DE2249120A1 - Hydraulisches fernsteuersystem - Google Patents

Description

• Hydraulisches Fernsteuersystem Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Fernsteuersystem mit einem Steuerventil zum Steuern der Fluidstriung zwischen einer Druckfluidquelle und einem fluidmotor, wobei das Steuerventil eine hin- und hergehend bewegbare Ventilspindel zur Strömungs beeinflussung aufweist sowie eine Einrichtung zum Einstellen der Ventilspindel.
• Derartige Steuersysteme wiesen bisher als Einrichtung zum Einstellen der Ventilspindel eine Handbetätigung auf. ei hohen Leistungen ist eine derartige Handbetätigung schwierig und unpraktisch und erfordert hohe Betätigungskräfte.
• Es sind auch schon hydraulische Fernsteuersysteme bekannt, bei denen zum Steuern des Steuerventiles getrennt von dieaem angeordnete Pilotventile vorgesehen sind. Diese bekannten Fernsteuersysteme ermöglichen jedoch keine genaue Einstellung der Ventilspindel, ao daX diese allein sowohl die Richtung als auch die Geschwindigkeit eines zu steuernden Motors betimmen kann.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches, Fernsteuersystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches eine genaue und feinfühlige Einstellung der Ventilspindel mit geringem Kraftautwand ermöglicht zur Steuerung der Drehrlchtung und der Geschwindigkeit eines Motors.
• Die Lösung dieser Aufgabe ist gegeben durch eine Fluidkammer an mindestens einem Ende der Ventilspindel, durch eine an der Ventilspindel angreifende Feder, und durch ein von Hand betätigbares Fernsteuerventil, das zwischen der Druckfluidquelle und der Fluidkammer eingeschaltet ist.
• Vorzugsweise weist das Fernsteuerventil ein von Hand verstellbares Steuerelement auf, das den Druck in der Fluldkasmer als Funktion der Stellung des Steuerelements verSndert.
• &ine besondere Aus führungs form ist darin zu sehen, daß das verstellbare Steuerelement einen länglichen Steuerkolben bildet, der in einer Zylinderbohrung des Fernsteuerventils verschiebbar ist, daß die Zylinderbohrung den Strömungsdurchtritt steuernde Durchtritte schneidet, die mit Steuernuten des Steuerkolbens zusammenwirken, die derart angeordnet sind, daß bei einer Auslenkung des Steuerkolbens aus seiner neutralen Stellung in eine bestimmte Richtung der Auslaß des Fernsteuerventils mehr/ weniger mit dem Druckfluideinlaß bzw. mit dem Sumpfablaufkanal in Verbindung kommt.
• Gemäß einer Weiterbildung ist die Ventilspindel mindestens an einer Stirnseite Jenseits einer dem maximalen Durchfluß entsprechenden Stellung mit einer Zusatz feder in Wirkverbindung, und das zugeordnete Fernsteuerventil umfaßt ein Druckbegrenzungsventil, das auf den dem maximalen Durchfluß in dem Steuerventil entsprechenden Druck eingestellt ist, und das Steuerelement des Fernsteuerventils ist in eine Stellung jenseits derjenigen für den maximalen Durchfluß verschiebbar und gibt in dieser Stellung einen Nebenschlußweg für das Druckbegrenzungsventil frei, wobei die Druckfluidquelle einen die Kraft der Zusatzfeder überwindenden Druck aufweist.
• Gemaß einer anderen Weiterbildung, ist das Fernsteuerventil über eine bei vorbestimmten Endstellungen des Motors ansprechende Gegenkopplungsstelleinrichtung mit dem Motor gekuppelt.
• Vorzugsweise ist das Fernsteuerventll über ein Druckreduzierventil an die Druckfluidquelle angeschlossen.
• Außerdem kann ein Strömungsbegrenzungsventil zwischen das Druckreduzierventil und das Fernsteuerventil geschaltet sein zum Begrenzen der Strömungsstärke unter den der Leistung der Druckfluidquelle entsprechenden Wert Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbispielen ergänzend beschrieben.
• Figur 1 ist eine Teilschriittansicht eines Fernsteuerventilblocks und eines zugeordneten Steuerventilblocks für ein Fernsteuersystem nach der Erfindung.
• Figur 2 ist ein Querschnitt längs den Linien 2-2 von Figur 1 und zeigt ein einzelnes Fernsteuerventil mit zugeordnetem Steuerventil und Motor Figur 3 ist eine Schnittansicht eines Teiles des Fernsteuerventils von Figur 2 bei ausgelenktem Steuerkolben.
• Figur 4 ist eine der Figur 2 entsprechende Ansicht längs den Linien 4-4 von Figur seiner aUgeEnderten AusfAhrungsform, welche eine Schwimmstellung zulßt.
• Figur 5 ist eine der Figur 4 entsprechende Ansicht, wobei beide Ventile in der ausgelenkten Stellung sind.
• Figur 6 ist eine der Figur 4 entsprechende Ansicht, wobei beide Ventile in der Schwimmstellung sind Figur 7 zeigt ein Fernsteuersystem mit Gegenkopplungseinrichtung, wobei das Fernsteuerventil und das Steuerventil den Schnitten längs der Linien 7-7 von Figur 1 entsprechen.
• Figur 8 zeigt ein erweitertes Fernsteuersystem mit zusätzlichen Ventilen.
• In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
• Figur 1 zeigt gt einen Steuerventilblock 20 mit länglichem, hin-und her bewegbarem Steuerkolben (Ventilspindel), deren allgemeiner Aufbau an sich bekannt ist. Es ist ferner ein Fernsteuerventilblock 21 vorgesehen mit den einzelnen Fernsteuerventilen 22, 24 und 26, die zwischen Stirnplatten 28 und 29 eingespannt sind. Die Arbeitsöffnungen 30 bis 35 der Fernsteuerventile stehen Jeweils über Leitungen 56 mit den Steuerkamrnerffnungen 36 bis 41 an gogenüberliegenden Seiten der zugeordneten Haupt-Steuerventile 23, 25 und 27 in Verbindung.
