DE2752226A1

DE2752226A1 - Lenkventil fuer einen hydrostatischen antrieb

Info

Publication number: DE2752226A1
Application number: DE19772752226
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing Grad Burckardt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-11-23
Filing date: 1977-11-23
Publication date: 1979-05-31
Also published as: GB2008726A; DE2752226B2; GB2008726B; DE2752226C3; US4203290A

Description

31. Oktober 1977 Akte: ZP 527

Anmelder:

Zahnradfabrik Friedrichshafen

Aktiengesellschaft

7990 Friedrichshafen

Lenkventil für einen hydrostatischen Antrieb.

Die Erfindung betrifft ein Lenkventil für einen hydrostatischen Antrieb eines Kettenfahrzeuges oder eines differenzdrehzahlgelenkten Radfahrzeuges, wobei das Lenkventil als Stromteilerventil ausgebildet ist, durch das die Stromverteilung in Abhängigkeit von der Stellung eines Lenkknüppels oder Lenkrades zu hydraulisch betätigten Verstelleinrichtungen für die Schwenkhebel von den, die Hydromotore für den Fahrbetrieb betätigenden Verstellpumpen erfolgt.

Bekannte Lenkventile sind als einfache Stromteilerventile ausgebildet, die den ölstrom in zwei gleich große Teilströme aufteilen, über Jeweils zwei gesonderte Drosselventile, die von einem Lenkknüppel aus betätigt wurden wird eine unterschiedliche Druckverteilung für die beiden Verteilerleitungen für Kurvenfahrt eingestellt.

909822/0028

Entsprechend würden die Schwenkhebel der Verstellpumpen über die hydraulisch betätigten Verstelleinrichtungen unterschiedlich eingestellt. Auf diese Weise kam es zu einer unterschiedlichen Förderung von Druckmittel zu den Hydromotoren und damit zu Drehzahlunterschieden.

Die bekannten Lenkventile sind jedoch durch die gesonderten Drosselventile aufwendig und darüberhinaus relativ ungenau in der Regelung.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Lenkventil zu schaffen, das bei relativ einfachem Aufbau eine genaue Regelung der Hydromotore für den Fährbetrieb gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) die Zulaufleitung in das Lenkventilgehäuse in den zentralen Bereich eines mit dem Lenkrad oder Lenkknüppel verbundenen Steuerkolbens mündet;

b) der Steuerkolben mit zwei Drosselstellen versehen ist, von wo aus Je eine Teilleitung zu einem -an sich bekannten- Regelkolben führt;

c) der Regelkolben jeweils eine Drosselstelle und einen Druckraum für die Teilleitungen aufweist, wobei die Druckräume jeweils mit einer der anderen Drosselstelle zugeordneten Ausgleichskammer auf der dazugehörigen Stirnseite des Regelkolbens verbunden sind;

d) in Stromlaufrichtung hinter den beiden Drosselstellen des Regelkolbens jeweils von der Verteilerleitung eine Nebenleitung mit einer Drosselstelle konstanten Querschnittes abzweigt.

- 6 -909822/0028

Mit Hilfe des Steuerkolbens wird das Verhältnis der beiden Teilströme zueinander eingestellt. Der Regelkolben sorgt anschließend dafür, daß das einmal eingestellte Stromverhältnis Q₁ zu Qp ^auch dann erhalten bleibt, wenn sich der Zulaufstrom Q ändert und zwar auch dann, wenn sich der Druck in einer Verteilerleitung ändert. Da die Betätigung der Verstelleinrichtung für die Schwenkhebel der Förderpumpen (im allgemeinen eine Zylinder-/ Kolbeneinheit) vom Druck abhängig ist, muß dafür gesorgt werden, daß auch der Druck abhängig vom Druckmittelstrom ist. Dies wird durch die Drosselstelle mit konstantem Querschnitt erreicht, die jeweils in der von der Verteilerleitung abzweigenden Nebenleitung angordnet ist. Steigt zum Beispiel der Volumenstrom Q des Steuerölkreises durch Drehzahlerhöhung des Antriebmotores, so steigt auch entsprechend der Druck. Dadurch werden die Verstellpumpen stärker ausgelenkt und das Fahrzeug wird schneller.

Von Vorteil ist es, wenn die Nebenleitungen mit dem Tank für das Druckmittel verbunden sind.

In Weiterbildung der Erfindung iot vorgesehen, daß von den Verteilerleitungen jeweils eine Rückleitung abzweigt, die jeweils zu einer zwischen der zu dieser Stromseite gehörenden Stirnseite des Steuerkolbens und dem Gehäuse angeordneten Druckkammer führt.

