DE2934221A1

DE2934221A1 - Hydraulische lenk- und arbeitseinrichtung

Info

Publication number: DE2934221A1
Application number: DE19792934221
Authority: DE
Inventors: Poul Henning Nordborg Holm Pedersen; Niels Gunnar Nordborg Karlberg
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1979-08-24
Filing date: 1979-08-24
Publication date: 1981-03-26
Also published as: US4345614A; GB2057374A; DK357480A; FR2463709A1; DK148935B; GB2057374B; DE2934221C2; JPS5634568A; DD153784A5; FR2463709B1; JPS6317666B2; DK148935C; IT8068223A0; IT1129125B

Description

Hydraulische Lenk- und Arbeitseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Lenk- und Arbeitseinrichtung, bei der die Druckflüssigkeit einerseits einen Lenkkreis, der einen vom Lenkventil einer Lenkeinheit gesteuerten Lenk-Servomotor aufweist, und andererseits einen Arbeitskreis, der einen von einem Arbeitsventil gesteuerten Arbeits-Servomotor aufweist, speist, wobei ein in Abhängigkeit vom Druckflüssigkeitsbedarf des Lenkkreises die Druckflüssigkeitszufuhr zum Arbeitskreis drosselndes Prioritätsventil vorgesehen ist, das Arbeitsventil in der Neutralstellung eine Verbindung zwischen druckseitigem Anschluß und Tank herstellt und das Gehäuse der Lenkeinheit auch in der Neutralstellung des Lenkventils durch Druckflüssigkeit erwärmt wird.

Bei hydraulischen Einrichtungen, bei denen zusätzlich zum Lenkkreis ein Arbeitskreis vorhanden ist, wird üblicherweise eine Lenkeinheit verwendet, bei der das Lenkventil in der Neutralstellung den druckseitigen Anschluß vollständig sperrt (closed center), damit die gesamte Druckflüssigkeit, wenn sie nicht für das Lenken benötigt wird, für den zusätzlichen Verbraucher im Arbeitskreis zur Verfügung steht.

130 0 13/0459

Dies führt zu einer Abkühlung des Gehäuses der Lenkeinheit. Wenn beim folgenden Lenkvorgang wärme oder gar heiße Druckflüssigkeit durch die Lenkeinheit fließt, erwärmen sich die beweglichen Innenteile, insbesondere Schieberhülsen, rascher als das Gehäuse, was bei dem erforderlichen geringen Spiel zu Verklemmungen führt.

Diesem Problem wurde mit einer bekannten Einrichtung der eingangs genannten Art (DE-OS 27 37 788) dadurch begegnet, daß in der Neutralstellung ein Umgehungskanal durch das Lenkventil vom druckseitigen Anschluß zum Tank hergestellt wird, der eine Drossel aufweist, so daß etwa 5 % der maximalen Druckflüssigkeitsmenge hindurch strömt. Hierdurch wird aber auf den Vorteil des closed-center-Betriebs verzichtet; für den zusätzlichen Verbraucher im Arbeitskreis steht nur eine um 5 % verminderte Druckflüssigkeitsmenge zur Verfügung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Lenk- und Arbeitseinrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der außerhalb des Lenkvorganges die gesamte Druckflüssigkeitsmenge für den Arbeitskreis zur Verfügung steht, trotzdem aber ein Verklemmen des Lenkventils verhindert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Lenkventil in der Neutralstellung den druckseitigen Anschluß vollständig sperrt und daß dem Gehäuse der Lenkeinheit ein Wärmetauscher zugeordnet ist, der primärseitig vor das Prioritätsventil geschaltet ist.

Bei dieser Konstruktion wird das Gehäuse der Lenkeinheit, wenn das Lenkventil seine Neutralstellung einnimmt, dadurch erwärmt, daß die gesamte zur Verfügung stehende DruckflUssigkeitsmenge, die über das Prioritätsventil und das Arbeitsventil entweder zum Arbeits-Servomotor oder zum Tank zurückfließt, im Wärmetauscher Wärme an das Gehäuse der Lenkeinheit abgibt. Zum Beheizen brauchen daher keine Druckflüssigkeitsmengen abgezweigt zu werden. Dem Arbeitskreis steht eine höhere DruckflUssigkeitsmenge zur Verfügung. Die Verluste sind geringer. Da zum Beheizen

130013/0459

eine sehr große Druckflüssigkeitsraenge zur Verfügung steht, ist die Heizwirkung verhältnismäßig stark; das Gehäuse der Lenkeinheit wird daher auf einer Temperatur gehalten, die keine allzu große Differenz gegenüber der Druckflüssigkeitstemperatur hat.