• Jedes Haupt-Steuerventil weist zentrale, zick-zack-fnrmige Durchtritte 42, 43 und 44 auf, wobei die entsprechenden Durchtritte des Hauptsteuerventils 27 in vollen Linien und die Durchtritte der übrigen Haupt-Steuerventile in gestrichelten Linien dargestellt sind. Diese Durchtritte ergeben einen freien Strömungsdurchgang in der neutralen Stellung von Pumpe 45 durch die Öffnung 46 direkt in die Rücklaufleitung 47 in der Stirnplatte 48. Figur 1 zeigt ferner die miteinander verbundenen Druckfluidzuführungsleitungen 57 Jedes Steuerventils, die sich parallel zu den zick-zack-förmlgen Durchtritten erßtrecken und direkt mit der als Druckfluideinlaß dienenden öffnung 46 in der Stirnplatte 49 in Verbindung stehen und in der Stirnplatte 48 blind münden. Die einzelnen Haupt-Steuerventile 23, 25, 27, im einzelnen auch kurz Steuerventile genannt, haben miteinander in Verbindung stehende Auslaßkanäle 50 und 51, und die Verbindung derselben mit der RUcklaufleitung 47 ermöglicht eine Fluidstrmung zu dem Hauptauslaß 52 in der Stirnplatte 49. Jedes~Haipt-Steuerventil weist ein Paar Arbeitsöffnungen 53 und 54 auf, welche mit gegentiberliegenden Enden eines in Figur 1 nicht dagestellten hydraulischen Motors verbunden sind Der Einlaßdruck an der Stirnplatte 49 wird durch ein Hochdrucksicherheitsventil 55 begrenzt.
• Das Fernsteuersystem umfaßt eine Konstantfluiddruckquelle, die an den Einlaß 60 der Stirnplatte 28 angeschlossen ist und mit den Druckleitungen 61 Jedes Fernsteuerventils in Verbindung steht. Die dargestellte Druckfluidquelle ist eine Pumpe 62 mit konstanter Verdrängung und begrenztem Druck, der verhältnismäßig niedrig ist im Vergleich zu dem von der Pumpe 45 gelieferten Druck. Die Druckbegrenzung erfolgt durch ein Sicherheitsventil 65, welches normalerweise Druckfluid vom Einlaß 60 zum Auslaß 64 leitet. Die Fernsteuerventile sind in ihrer Mittelstellung geschlossen, das heißt3 die Stirnplatte 29 blockiert die Druckleitungen 61, so daß sie dauernd den Druck aufweisen, der durch das Sicherheitsventil 63 gegeben list.
• Ein Durchtritt 65 verbindet die Abiaufkanäle 66 und 67 jedes Fernsteuerventils miteinander.
• Figur 2 zeigt im einzelnen den Aufbau des Hauptsteuerventils 25 und des zugeordneten Fernsteuerventils 22 , Das Hauptsteuerventil 23 weist eine Ventilspindel 70 auf, die in einer Längsbohrung 71 hin- und her bewegbar ist, welche die Auslaßkanäle 50 und 51, die Arbeitsöffnungen 53 und 54 sowie die neutralen zick-zack-förmigen Durchtritte 42, 43 und 44 schneidet. Die Arbeitsöffnungen stehen über Leitungen mit gegenüberliegenden Enden eines hydraulischen Kolbenmotors 72 in Verbindung. Das Hauptsteuerventil weist ferner Druckabzweigkanäle 73 und 74 auf, welche die Längsbohrung 71 nahe den Arbeitsöffnungen 53 und 54 schneidet und dessen Verbindung mit der Druckfluidzufflhrungsleitung 57 durch ein Richtungsventl an sich bekannter Bauart gesteuert wird Die Ventilspindel 70 weist mehrere im Abstand voneinander liegende Steuernuten 77 bis 80 auf, wobei die Steuernuten7ß und 79 in der neutralen Stellung der Ventilspindel die zick-zack-förmigen Durchtritte 42 und 44 miteinander verbindet.
• Die gegenüberliegenden Enden der Ventilspindel 70 erstrecken sich ins Innere von Fluldzylindern 81 und 82, die in Kappen 83 bzw. 84 liegen, welche an das VentllgehEuse angesetzt sind. Die Enden der Ventilspindel tragen Schrauben 88, so daß Federn 85 bzw. 86 über topfförmige Unterlegscheiben 87 die Ventilspindel unter Vorspannung halten. In der neutralen Stellung wirkt lediglich die linke Feder 85 auf die Ventilspindel und hält sie in der neutralen Stellung, da die rechte topfförmige Unterlegscheibe 87 nicht an dem rechten Ende der Spule in der neutralen Stellung angreift.
• Die Steuerkammeröffnungen 36 und 37 verbinden die Fluidzylinder 81 bzw. 82 mit den Arbeitsöffnungen 30 und 3j des Fernsteuerventils.
• Das klein Fernsteuerventll weist in ähnlicher Weise einen lange lichen Steuerkolben 90 auf, der in einer Zylinderbohrung 91 hin- und her bewegbar ist, welche die Arbeitsöffnungen 30 und 31, die Druckleitung 61 und die Ablaufkanäle 66 und 67 schneidet.
• Das rechte Ende des Steuerkolbens erstreckt sich durch das Gehäuse des Steuerventils nach außen, um den Steuerkolben leicht betätigen zu können, und das andere Ende weist eine Ubliche Zentrierfeder 92 auf, welche einer Handbetätigung nur einen geringen Widerstand entgegensetzt, um den Steuerkolben 90 beim Loslassen desselben in die neutrale Stellung zurückzubringen.
• Der Steuerkolben eist ferner Steuernuten 93 und 94 auf (Figur 3>, welche jeweils die Druckfluidströmung von der Druckleitung 61 in den Auslaß bzw. von diesem in die Ablaufkanäle steuert, In Figur 3 ist der Steuerkolben 90 geringfügig ausgelenkt, so daß Druckfluid i n die Arbeitsöffnung 31 und aus dieser in den Ablaufkanal 67 gelangt. Die allmähliche Bewegung des Steuerkolbens 90 nach links öffnet einen größeren Teil. der Steuernut 93 und verringert den Öffnungsbereich der Steuernut 94 in bezug auf den Ablaufkanal 67. Der Druck in der Arbeitsöffnung 31 ist demgemäß eine Funktion der Bewegung des Steuerkolbens und erhöht sich mit der Auslenkung desselben nach links. Die andere Arbeitsöffnung 30 führt in ähnlicher Weise zu einer Druckänderung bei einer Auslenkung des Steuerkolbens aus seiner neutralen Stellung nach rechts.
