoeinheit 151 bis 157 angeordnet,
insbesondere das beispielsweise eine Gewindeverbindung aufweisende nach
außen
stehende Ende der Kolbenstange 150 des hydraulischen Proportionalventil 141 mit
der Schaltwippe 155 der Kommandobox verbunden. Hierzu ist
beispielsweise eine Verlängerungsstange 151 vorgesehen,
die mit Ihrem Ende mit der Kolbenstange 150 des hydraulischen
Proportionalventils 141 verschraubt ist und an dem gegenüberliegenden Ende über einen
Nippel 153 und zugehöriger
Sicherungsmutter 152 mit der Schaltwippe 155 beweglich verbunden
ist. Im Übrigen
stimmt die Funktionsweise des in 5 dargestellten
Steuersystems mit den anhand der 2 und 4 beschriebenen
Funktionsweisen überein.
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In 6 ist
zusätzlich
zu dem bereits in 2 dargestellten Steuersystem
die für
die Erzeugung des Druckmediums bzw. des Druckes erforderlichen Druckerzeugungseinheit
dargestellt. Die Druckerzeugungseinheit weist beispielsweise einen Elektromotor 162,
eine Hydraulikpumpe mit Öltank 161,
eine T-Verteilereinheit 160 sowie eine Druckschaltereinheit 163 und
eine Druckspeichereinheit 164 auf. Über die Druckerzeugungseinheit 164 ist
ein hydraulischer Dauerdruck erzeugbar bzw. wird ein unter Druck
stehendes Druckmedium bereitgestellt, welches je nach Einstellung
des Vordruckes im Druckspeicher 164 durch die dritte Hydraulikleitung 159 an
die dritte Anschlussbohrung 158 des hydraulischen Proportionalventils 59 geführt wird.
Ist der hydraulische Maximaldruck im Druckspeicher 164 erreicht,
wird beispielsweise über
den Druckschalter 163 der Elektromotor 162 der
Hydraulikpumpe 161 abgeschaltet. Beim Abfallen des im Druckspeicher 164 vorliegenden
hydraulischen Druckes auf einen voreingestellten Minimaldruck, wird über den
Druckschalter 163 der Druckabfall erkannt und der Elektromotor 162 der
Hydraulikpumpe 161 so lange erneut betrieben, bis der voreingestellte
Maximaldruck im Druckspeicher 164 wiederum vorliegt. Die
Häufigkeit der
Aktivierung der Hydraulikpumpe 161 ist insbesondere abhängig vom
Kolbenhub und Kolbendurchmesser des Arbeitszylinders sowie vom Volumen
des Druckspeichers als auch von der Anzahl der Schaltabläufe. Die
Erzeugung des hydraulischen Druckmediums zum Betreiben des Arbeitszylinders
erfolgt in einer alternativen Ausgestaltung über eine Hydraulikpumpe mit
angeschlossenem Druckmediumstank, die über einen elektrischen Impulsgeber,
beispielsweise einem in der Kommandobox vorgesehenen Schalter und
zugehörigen
Schaltrelais aktivierbar ist.
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Insbesondere
sind die beschriebenen Ausgestaltungen des Steuersystems zum Einsatz
in Wasserfahrzeugen bestimmt, die bereits über Hydraulikpumpen zur hydraulischen
Unterstützung
des Wasserfahrzeug-Lenksystems verfügen. Diese können beispielsweise
in einer bevorzugten Ausführungsform
durch Vorsehen einer T-Verteilereinheit
innerhalb des Hydrauliksystem des motoreigenen Wasserfahrzeug-Lenksystems zum Betreiben
des hydraulischen Proportionalventils eingesetzt werden.
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In
der 7 ist beispielhaft ein dem in 3 dargestellten
Steuersystem ähnliches
Steuersystem dargestellt, welches zusätzlich eine Notschaltfunktion
ermöglicht.