Durch diese Maßnahme wird eine hydraulische Rückwirkung erreicht. Wenn p^ Φ Pß* also bei Kurvenfahrt, ergibt sich auf die entsprechende Stirnseite des Steuerkolbens eine Gegenkraft. Der Fahrer bekommt somit ein richtiges "Kurvenfahrtgefühl" am Lenkrad.

- 7 -909822/0028

Eine weitere Verbesserung der Erfindung ist gegeben, wenn jeweils zwischen der Stirnseite des Steuerkolbens und der Druckkammer ein Kolbenbolzen mit einem Führungsstift angeordnet ist, wobei der aus einer linken und aus einer rechten Hälfte bestehende Steuerkolben jeweils axial verschieblich auf dem Führungsstift gelagert ist, daß jeweils zwischen dem Steuerkolben und dem Kolbenbolzen eine Feder gespannt ist und daß jeweils die Teilleitungen mit dem zu dieser Seite gehörenden Federraum zwischen Steuerkolben und Kolbenbolzen über Ausgleichsleitungen verbunden sind.

Der Eingangsdruckkraft auf den Steuerkolben wirkt nun jeweils die Federkraft und die Druckkraft aus dem Druck in den Teilleitungpn entgegen. Bei einer Erhöhung des Eingangsvolumenstromes erhöht sich der Differenzdruck an den Drosselstellen des Steuerkolbens und die beiden ringförmigen Steuerkolbenhälften bewegen sich damit nach hinten und vergrößern somit die beiden Drosselflächen vor den Teilleitungen. Das Verhältnis der beiden Drosselflächen zueinander ist nun ein Maß für den Kurvenradius. Bei vergrößerten Drosselspaltquerschnitten nähert sich nun deren Verhältnis näher1. Dadurch werden auch die Druckunterschiede in den Verteilerleitungen kleiner, wodurch der Kurvenradius bei hoher Motordrehzahl, d.h. hoher Fahrtgeschwindigkeit, größer wird. Das Fahrzeug läßt sich dadurch genauer lenken, weil es Insbesondere bei Kettenfahrzeugen nicht mehr zu starken ruckartigen Fahrtrichtungsänderungen kommen kann. Die fahrgeschwindigkeitsabhängige Rückwirkung auf den Steuerkolben bleibt dabei erhalten. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, aus denen weitere erfindungsgemäße Merkmale hervorgehen.

-909822/0028

Es zeigen:

Fig. 1 Ubersichtsdarstellung eines hydrostatischen Antriebes mit dem erfindungsgemäßen Lenkventil,

Fig. 2 ein Lenkventil,

Fig. 3 ein Lenkventil mit hydraulischer Rückwirkung,

Fig. 4 ein Lenkventil mit hydraulischer Rückwirkung und drehzahlabhängiger Übersetzung.

Von einem Antriebsmotor 1 aus wird über eine Steuerö'lpumpe 2 ein Lenkventil 3 mit ül versorgt. Das Lenkventil 5 befindet sich im Steuerölkreis zur Regelung der ölförderrnenge durch zwei Verstellpumpe 4, die über Zahnräder 5 ebenfalls mit der Steuerölpumpe 2 verbunden sind. Zwei Steuerventile 6 regeln die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt, sowie Stillstand.

Die hydraulisch betätigte Verstelleinrichtung für die Schwenkhebel 7 der Verstellpumpen 4 die zur Einstellung der ülförderrr.enge dienen, besteht -wie an sich bekanntjeweils aus einer federbelasteten Zylinder-/Kolbeneinheit 8. In dem Lenkventil 3> wird der ölstrom Q aus der Leitung P in die Teilströme Q-| und Q2 zu den Leitungen A und B aufgeteilt. Zur Ölversorgung und für die RücKläufe dient ein Tank 9.

Von den beiden Verstellpumpen 4 führen entsprechend ülleitungen zu den beiden Hydromotoren 10 und 11. Ein Hydromotor treibt dabei die li^f/Sfi^^{6 an}* während der

- 9 -909822/0028

andere die rechte Seite antreibt.

In Fig. 2 ist das Lenkventil 2 näher dargestellt.

In das.Ventil mündet eine Zulaufleitung 12 mit dem Volumenstrom Q der von der Steuerölpumpe 2 her kommt und zwei Verteilerleitungen 1jJ und 14 mit den Teilströmen Qi und Q2 führen heraus.

Ein Steuerkolben 15 mit Drosselstellen 16 und 17 vor den nachgeschalteten Teilleitungen 18 und 19 zu einem Regelkolben 20 besorgt die Aufteilung des Stromes Q in die beiden Einzelströme Qj und Q2·

Eventuelles Lecköl hinter den Stirnseiten des Steuerkolbens 15 kann durch Verbindung mit einem Tank 9 oder mit der Zulaufleitung 12 ausgeglichen werden.