• Bei Betätigung des Steuerventils 23 bewegt sich dAe Ventil spindel 70 aus ihrer neutralen Stellung heraus unc: unterbricht die Verbindung der zentralen zick-zack-förmigen Durchtritte 43, 44 mit dem Durchtritt 42, so daß sich in der llarallelen Druckfluidzuführungsleitung 57 von der Pumpe 45 aus ein Druck aufbaut bis zum Ansprechen des Richtungsventils 76 und Arbeitsfluid an die Druckabzweigkanäle 73 und 74 leitet Bei einer Bewegung der Ventilspindel 70 nach links gelangt Druckfluid vom Druckabzweigkanal 74 durch die Steuernut 80 zu der Arbeit;« öffnung 54 und bewegt den Kolben des Kolbenmotors 72 nach links Die Ventilspindel 70 dosiert die Druckströmung zwischen dem Druckabzweigkanal 74 und der Arbeitsöffnung 54 und steuert damit die Arbetsgeschwindigkeit des Motors, wobei mit zunehmender Aus lenkung der Ventilspindel nach links eine größere Druckströmung auftritt und der Kolbenmotor sich entsprechend schneller bewegt. Die von dem Kolbenmotor 72 verdrängte Flüssigkeit kehrt zu der Arbeitsöffnung 53 zurück und wird durch die Ventilspindel 70 durch den Weg über die Steuernut 77 bei der Strömung in den Auslaßkanal 50 beeinflußt. Ahnliche Vorgäiige finden bei einer Auslenkung der Ventilspindel nach rechts statt, wcbei die Strömung von dem Druckabzweigkanal 73 zu der Arbeitsöffnung 53 dosiert wird, um die Bewegung und Geschwindigkeit des Kolbenmotors 72 nach rechts zu steuern, Die obenbeschriebene Wirkungsweise eines Steuerventils ist an vieh bekannt und daher nicht eingehender beschrieben.
• Die Ventilspindei 70 stellt sich ein in eine Gleichgewichslage zwischen den in den Fluidzylindern 81 und 82 herrschenden unit auf die Stirnseiten der Ventilspindel wirkenden Drucke einerseits und den mechanischen Vorspannungskräften aufgrund der Federn 85 und 86. Die Feder 85 spannt die Ventilspindel 70 in die neutrale Stellung vor, wenn sowohl der Fluidzylinder 81 als auch der Fluidzylinder 82 wie dargestellt über die Leitungen 56 und die Ablaufkanäle 66 und 67 und Aber die Arbeitsöffnungen 30 und 31 und die Zylinderbohrung 91 mit dem Niederdruckreservoir in Verbindung stehen. Bei einer Bewegung der Ventilspindel 70 durch Erzeugen eines Druckes in einem der Zylinderräume wird die Feder 85 zusammengedrückt und übt dadurch eine größere, Kraft auf die Ventilspindel aus> die der Druckkraft das Gleichgewicht hält. Eine genügende Auslenkung der Ventilspindel 70 führt dazu, daß die Feder 86 tätig wird und die Feder 85 unterstützt. Für einen gegebenen Druck in einem der beiden Fluidzylinder 81 oder 82 bewegt sich die Ventilsplndel so lange, bis die von den Federn 85 und 86 ausgeübte Druckkraft dem Fluiddruck das Gleichgewicht hält, und die Ventilspindel bleibt so lange in dieser Stellung, bis sich der Druck in einem Fluidzylinder ändert.
• Bei Verwendung einer Konstantdruckquelle kann das Fernsteuerventil 22 den Druck in den Fluidzylindern 81 und 82 in zuverlässiger Weise steuern, so daß eine Bewegung des Steuerkolbens 90 in eine bestimmte Stellung einen gleichen Druck in den Fluidzylindern 81 oder 82 erzeugt. Bei einer Bewegung des Steuerkolbens 90 in Figur 3 nach links wird daher ein bestimmter Druck in der Arbeltsöffnung 31 erzeugt, der sich bis in den Fluidzylinder 82 fortpflanzt, während der andere Fluidzylinder 81 dann unter Niederdruck steht, da er über die Arbeitsöffnung 30 und den Ablaufkanal 66 geöffnet ist. Je nach der Höhe des Druckes in dem Fluidzylinder 82 bewegt sich die Ventilspindel 70 mehr oder weniger aus ihrer neutralen Stellung heraus und läßt eine bestimmte Fluidströmung an die Arbeitsöffnung 54 und den Kolbenmotor gelangen. Je mehr der Steuerkolben 90 nach links bewegt wird, desto großer ist der Druck in dem Fluidzylinder 82, undoesto mer wird die Ventllspindel 70 nach links bewegt, so daß dem Kolbenmotor mehr Arbeitsfluid zugeführt wird. Es ist ersichtlich, daß dieses Fernsteuersystem die auf die Ventilspindel 70 wirkende Betätigungskraft vergrößert, sc daß der Kolbenmotor sich leicht und zuverlässig steuern läßt.
• Die Verwendung eines Fernsteuerventils 22 ermöglicht eine näher gelegene Anordnung des Steuerventils 23 zum Motor. Die von der Pumpe 45 zu den Motoren fÜhrenden Hochdruckleitungen sind daher kürzer. Die größere Aus lenkung der Ventilspindel 70 und die auf dieselbe wirkenden höheren Kräfte verursachen keine Schwierigkeiten, da die Ventilspindel nicht von Hand betätigt wird. Die M8gldchkeit die Ventilspindel für einen längeren Hub und für größere Kräfte zu konstruieren, bringt es mit sich, daß das Steuerventil größer wird und in gewissem Umfang einfacher und leichter zu bauen it3t> da diese Probleme bei dem Entwurf des Ventils nicht berücksichtigt zu werden brauchen Das Fernsteuerventil 22 kann in der Nähe der Bedienungsperson angebracht sein. Es ist klein im Vergleich zum Steuerventil, und die geringe Auslenkung des Steuerkolbens 90 und die geringe Kraft der Zentrierfeder 92 ermöglichen eine Betätigung von Hand.