Hierzu ist über
eine Verbindungslasche 166 das Ende der Kolbenstange 169 des
hydraulischen Proportionalventils 171 seitlich an den Arbeitszylinder 179 bzw.
zwischen dem Ende dessen hinterer Kolbenstange 170 und
einer Kugellenkanbindung 167 angebunden. Zur Realisierung
der Notschaltfunktionalität
erfolgt die weitere Anbindung des hydraulischen Proportionalventils 171 an
das vordere Ende des Arbeitszylinders 179 unterschiedlich
zu der in 3 dargestellten Ausführungsform über eine Kupplung 181 zur
Zusammenführung
von Kolbenstange 180 des Arbeitszylinders 179 und
heckseitiger Seilzugseele 182.
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Beispielsweise
wird durch eine Bewegung des Schalthebels 194 der Kommandobox
nach rechts die Schaltwippe 193 nach unten bewegt, wodurch
die kommandoseitige Seilzugseele 191 in den Seilzugmantel 189 einfährt. Über die
Kupplung 181, die über
eine Mitnehmerlasche 185 mit einem Ende einer Schubstange 187 verbunden
ist, ist die zylinderseitige Seilzugseele 182 mit der vorderen
Kolbenstange 180 des Arbeitszylinders 179 lose
verbunden. Das andere Ende der Schubstange 187 ist am Heckabschlussdeckel
des Gehäuses
der hydraulischen Proportionalventils 171 befestigt. Bedingt durch
das Ausfahren der zylinderseitigen Seilzugseele 182 wird
folglich die Schubstange 187 zusammen mit dem angebundenen
Gehäuse
des hydraulischen Proportionalventils 171 nach oben geschoben und
gibt somit, bedingt durch die Anbindung der Kolbenstange 169 des
hydraulischen Proportionalventils 171 an die Mitnehmerlasche 166,
die an die hintere Kolbenstange 170 des Arbeitszylinders 179 angeschlossen
ist, das Druckmedium über
den mittleren Ventilraum 18 zum Durchfluss frei. Dieses
gelangt über
die zweite Hydraulikleitung 174 in den zweiten Arbeitsraum 188 des
Arbeitszylinders 179, wodurch die hintere Kolbenstange 170 des
Arbeitszylinders 179 nach außen gepresst wird. Aufgrund
der starren Verbindung zwischen der hinterer Kolbenstange 170 und
der Kolbenstange 169 des hydraulischen Proportionalventils 171 wird
die Kolbenstange 169 aus dem hydraulischen Proportionalventils 171 ausgezogen
und somit die zweite Schaltstellung hergestellt, die einen weiteren
Ausströmen
des Druckmediums über
den mittleren Ventilraum 18 verhindert.
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Durch
die Bewegung des Schalthebels 194 nach links wird die Schaltwippe 193 nach
oben bewegt und fährt
mittels der Verbindung des Nippels 192 die kommandoseitige
Seilzugseele 191 aus dem kommandoseitigen Seilzugmantel 189 aus. Über die lose
Kopplungsverbindung 181 zwischen der zylindersseitgen Seilzugseele 182 und
der vordernen Kolbenstange 180 des Arbeitszylinders 179 wird über die
Schubstange 187, die an der Mitnehmerlasche 185 einerseits
und an dem Proportionalventilgehäuse 171 andererseits
fest angeschlossen ist, der vom Schalthebel erzeugte Stellwert an
das Gehäuse
des hydraulischen Proportionalventils 171 übertragen.
