DE2752226B2 - Lenkventil für einen hydrostatischen Antrieb - Google Patents

Lenkventil für einen hydrostatischen Antrieb

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Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkventil für einen hydrostatischen Antrieb nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Art,
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 werden, wird eine unterschiedliche Druckverteilung für die beiden Verteilerleitungen für Kurvenfahrt eingestellt.
Entsprechend werden die Schwenkhebel der Verstellpumpen über die hydraulisch betätigteil Verstelleinrichtungen unterschiedlich eingestellt. Auf diese Weise kommt 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 darüber hinaus relativ ungenau in der Regelung.
Aus dem technischen Bericht 1/73 der Brueninghaus Hydraulik GmbH, Seite 28, ist es bekannt, einen von einer Pumpe kommenden ölstrom in zwei gleich große ölströme aufzuteilen, die dann an zwei veränderlichen Steuerdrosseln aufgestaut werden. Dadurch ergibt sich ein zur Lenkung erforderlicher unterschiedlicher Druck. Nachteilig dabei ist jedoch, daß zwei getrennte Zuleitungen für den Zweck erforderlich sind und zwei Steuerdrosselventile, die von dem Lenkhebel betätigt werden müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lenkventil zu schaffen, das bei relativ einfachem Aufbau eine genaue Regelung der Hydromotore für den Fahrbetrsh gestattet.
Diese Aufgabe wird durch die Kombination der im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.
Mit Hilfe des Steuerkolbens wird das Verhältnis der beiden Teilströme zueinander eingestellt. Der Regelkolben sorgt anschließend dafür, daß das einmal eingestellte Stromverhältnis Q, zu ß2 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 Verstelleinrichtungfür 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 angeordnet ist. Steigt zum Beispiel der Volumenstrom Q des Steuerölkreises durch Drehzahlerhöhung des Antriebsmotors, so steigt auch entsprechend der Druck. Dadurch werden die Verstellpumpen stärker ausgelenkt, und d.v- Fahrzeug wird schneller.
Durch das in e) genannte Merkmal wird eine hydraulische Rückwirkung erreicht. Wenn PA + PB. also bei Kurvenfahrt, ergibt sich auf die entsprechende Stirnseite des Steuerkolbens eine Gegenkraft Der Fahrer bekommt somit ein richtiges »Kurvcnfahrtgefühl« am Lenkrad.
Im Gegensatz zum Stand der Technik ist nur eine Zuleitung m dem Steuerkolben nötig, der den ölstrom in zwei Teilströme aufteilt, die dabei auch unterschiedlich groß sein können. Die Aufteilung der ölströme kann in einem gemeinsamen Gehäuse erfolgen. Dadurch wird neben einem geringeren Aufwand auch die ölführung einfacher.
Von Vorteil ist es, wenn die Nebcnleitungen mit dem Tank für das Druckmittel verbunden sind.
Eine weitere Verbesserung der Erfindung ist gegeben, wenn jeweils zwischen der Stirnseite des Steuerkolbens und der Druckkammer ein Kolbenbolzen mit einem Führungsstift angeordnet ist und der aus einer linken Hälfte und aus einer rechten Hälfte bestehende Steuerkolben jeweils axial verschieblich auf dem Führungsstift gelagert ist, wenn jeweils zwischen dem Steuerkolben und dem Kolbenbolzen eine Feder gespannt ist und wenn jeweils die Teilleitungen mit dem zu dieser Seite gehörenden Feuerraum 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 Teilleitungen 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 näher 1. 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 Ausführungsbeispielc der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung eines hydrostatischen Antriebes mit einem erfindungsgemäßen Lenkventil,
Fig. 2 ein Lenkventil in allgemeiner Darstellung, Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Lenkventil, und
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Lenkventil mit drehzahlabhängiger Übersetzung.
Von einem Antriebsmotor 1 aus wird über eine Steueröipumpe 2 ein Lenkventil 3 mit öl versorgt. Das Lenkventil 3 befindet sich im Steuerölkreis zur Regelung der ölfördermenge durch zwei Verstellpumpen 4, die über Zahnräder 5 ebenfalls mit der Steueröipumpe 2 verbunden sind. Zwei Steuerventile 6 regeln die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt sowie Stillstand.