• Es benötigt lediglich eine geringe Energie, einen niedrigen Druck und eine geringe Ströinungsmenge von der Pumpe 62. Es kann das gleiche oder ein getrenntes Fluidreservoir wie für das Steuerventil verwendet werden Da das Fernsteuerventil in seiner Mittelstellung geschlossen ist und da der Druck in den Fluid zylindern 81 und 82 genau verändert wird) ergibt sich eine genaue Einstellung der Ventilspindel des Steuerventils als Funktion der Stellung des Fernsteuerventils. Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, daß keine wesentlichen änderungen gegenüber bekannten Steuerventilen erforderlich sind und auch keine zusätzlichen Bauteile. Das Steuerventil beeinflußt Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit des angeschlossenen Motors.
• Das Fernsteuersystem nach der Erfindung ergibt aufgrund der Druckmodulation auch keine Störungen durch Leckfluid, Gleichlauf und dergleichen, wie sie bei anderen Fernsteuersystemen bekannt sind.
• Dis Figuren 4 bis 6 zeigen ein Fernsteuerventil 24 und ein Steuerventil 25 mit einer zusätzlichen Betriebs stellung, nämlich einer Schwimmstellung, weiche beidseitig beide Fluidzylinder des Kolbenmotors mit dem Ablauf verblndet, so daß der Kolbenmotor leerlaufen kann oder durch äußere Kräfte bewegt werden kann. Der Aufbau des Fernsteuerventils 24 und des Steuerventils 25 ähnelt den in Figur 2 dargestellten entsprechenden Ventilen.
• Es ist jedoch ein Steuerkolben 100 verwendet, der innen ein Kugel-Überdruckventil 102 aufweist, welches die Fluidströmung zwischen den Querbohrungen 103 und 104 steuert. Der Steuerkolben weist auch eine andere Einrichtung zur Fluidbemessung auf, mlich einen im Durchmesser verringerten Kolbenabschnitt 105 auf beiden Seiten Aer Druckleitung 61 und ähnliche Kolbenabschnitte 106, die an die Ablaufkanäle 66 und 67 angrenzen.
• Die Ventilspindel 110 des Steuerventils 25 weist zusätzliche Steuernuten 112, 113 und 114 auf und einen zusätzlichen Vorsprung 115 in der Mitte der Steuernut 77, wodurch eine Steuernut 80 gebildet ist. Die Ventilspindel 110 steht unter der Vorspannungswirkung einer dritten Feder 116, welche an einem Flansch 117 der Ventilspindel und einer gegenüber dieser bewegbaren Unterlegscheibe 118 angreift. Das linke Stirnende der Ventilspindel ist von einer Kappe 83 umgebene die ähnlich der in Figur 2 dargestellten ist, während die dritte Feder von einer etwas längeren Kappe 119 umgeben ist.
• Das Fernsteuerventil 24 in Verbindung mit dem Steuerventil 25 arbeitet wie anhand von Figur 1 beschrieben, wenn der Steuerkolben 100 nach links oder rechts bewegt wird und dadurch auch der Motor 120 in entgegengesetzten Richtungen bewegt wird. Die Verschiebung des Steuerkolbens 100 aus der neutralen Stellung dosiert die Verbindung einer der Arbeitsöffnungen 32 und 33 mit dem Druck und dem Ablauf an den Kolbenabsohnitten 105 und 106 und moduliert dadurch den Druck in den Steuerzylinderräumen 121 bzw. 122 genau entsprechend der Stellung der Ventilspindel 110 gegen die Vorspannung durch di Federn 85 und 86.
• In Figur 5 ist der Steuerkolben 100 in die Stellung maximaler Geschwindigkeit eingestellt, in der die Ventilspindel 110 so steht, daß ein maximaler Pluiddurchsatz von dem Druckabzweigkanal 73 zu der Arbeitsöffnung 53 und zu dem Motor erfolgt.
• Der in der Arbeitsöffnung 32 des Fernsteuerventils erzeugte Druck, der auch in dem Steuerzylinderraum 121 herrscht, wird durch das Kugel-Überdruckventil 102 bestimmt und nicht durch die Kolbenabschnitte 105 und 106. Der Steuerkolben 100 steht so, daß die Verbindung der Arbeitsöffnung 32 mit dem Ablaufkanal 66 über die Kolbenbohrung 101 unterbrochen ist. Fluid fließt nun von der Arbeitsöffnung 32 durch die Querbohrung 103 an das Kugel-Überdruckventil 102 und über die Querbohrung 104 in den Ablaufkanal 66. Der vorbestimmte öffnungsdruck des Überdruckventils 102 ist niedriger als der des Sicherheitsventils 63, jedoch noch genügend hoch> um die Ventilspindel 110 soweit zu bewegen, bis die Unterlegsche-ibe 118 an der längeren Kappe 119 angreift. Das linke Stirnende des Steuerkolbens 100 weist einen Ansatz 107 auf, der mit einem Wulst 108 versehen ist, welcher an unter geringer Federsorspannung stehenden Klauen 109 angreift, sobald die Stellung maximaler Geschwindigkeit erreicht ist. Die Klauen üben einen geringen Widerstand gegen die Bewegung des Steuerkolbens aus, so daß die Bedienungsperson merkt, daß die Maximalgeschwindigkeitsstellung erreicht ist.
• In Figur 4 ist der Steuerkolben- 100 noch weiter nach rechts bewegt, so daß die Klauen 109 Uber den Wulst 108 geglitten sind, was der Schwimmstellung entspricht. Die Querbohrung 104 ist nunmehr in der Kolbenbohrung 101 blockiert, so daß sich ein Druck in der Arbeitsöffnung 32 und dem Steuerzylinderraum 121 aufbaut bis auf einen durch das Sicherheitsventil 63 gegebenen Wert, da das Kugel-Überdruckventll 102 nunmehr unwirksam ist.