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Bedingt
durch das Einfahren der zylinderseitigen Seilzugseele 182 wird
folglich die Schubstange 187 samt des angebundenen Gehäuses des
hydraulischen Proportionalventils 171 nach unten verschoben
und gibt aufgrund der Anbindung der Kolbenstange 169 des
hydraulischen Proportionalventils 171 über die Mitnehmerlasche 166 an
die hintere Kolbenstange 170 des Arbeitszylinders 179 das
Druckmedium über
den mittleren Ventilraum 18 zum Durchfluss frei. Das Druckmedium
wird über
die erste Hydraulikleitung 173 in den ersten Arbeitsraum 178 des Arbeitszylinders 179 eingeleitet,
wodurch die hintere Kolbenstange 170 des Arbeitszylinders 179 nach
unten gepresst wird. Gleichzeitig wird hierdurch auch die Kolbenstange 169 in
das hydraulische Proportionalventil 171 eingeschoben und
hierdurch die erste und zweite Anschlussbohrung 173, 174 durch
den ersten und zweiten Kolben verschlossen.
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Fällt die
hydraulische Druckerzeugungseinheit aus, so wird weiterhin eine
Notschaltfunktion dadurch möglich,
dass der Schaltvorgang mittels Anbindung der zylinderseitigen Seilzugseele 182 an
die vordere Kolbenstange 180 des Arbeitszylinder 179 mechanisch
auf diese einwirkt und die vordere Kolbenstange 180 je
noch Stellwert entweder in den Arbeitszylinder 179 einschiebt
oder aus dem Arbeitszylinder 179 zieht. Hierdurch wird
die Funktionalität
des Proportionalventils 171 auch beim Ausfall der hydraulischen
Unterstützung
gewährleistet.
Um jedoch die hydraulische Unterstützung eines Schaltvorganges über das
hydraulische Proportionalventil 171 sicher zu stellen ist
es erforderlich, dass das hydraulische Proportionalventil 171 vor
einer mechanischen Betätigung
der vorderen Kolbenstange 180 des Arbeitszylinders 179 anspricht.
Dieser Vorgang wird durch eine Druckfederbeaufschlagung, die sich
in der Kupplung 181 befindet, erreicht.
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Beispielhaft
ist in 8 eine Ausgestaltung einer derartigen Kupplung 181 dargestellt.
Die in 8 dargestellte Kupplung 181 weist ein
Kupplungsgehäuse 196 auf,
das über
eine Gewindeverbindung 201 mit einer Schraubkappe 199 verbindbar ist.
Die Schraubkappe 199 weist ein Aufnahmegewinde für das zylinderseitige
Ende einer Seilzugsseele auf. Im Kupplungsgehäuse 196 ist in einem Kupplungsraum 198 ein
Führungskolben 197 geführt, der über eine
Anbindungskolbenstange 195 zur Anbindung dessen an die
vordere Kolbenstange 180 des Arbeitszylinders 179 verfügt. Am stirnseitigen nach
außen
geführten
Ende der Anbindungskolbenstange 195 ist ein Gewindeelement 206 zur
Anbindung der vorderen Kolbenstange 189 des Arbeitszylinders 179 integriert.
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Ferner
ist senkrecht von der Außenfläche des
beispielsweise zylinderförmigen
Kupplungsgehäuses 196 abstehend
eine Mitnehmerlasche 203 über eine Schweiß- bzw. Lötnaht 204 angeschweißt bzw.
angelötet,
die eine Bohrung 202 zur Anbindung einer Schubstange 187 aufweist.
Aufgrund des Bewegungsfreiraums 205 innerhalb der Kupplung 181 wird
zunächst
der über
die Seilzugverbindung an die Schraubkappe 199 übertragenen
Stellwert über
die Mitnehmerlasche 203 an das hydraulische Proportionalventil 171 weitergegeben
bevor er über
die Anbindungskolbenstange 195 direkt auf die vordere Kolbenstange 180 des
Arbeitskolbens 179 einwirkt. Durch die dargestellte Kupplung 181 wird
somit zunächst
das hydraulische Proportionalventils 171 geschaltet, bevor
die Bewegung der vorderen Kolbenstange 180 des Arbeitszylinders 179 über die
mechanische Verbindung hergestellt wird.
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Die
Erfindung wurde voranstehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Modifikationen sowie
Abwandlungen möglich
sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen
wird.