Zur axialen Verstellung des Steuerkolbens I5 ist dieser mit einem Langloch versehen, in dem ein Zapfen 21 geführt ist. Der Zapfen 21 ist über einen -gestrichelt dargestellen· Hebel 22 mit einer drehbaren Welle 2J>, die die Lenkwelle oder Lenkspindel sein kann, verbunden. Eine Drehung der Welle 23 führt damit zu einer axialen Verschiebung des Steuerkolbens I5 und somit durch Änderung der Querschnitte der Drosselstellen 16 und 17 zu Änderungen im Verhältnis der Ströme Qj und Q2 zueinander.

Diese Verstelleinrichtung hat den groüen Vorteil, daß nunmehr statt einem Lenkknüppel das Fahrzeug in herkömmlicher Weise mit einem Lenkrad gelenkt werden kann.

909822/0028

Damit nun das vorgewählte Strömungsverhältnis auch bei einer Änderung des Zulaufstromes Q und bei Änderungen des Arbeitswiderstandes erhalten bleibt, ist der Regelkolben 20 vorgesehen. Er weist zwei Druckräume 24 und 25 und zwei Ausgleichskammern 26 und 27 auf, die durch Kolben 28, 29 und 30 voneinander getrennt sind. Der Druckraum 24 ist über eine Leitung 31 mit der Ausgleichskammer 27 und der Druckraum 25 über eine Leitung 32 mit der Ausgleichskammer 26 verbunden. Zwischen den Verteilerleitungen

13 und 14 und den Druckräurnen 24 und 25 ist ebenfalls jeweils eine Drosselstelle 33 bzw. 34.

Die aus den Teilleitungen 18 und I9 in die Druckräume 24 und 25 mündenden Ströme Q-j und Q2 fließen über die Drosselstellen 33 und 34 in die Verteilerleitungen 13 und 14. Je nach den Plächenverhaltnissen der Drosselstellen 16 und 17 sowie dem Gegendruck in den Verteilerleitungen 13 und 14 nimmt der Regelkolben 20 eine bestimmte Lage ein, und leitet die Teilströme im eingestellten Verhältnis weiter.

Durch die Ausgleichskammern 26 und 27 ist dafür gesorgt, daß das am Steuerkolben 15 eingestellte Verhältnis gleich bleibt.

Die Druckregelung im Verhältnis zu dem Druckmittelstrom wird durch zwei Nebenleitungen 35 und 36 mit Drosselstellen 37 und 38 erreicht, die von den Verteilerleitungen I3 und

14 abzweigen. Bei Volumenstromerhöhungen in den Verteilerleitungen 13 und 14 kommt es durch die Drosselstellen 37 und 38 auch zu einer Druckerhöhung. Hinter den beiden Drosseisteilen 37 und 38 führt eine Rückleitung 39 zu dem Tank 9,

909822/0028

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist im wesentlichen von gleichem Aufbau wie das nach Fig. 2. Aus diesem Grunde werden die gleichen Bezugszeichen übernommen, wobei zur besseren Übersicht nur die wichtigsten angegeben sind.

Mit diesem Ausführungsbeispiel wird zusätzlich eine hydraulische Rückwirkung bei Kurvenfahrt erzeugt. Dies wird durch zwei Rückleitungen 40 und 41 erreicht, die jeweils die Verteilerleitungen 13 und 14 mit jeweils einer hinter dem Steuerkolben 15 angeordneten Druckkammer 42 bzw. 4j verbinden. Bei Kurvenfahrt herrschen in den Verteilerleitungen 13 und 14 unterschiedliche Drücke zueinander, über die Rückleitungen wirken diese nun im unterschiedlichem Maße auf den Steuerkolben

Der Fahrer spürt damit eine Gegenkraft, die proportional dem Kurvenradius ist.

Das AusfUhr.ungsbeispiel nach der Fig. 4 ist ebenfalls im wesentlichen von gleichem Aufbau wie das nach der Fig. 3, weshalb ebenfalls nur die wichtigsten, gleichen Bezugszeichen übernommen wurden.

Zusätzlich zu der hydraulischen Rückwirkung ist dabei jetzt eine drehzahlabhängige, d.h. fahrgeschwindigkeitsabhängige übersetzung vorhanden. Dies wird durch zwei Ausgleichsleitungen 44 und 45 und eine andere Ausbildung des Steuerkolbens I5 erreicht.