• Der Druck in dem Steuerzylinderraum 121 ist nun hoch genug, um die von den Federn 85, 86 und 116 insgesamt ausgeUbte Vorspannungskraft zu überwinden0 Die Ventilspindel 110 bewegt sich in ihre äußerste -rechte Stellung, in der sie an das Ende der längeren Kappe 119 anschlägt. Der zusätzliche Vorsprung 115 blockiert die Fluidströmung zwischen dem Druckabzweigkanal 73 und der Arbeitsöffnung 53 und trennt daher den Motor 120 von dem Arbeitsfluideinlaß. Die zusätzlichen Steuernuten 112 und 113 verbinden die zick-zack-förmigen Durchtritte 42 bis 44 und stellen daher einen Nebenflußweg für die Strömung her. Die Arbeitsöffnung 54 bleibt mit dem Auslaßkanal 51 über die Steuernut 80 verbunden und die andere öffnung steht über die zusätzliche Steuernut 114 mit dem Auslaßkanal 50 in Verbindung, 80 daß beide Zylinderräurne des Motors mit dem Niederdruckreservoir in Verbindung stehen. Der Kolben und die Kolbenstange des Motors 120 können sich nun fret unter dem Einfluß äußerer Kräfte bewegen Figur 7 dient zur Erläuterung der Anpassungsfähigkeit des Fernsteuersystems für Hydrauliksteuerungen. Das Steuerventil 27 ist ähnlich dem Steuerventil 23 von Figur 2 ausgebildet und hat auch die gleiche Wirkungsweise. Das Fernsteuerventil 26 ertspricht in der Wirkungsweise dem Fernsteuerventil 22 von Figur 2, hat ,jedoch einen zusätzlichen automatischen Zentriermechanismus 125. Die Arbeitsöffnungen 53 und 54 des Steuerventils stehen mit gegenüberliegenden Zylinderräumen eines Kolbenmotors 126 in Verbindung, welcher Stellungsfühler aufweist, die über Leitungen 127 und 128 mit dem Zentriermechanismus 125 des Fernsteuerventils 26 verbunden sind.
• Der Zentriermechanismus 125 umfaßt ein Paar Kolben 129 und 130, welche gleitfähig in Bohrungen 131 bzw. 132 sltzen und durch Federn 133 bzw. 134 unter Vorspannung stehen. Die zwischen den Kolben 129 und 130 gebildete Kammer 135 ist über ein Luftloch 136 mit der Atmosphäre verbunden. Das linke Ende des Steuerkolbens 137 geht in eine Stange 138 über, die sich durch den Kolben 129 erstreckt. Die Stange 138 trägt einen Kragen 139, der an dem Kolben 129 anliegt. An eine Schulter des Steuerkolbens liegt ferner eine Unterlegscheibe 140 an, so daß die Vorspannung der Feder 133 den Steuerkolben 137 in die neutrale Stellung drucks. In dieser liegen die inneren Enden von Sperrzapfen 141 zwischen den Nuten 142 und 143. Bei Bewegung des Steuerkolbens 157 in die linke oder rechte Endstellung fallen de Sperrzapfen 141 in die Nut 142 bzw. 143 und halten den Steuerkolben gegen die Kraft der Feder 133 in dieser Lage.
• Das Fluid gelangt aus den Zylinderräumen 144 und 145 an die Anschlußöffnungen 146 bzw. 147 und betätigt die Kolben 129 bzw. 130. Beim Niederdrücken des Kolbens 148 oder 149 wird Fluid aus den Zylinderräumen 144 bzw. 145 in die Anschlußöffnungen 146 bzw. 147 gedrückt, Die Kolbenstange 150 trägt Nockenringe 151 und 152, die mit den Kolbenstangen, der Kolben 148 bzw. 149 zusammenwirken.
• Beim Verschieben des Steuerkolbens 137 von Hand nach links bis in die Endstellung, in der die Sperrzapfen 141 in die Nut 142 einfallen, bleibt der Steuerkolben in dieser Stellung stehen.
• Das linke Ende der Stange 138 ist nun nahe dem Kolben 130 in einer solchen Stellung, daß er von diesem Kolben beeinflußt wird. Das Fernsteuerventil 26 moduliert den Druck in der Steuerkammeröffnung 41, so daß ein maximaler Fluiddurchsatz von der Arbeitsöffnung 54 an den Kolbenmotor 126 gelangt und diesen nach links bewegt. In der Nähe des Endes seines Hubes läuft die Kolbenstange des Kolbens 149 auf den Nockenring 152 auf und verdrängt Fluid durch die Anschlußöffnung 147. Der Kolben 130 bewegt sich nach rechts, drückt die Sperrzapfen 141 aus der Nut 142 heraus und bringt den Steuerkolben 137 wieder in die neutrale Stellung, so daß die Fluidströmung von dem Steuerventil zu dem Kolbenmotor 126 abgeschaltet wird und dieser zur Ruhe kommt. Die Wirkungsweise ist ähnlich, wenn der Steuerkolben 137 sich nach rechts bewegt, so daß sich auch der Kolbenmotor 126 nach rechts bewegt. Der Steuerkolben 137 wird in der Nut 143 festgeklinkt und kehrt automatisch in seine neutrale Stellung zurück, wenn der Kolben 148 durch den Nockenring 151 betätigt und dadurch Fluid an die Anschlußöffnung 146 geliefert wird, so daß der Kolben 129 und der Steuerkolben sich nach links zurückbewegen.
• Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsformen zeigt Figur 8 ein in zentrierter Stellung geschlossenes Steuersystem mit einem Steuerventil 160, welches durch das Fernsteuerventil 22 be-'tätig wird. Das Steuersystem umfaßt eine Konstantdruck-Fluldquelle 163, die auch das Fernsteuerventil 22 mit Fluid versorgt.
• Ein Druckreduzierventil 161 und ein Strömungssteuerventil 162 steuern die Fluidaufnahme von der Fluidquelle 163 zu dem Fernsteuerventil 22.