Die hydraulisch betätigte Verstelleinrichtung für die Schwenkhebel 7 der VersteUpumpen 4, die zur Einstellung der ölfördermenge dienen, besteht - wie an sich bekannt - jeweils aus einer federbelasteten Zylincler-/Kolbeneinheit 8 indem Lenkventil 3 wird Jcr ölstrom Q aus der 1 .titling P in die Teilströme Q1 und Q1 zu den Leitungen A und ö aufgeteilt. Zur Ölversorgung und für die Rückläufe dient ein Tank 9 V(in den beiden V' r-.icllpumpen 4 führen entsprechende Ölleitungen zu den beiden Hydromotoren 10 und 11. Ein Hydromotor treibt dabei die linke Fahrzeugseite an, während der andere die rechte Seite antreibt.
In Fig. 2 ist zur Übersicht ein Lenkventil allgemeiner Art näher dargestellt.
In das Ventil mündet eine Zulaufleitung 12 mit dem Volumenstrom Q der von der Steueröipumpe 2 hev kommt, und zwei Verteilerleitungen 13 und 14 mit den Teilströmen Q1 und Q1 führen heraus.
Ein Steuerkolben IS mit Drosselstellen 16 und 17 vor nachgeschalteten Teilleitungen 18 und 19 zu einem Regelkolben 20 besorgt die Aufteilung des Stromes Q in die beiden Einzelströme Qx und Q,-
Eventuelles Lecköl hinter den Stirnseiten des Steuerkolbens 15 kann durch Verbindung mit dem Tank 9 oder mit der Zulaufleitung 12 ausgeglichen werden.
Zur axialen Verstellung des Steuerkolbens 15 ist dieser mit einem Langloch versehen, in dem ein Zapfen 21 geführt ist. Der Zapfen 21 ist über einen gestrichelt dargestellten - Hebel 7% mit einer drehbaren Welle 23, die die Lenkwelle o6er Lenkspinde! sein kann, verbunden. Eine Drehung der Welle 23 führt damit zu einer axialen Verschiebung des Steuerkolbens 15 und somit durch Änderung der Querschnitte der Drosselstellen 16 und 17 zu Änderungen im Verhältnis der Ströme Q. und Q1 zueinander.
Diese Verstelleinrichtung erlaubt, daß statt mit einem Lenkknüppel das Fahrzeug in herkömmlicher Weise mit einem Lenkrad gelenkt werden kann.
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 Druckräumen 2* und 25 ist ebenfalls jeweils eine Drosselstelle 33 bzw. 34.
Die aus den Teilleitungen 18 und 19 in die Druckräume 24 und 25 mündenden Ströme Q1 und Q2 fließen über die Drosselstellen 33 und 34 in die Verteilerleitungen 13 und 14. Je nach den Flächenverhältnissen 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 Au^gleichskammern 26 und 27 ist dafür gesorgt, daß das am Steuerkolben 15 eingestellte Verhältnis gleich bleibt.
Die Druckregelung im Verhältnis zu dem Dmckmittelstrom wird durch zwei Nebenleitungen 35 und 36 mit Drosselstellen 37 und 38 erreicht, die von den Verteilerleitungen 13 und 14 abzweigen. Bei Volumenstromerhöhungen in den Verteilerleitungen 13 und 14 kommt \s durch die Drosselstellen 37 und 38 auch zu einer Druckerhöhung. Hinter den beiden Dfosselstellen 37 und 38 führt eine Rückleitung 39 zu dem Tank 9.
Das Ausführungsbeispiel nach !'ig. 3 ist im wesentlichen von gleichem Aufbau wie das Lenkventil nach Fig. 2. Aus Jiese/n 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. 43 verbinden. Bei Kurvenfahrt herrschen in den Verteilerleitungen 13 und 14 unterschiedliche Drücke zueinander. Über die Rückleitungen 40 und 41 wirken diese nun im unterschiedlichen Maße auf den Steuerkolben 15.