Der Steuerkolben besitzt nun an beiden Seiten je einen Kolbenbolzen 46 und 47, die Jeweils über einen Führungs-

- 12 909822/0028

~ 12 -

stift 48 und 49 fest mit dem zentralen Verstellteil verbunden sind. Der eigentliche Steuerkolben besteht nun aus einer linken und einer rechten Hälfte 5I und 52,die als Ringkolben ausgebildet sind und axial unabhängig zueinander verschieblich auf den Führungsstiften 48 und 49 geführt sind. Jeweils zwischen dem Kolbenbolzen 46 bzw. 47 und der Steuerkolbenhälfte 5I bzw. 52 befindet sich ein Federraum 53 bzw. 54 mit je einer Feder 55 bzw. 56.

Bei Erhöhung des Eingangsstronies Q, _/ d.h. bei Fahrtgeschwindigkeitserhöhungen bewegen sich die beiden Steuerkolbenhälften 5I und 52 nach hinten und vergrössern so die beiden Drosselstellen 16 und I7. Deren unterschiedliche Öffnungsweiten zueinander nähern, sich jedoch bei einer gemeinsamen Spaltvergrößerung mehr eins, so daß der Kurvenradius bei schneller Fahrt größer wird.

909822/0028

• /β-

Leerseite

Claims

31. Oktober 1977 Akte: ZF 527

Anmelder:

Zahnradfabrik Friedrichshafen

Aktiengesellschaft

Friedrichshafen

Patentansprüche

Lenkventil für einen hydrostatischen Antrieb eines Kettenfahrzeuges oder eines differenzdrehzahlgelenkten Radfahrzeuges, wobei das Lenkventil als Stromtellerventil ausgebildet ist, durch das die Stromverteilung in Abhängigkeit von der Stellung eines Lenkknüppels oder Lenkrades zu hydraulisch betätigten Verstelleinrichtung^ für die Schwenkhebel von den, die Hydromotore für den Fahrbetrieb betätigenden Verstellpumpen erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Zulaufleitung (12) in das Lenkventilgehäuse in den zentralen Bereich eines mit dem Lenkrad oder Lenkknüppel verbundenen Steuerkolbens (15, 51, 52) mündet;

b) der Steuerkolben (15* 51* 52) mit zwei Drosselsteilen (16, 17) versehen ist, von wo aus je eine Teilleitung (18, I9) zu einem -an sich bekannten-Regelkolben (20) führt;

909822/0028

ORIGINAL INSPECTED

e) der Regelkolben (20) jeweils eine Dr&sselstelle (33, 3²O und einen Druckraum (24, 25) für die Teilleitungen (18, 19) aufweist, wobei die Druckräume (24, 25) jeweils mit einer der anderen Drosselstelle (33, 34) zugeordneten Ausgleichskammer (26, 27) auf der dazugehörigen Stirnseite des Regelkolbens (20) verbunden sind;

d) in Stromlaufrichtung hinter den beiden Drosselstellen O3, 34) des Regelkolbens (20) jeweils von der Verteilerleitung (13, 14) eine Nebenleitung (35, 36) mit einer Drosselstelle (37, 38) konstanten Querschnittes abzweigt.
2) Lenkventil nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichne t, daß die Nebenleitungen (35, 36) mit dem Tan.< (9) für das Druckmittel verbunden sind.
3) Lenkventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den Verteilerleitungen (13, 14) jeweils eine Rückleitung (40, 41) abzweigt, die jeweils zu einer zwischen der zu dieser Stromseite gehörenden Stirnseite des Steuerkolbens (I5, 5I, 52) und dem Gehäuse angeordneten Druckkammer (42, 43) führt.
4) Lenkventil nach Anspruch J>,

dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen der Stirnseite des Steuerkolbens (5¹» 52) und der Druckkaminer (42, 43) ein Kolbenbolzen (46, 47) mit einem Führungsstift (48, 49)

- 3 909822/0028

angeordnet ist, wobei der aus einer linken und aus einer rechten Hälfte (51* 52) bestehende Steuerkolben jeweils axial verschieblich auf dem Führungsstift (48, 49) gelagert ist, daß Jeweils zwischen dem Steuerkolben und dem Kolbenbolzen (46, 47) eine Feder (55* 56) gespannt 1st und daß jeweils die Teilleitungen (18, 19) mit dem zu dieser Seite gehörenden Federraum (55, 54) zwischen Steuerkolben (5I, 52) und Kolbenbolzen (46, 47) über Ausgleichsleitungen (44, 45) verbunden sind.
5) Lenkventil nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (15, 51* 52) mit einem Langloch versehen ist, in dem ein Zapfen (21) geführt ist, der über einen Hebel (22) die Drehung des Lenkrades in eine axiale Verstellung des Steuerkolbens umwandelt.

_ 4 _ 909872/0028