• Das Steuerventil 160 ist ein übliches Ventil, welches in der Mittelstellung geschlossen ist, und welches Kappen 164 aufweist, die die hervorstehenden Stirnenden der Ventilspindel umgeben und Steuerkammern 165 bzw. 166 begrenzen, in denen der Druck durch das Fernsteuerventil 22 zur Betätigung des Steuerventils beeinflußt wird. Die Fluidquelle 163 liefert eine variable Strdrungsmenge von konstantem, hohem Druck von beispielsweise 175 atü, der an den Einlaß 167 gelangt, der durch die VentilspJndel 168 in der neutralen Stellung abgeriegelt ist. Die hin- und her bewegliche Ventilspindel weist eine Spindelbohrung auf, in die bewegliche Rückschlagventile 169 und 170 eingesetzt, welche Jeweils die Strömung zwischen zugeordneten Querbohrungen 171 bis 174 beeinflussen. Bei einer Bewegung der Ventilspindel nach rechts wird über die Querbohrung 172 ein Fluid vom Einlaß 167 Uber das sich öffnende Rückschlagventil 169 und durch die Querbohrung 171 an den Auslaß 175 geleitet, von wo Fluid in den Motor 178 gelangt und diesen nach rechts bewegt. In dieser Stellung steht die Querbohrung 173 mit dem Auslaß 176 in Verbindung und die Querbohrung 174 mit dem rechtsseitigen Ablaß 177. Das vom Motor 178 verdrängte Fluid gelangt in den Auslaß 176, durch die Querbohrung 173, öffnet das Rückschlagventil 170 und fließt sodann in den Ablaß 177. Die Querbohrung 172 steht umsomehr mit dem Einlaß 167 in Verbindung, je weiter sich die Ventilspindel nach rechts bewegt, so daß die Geschwindigkeit des Motors dementsprechend zunimmt.
• Eine ähnliche Wirkungsweise ergibt sich bei einer Bewegung der Ventilspindel nach links, wobei die Querbohrungen 173 und 174 dann Fluidströmung Uber den aus paß 176 an den Motor gelangen lassen.
• Wie bereits erwähnt, benötigt das Fernsteuerventil 22 lediglich eine geringe Leistung und einen niedrigen Druck und Fluiddurchsatz. Bei Verwendung einer einzigen Fluidquelle 163 für die Betätigung des Steuerventils 160 sowie für das Fernsteuerventil wird das Druckreduzierventil 161 verwendet, welches den Druck in den Leitungen 130 und 181 bis auf den maximal vom Fernsteuerventil 22 erforderlichen Druck reduziert, in diesem Fall auf den zehnten Teil des Ausgangsdruckes der Fluidquelle 163 in der Leitung 179. Das Strömungssteuerventil 162 begrenzt den Strömungsdurchsatz in der Einlaßleitung 181 des Fernst,euerventils auf eine annehmbare Höhe, die die Steuerwirkung des Fernsteuerventils nicht beeinträchtigt. Das Fernsteuerventil 22 dessen Wirkungsweise anhand von Figur 2 eingehend beschrieben ist, stellt de e Ventilspindel 168 durch Modulieren des. Druckes in den Steuerkammern 165 und 166 genau ein.
• Das Druckreduzierventil 161 umfaßt einen Ventilkolben 182 der in einer Bohrung 183 verschiebbar angeordnet ist und die Strömung von o.em Einlaß 184 zu dem Auslaß 185 mittels der zwischen der Schulter 186 und dem Kegelsitz 187 begrenzten öffnung steuert.
• Eine Feder 188 hält den Ventilkolben 182 in der voll geöffneten Stellung unter Vorspannung und ist so eingestellt, daß am Auslaß 185 und in der Leitung 180 ein gewünschter Druck auftritt Der Druck am Auslaß 185 wirkt auf das linke Stirnende ces Ventilkolbens 182 entgegen der Wirkung der Feder 188. Ein übermäßig hoher Druck im Auslaß drückt den Ventllkolben nach rechts, und verringert die Strömung an dem Kegelsitz 187 vorbei, so daß auch der Druck am Aus paß 185 auf einen gewünschten Wert herabgesetzt wird. In ähnlicher Weise drückt die Feder 188 den Ventilkolben in die entgegengesetzte Richtung, wenn der Druck amAuslaß 185 zu niedrig ist, so daß eine größere Strömungsrnenge an dem Kegelsitz 187 vorbeifließt und den Auslaßdruck erhöht. Eine Feder 189 vermindert die Anstiegswirkung der Feder 188, welche sonst eine größere Ausgleichskraft erfordern würde, wodurch ein höherer Auslaßdruck als gewünscht i in einer mehr zusammengedrückten Stellung entstehen würde.
• Das unter geringerem Druck stehende Fluid gelangt über den Ringkanal 190 in das Strömungssteuerventil 162 und gelangt durch Querbohrungen 191, eine Drosselöffnung 192 und Querbohrungen 193 a eiren beweglichen Steuerkolben 194. An der Drosselöffnung 192 entsteht eine konstante Druckdifferenz, welche eine kon3tante Strömung durch diese hervorruft. Der Druck in Strömungsrichtung vor der Drosselöffnung 192 spannt den Steuerkolben 194 nach rechts vor, und zwar entgegengesetzt zu den Kräften, die von der Feder 195 sowie von dem Druck hinter der Drosselsteile ausgeübt werden , welcher sich über eine Dämpfungsöffnung 197 in einer eine Feder 195 enthaltenden Kammer 196 aufbaut.
• Die auf den Steuerkolben wirkenden Kräfte stehen im Gleichgewicllt, wenn der Druckabfall an der Drosselöffnung 192 gleich der durch die Feder 195 hervorgerufenen Kraft ist, Der Steuerkolben bewegt sich bis zu Gleichgewicht dieser Kräfte, hält einen maximalen Druckabfall an der Drosselöffnung 192 aufrecht und begrenzt die Strömung in die Leitung 181 auf einen gewünschten Wert. Der Steuerkolben bewegt sich nach rechts, wenn ein hoher Druckabfall an der Drosselöffnung 192 auftritt, verursacht durch eine zu hohe Strömung, und schließt mehr oder weniger große Bereiche der Querbohrungen 191, wodurch der Strdmungsdurchsatz verringert wird. Der Steuerkolben bewegt sich nach links, wenn die Strömung und der Druckabfall an der Drosselöffnung zu klein sind, so daß die Querbohrungen 191 weiter gedfRnet werden und eine größere Strömung in den Ringkanal 190 erfolgt. Das Druckfluid gelangt vom Auslaß 198 an die Leitung 181 und das Fernsteuerventil 22. Wenn das Fernsteuersystem keine Strömung bendtlgt, blelbt der Steuerkolben 194 in seiner extremen linken Stellung durch die Wirkung der Feder 195.