Der Fahrer spürt damit eine Gegenkraft, die proportional dem Kurvenradius ist.
Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 ist im wesentlichen von gleichem Aufbau wie das nach 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 erreicht.
Der Steuerkolben besitzt nun an beiden Seiten je einen Kolbenbolzen 46 und 47, die jeweils über einen Führungsstift 48 bzw. 49 fest mit einem zentralen Verstellteil 50 verbunden sind. Der eigentliche Steuerkolben besteht nun aus einer linken Hälfte 51 und einer rechter Hälfte 52, die als Ringkolben ausgebildet sind und axial unabhängig zueinander verschieb-Iich auf den Führungsstiften 48 und 49 geführt sind. Jeweils zwischen dem Kolbenbolzen 46 bzw. 47 und der Steuerkolbenhälfte 51 bzw. 52 befindet sich ein Feden-aum 53 bzw. 54 mit je einer Feder 55 bzw. 56.
Bei Erhöhung des Eigangsstromes Q, d. h. bei Fahrtgeschwindigkeitserhöhungen, bewegen sich die beiden Steuerkolbenhälften 51 und 52 nach hinten und vergrößern so die beiden Drosselstellen 16 und 17. Das Verhältnis der unterschiedlichen Drosselstellen-Öffnungsweiten zueinander nähert sich jedoch bei einer gemeinsamen Spaitvergroßerung mehr eins, so daß der Kurvenradius bei schneller Fahrt größer wird.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Lenkventil für einen hydrostatischen Antrieb eines Kettenfahrzeuges oder eines differenzdrehzahlgelenkten Radfahrzeuges, das als Stromteilerventil ausgebildet ist, und zwei parallel und gleich aufgebaute Drosselventilstrecken aufweist, die mindestens ein verstellbares Drosselventil und ein Drosselventil mit konstantem Querschnitt enthalten, und 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 steuert, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß
a) die Zulaufleitung (12) in das Lenkventilgehäuse in den zentralen Bereich eines mit dem Lenkrad oder Lenkknüppel verbundenen Steuirkolbens (15; 51, 52) mündet,
b) der Steuerkolben (15; 51,52) mit zwei Drosselstellen (16:17) versehen ist, von wo aus je eine Teilleitung (18; 19) zu einem - an sich bekannten — Regelkolben (20) führt,
c) der Regelkolben (20) jeweils eine Drosselstelle (33; 34) und einen Druckraum (24; 25) für die Teilleitungen (18; 19) aufweist und die Dnickräume (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 (3.*; 34^ des Regelkolbens (20) von der jeweiligen Verteilerleitung (13; 14) eine Nebenleitung (35; 36) mit einer Drosselstelle (37; 38) konstanten Querschnittes abzweigt und
e) von den Verteilerleitungen (13; 14) jeweils eine Rückleitung (40; 41) abzweigt, die jeweils zu einer zwischen der zu dieser Stromseite gehörenden Stirnseite des Steuerkolbens (15; 51, 52) und dem Gehäuse angeordneten Druckkammer (42; 43) führt.
2. Lenkventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenleitungen (35; 36) mit dem Tank (9) für das Druckmittel verbunden sind.
3. Lenkventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen der Stirnseite des Steuerkolbens (51, 52) und der Druckkammer (42; 43) ein Kolbenbolzen (46; 47) mit einem Führungsstift (48; 49) angeordnet ist und der aus einer linken Hälfte (51) und aus einer rechten Hälfte (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 ist und daß jeweils die Teilleitungen (18; 19) mit dem zu dieser Seite gehörenden Federraum (53; 54) zwischen Steuerkniben (51, 52) und Kolbenbolzen (46; 47) über Ausgleichsleitungen (44; 45) verbunden sind.
4. Lenkventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stcuerkolben (15; 51, 52) mit einem Langloch verschen ist, in dem ein Zapfen (21) geführt ist, der aber einen Hebel (22) die Drehung des Lenkrades in eine awale Verstellung des Steuerkolnens umwandelt.
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