Claims (16)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Hydraulisches Fernsteuersystem mit einem Steuerventil zum Steuern der Fluidströmung zwischen einer Druckfluidquelle und einem Fluidmotor, wobei das Steuerventil eine hin- und hergehend bewegbare Ventilspindel zur Strömungsbeeinflussung aufweist sowie eine Einrichtung zum Einstellen der Ventilspindel, g e k e n n z e 1 c h n e t d u r zu c h eine Fluidkammer (83, 84) an mindestens einem Ende der Ventilspindel (70), durch eine an der Ventilspindel angreifende Feder (85, 86) und durch ein von Hand betßtigbares Fernsteuerventil (22), das zwischen der Druckfluidquelle und der Fluidkammer (83, 84) eingeschaltet ist.

2. Fernsteuersystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Fernsteuerventil (22) ein von Hand verstellbares Steuerelement (90) aufweist, das den Druck in der Fluidkammer (83, 843 als Funktion der Stellung des Steuerelements verändert.

3. Fernsteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c 1a g e-k e n n z e i c h n e t , daß mehrere Steuerventile (23, 25, 27) zu einem Ventilblock zusammengefaßt sind und an eine gemeinsame Druckfluidquelle und einen gemeinsamen Fluidvcrratsbehälter (Sumpf) angeschlossen sind, daß Jedem Steuerventil ein eigener Motor (72) sowie ein eigenes Fernsteuerventil (22, 24, 26) zugeordnet ist, und daß die Fernsteuerventile- zu einem zweiten Ventilblock zusammengefaßt sind.

4'. Fernsteuersystem nach Anspruch 2 oder 3> d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das verstellbare Steuerelement (90) einen länglichen Steuerkolben bildet, der in einer Zylinderbohrung (91) des Fernsteuerventlls (22) verschiebbar ist, daß die Zylinderbohrung (91) den Strömungsdurchtritt steuernde Durchtritte (61, 66, 67) schneidet, die mit Steuernuten des Steuerkolbens (90) zusammenwirken, die derart angeordnet sind, daß bei einer Auslenkung des Steuerkolbens aus seiner neutralen Stellung in eine bestimmte Richtung der Auslaß (30, 31) des Steuerventils mehr/weniger mit dem Druckfluideinlaß (61) bzw. mit dem Sumpf-Ablaufkanal (66, 67) in Verbindung kommt.

5. Fernateuersystem nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß Jedem Ende der Ventilspindel (70) eine Fluidkammer (83, 84) zugeordnet ist, daß das zugeordnete Fernsteuerventil (22, 24, 26) jeweils mit beiden Fluidkammern in Verbindung steht und doppelwirkend so ausgebildet ist, daß der Druck an den beiden Auslaßöffnungen (30, 31) sich gegensinnig ändert.

6. Fernateuersystem nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Fernsteuerventil so ausgebildet ist, daß bei einer Auslenkung des Steuerelements (90) aus seiner neutralen Stellung in eine bestimmte, den Auslaßdruck erhöhende Richtung das Steuerventil mehr/weniger mit dem Druckfluideinlaß (61) bzw. mit dem Sumpfablaufkanal (66, 67) in Verbindung kommt, und daß bei Auslenkung des Steuerelements in die entgegengesetzte Richtung der Auslaß (50, 31) mit dem Sumpfablaufkanal (66, 67) in Verbindung kommt.

7. Fernsteuersystem nach Anspruch 1 bis 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Druckfluidquelle eine Konstantdruckquelle verwendet ist.

8. Fernsteuersystem nach Anspruch 1 bis 7, d a d u r o h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Ventilspindel mindestens an einer Stirnseite jenseits einer dem maximalen Durchfluß entsprechenden Stellung mit einer Zusatzreder (116) in Wirkverbindung kommt, daß das zugeordnete Fernsteuerventil (24) ein Druckbegrenzungsventil (102) umfaßt, das auf den dem maximalen Durchfluß in dem Steuerventil entsprechenden Druck eingestellt ist, und daß das Steuerelement (100) des Fernateuerventils (24) in eine Stellung Jenseits derJenigen für den maximalen Durchfluß verschiebbar ist und in dieser Stellung einen Nebenschlußweg für das Druckbegrenzungsventil (102) freigibt, und daß die Druckfluidquelle (62) einen die Kraft der Zusatzfeder (116) überwindenden Druck aufweist.

9. Fernsteuersystem nach Anspruch 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Druckbegrenzungsventil innerhalb des als Steuerkolben ausgebildeten Steuerelements sitzt und über Querbohrungen (103, 104) in demselben in der Wirkstellung mit dem Auslaß (32) einerseits und dem Ablaufkanal (66) andererseits in Verbindung steht.

10. Fernsteuersystem nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Steuerelement eine Rastsperre (108, 109) zum Verriegeln in der Maximalstellung aufweist.

11. Pernsteuersystem nach Anspruch 1 bis 10, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Fernsteuerventil über eine bei vorbestimmten Endstellungen des Motors ansprechende Gegenkopplungsstelleinrichtung mit dem Motor gekuppelt ist (Figur 7).

12. Pernsteuersystem nach Anspruch 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Gegenkopplungsstelleinrichtung Cernateuerventilseitig einen in einem Zylinderraum liegenden Kolben umfaßt.

13. Fernsteuersystem nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gegenkopplungsstelleinrichtung motorseitig mindestens ein Verdrängungsaggregat (144, 148; 145, 149) umfaßte welches von einem mit dem Kolben des Motors (126) gekuppelten Teil betätigbar ist und welches hydraulisch mit der fernsteuerventilseitigen Oegenkopplungsstelleinrichtung verbunden ist.

14. Fernsteuersystem nach Anspruch 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Steuerventil und das Fernsteuerventil an eine gemeinsame Druckfluidquelle angeschlossen sind.

15. Fernsteuersystem nach Anspruch 14, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Fernsteuerventil Uber ein Druckreduzierventil (161) angeschlossen ist.

16. Fernsteuersystem nach Anspruch 15, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein StrOmungsbegrenzungsventil (162) zwischen das Druckreduzierventil (161) und das Fernsteuerventil geschaltet ist zum Begrenzen der Strömungsstärke unter den der Leistung der Druckfluidquelle entsprechenden Wert.