Besonders günstig ist es, wenn der Wärmetauscher durch einen außen am Gehäuse der Lenkeinheit anliegenden Block gebildet ist. Auf diese Weise kann die Lenkeinheit wie bisher hergestellt werden. Es ist auch möglich, Lenkeinheiten nachträglich auf diese Weise auszurüsten. Für den Wärmeübergang zwischen Block und Gehäuse reicht eine einfache flächige Anlage.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Prioritätsventil im Wärmetauscherblock untergebracht sein. Auf diese Weise werden nicht nur Leitungen vom Wärmetauscher zum Prioritätsventil eingespart, sondern auch ein gesondertes Gehäuse für das Prioritätsventil.

Günstig ist es ferner, wenn im Block ein Überdruckventil vorgesehen ist. Dieses Überdruckventil erlaubt es, den Block mit der für den gegebenen Grenzdruck kleinsten Wandstärke auszuführen, ohne daß Druckspitzen, wie sie insbesondere beim Angriff äußerer Kräfte am Lenkmotor auftreten können, Schaden stiften. Infolgedessen kann die Masse des Blocks klein gehalten werden; er kann der Temperatur der Druckflüssigkeit verhältnismäßig schnell folgen und dementsprechend Wärme schneller an das Gehäuse der Lenkeinheit weitergeben.

Wenn sich Prioritätsventil und überdruckventil im Wärmetauscherblock befinden, sollte das Prioritätsventil einen Ventilschieber aufweisen, der den Ventilsitz des Überdruckventils trägt und dessen Verschlußstück umschließt. Auf diese Weise ergibt sich eine vergleichsweise kurze axiale Länge und eine gute Anpassung an die Abmessungen der Lenkeinheit.

130013/0459

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße hydraulische Lenk- und Arbeitseinrichtung teils im Schaltbild, teils in schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein Schaltbild der verwendeten Lenkeinheit,

Fig. 3 einen vergrößerten Längsschnitt durch eine zweite AusfUhrungsform eines Wärmetauscherblockes längs der Linie III-III in Fig. 4.

Fig. 4 eine Ansicht von unten auf den Block der Fig. 3, Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie V-V der Fig. 4 und Fig. 6 eine Ansicht von oben auf den Block der Fig. 3·

Gemäß Fig. 1 und 2 saugt eine Pumpe 1, die ein konstantes Volumen abgeben oder regelbar sein kann, über eine Leitung 2 aus einem Tank 3 Druckflüssigkeit an und gibt sie über eine Leitung 4 in einem Wärmetauscherblock 5 an ein Prioritätsventil 6 ab, von wo aus sie entweder in einen Lenkkreis 7 oder in einen Arbeitskreis 8 strömen kann.

Der Lenkkreis 7 umfasst eine Lenkeinheit 9 und einen beispielsweise die zu lenkenden Räder verstellenden Lenk-Servomotor 10. Die Lenkeinheit weist ein Gehäuse 11 mit einem Anschlüsse aufweisenden Vorsprung 12 und einem Meßmotor 13 auf. Im Gehäuse befindet sich ein Lenkventil 14 (Fig. 2), das in bekannter Weise eine innere Hülse 15, die mittels eines Lenkorgans 16 gegen die Kraft von Neutral stellungsfedem 17 und 18 verstellbar ist, und eine Nachlaufhülse 19 aufweist, welche mit dem Meßmotor 13 verbunden ist. Der Anschluß L steht über eine Leitung 20 mit dem einen Arbeitsraum, der Anschluß R über eine Leitung 21 mit dem

130013/0459

— y —

anderen Arbeitsraum des Lenk-Servomotors 10 in Verbindung. Der Anschluß P ist über eine auch durch den Wärmetauscherblock 5 führende Leitung 22 mit dem Prioritätsventil 6 verbunden. Der Anschluß T ist über einen Kanal 23 im V/ärmetauscherblock 5 mit einer zum Tank 3 führenden Abflußleitung 24 verbunden. Hinter einer Drosselstelle 25 wird der Druck abgefühlt und über einen Anschluß LS (load sensing) und einen Kanal 26 im Wärmetauscherblock 5 nach außen geführt. Bei einer Verstellung des Lenkorgans 16 öffnet das Lenkventil 14 richtungsabhängig. Der Lenk-Servomotor 10 erhält eine dem Drehwinkel des Lenkorgans proportionale Druckflüssigkeitsmenge, die durch den Meßmotor 13 abgemessen wird.

Das Prioritätsventil 6 wird in der einen Richtung mittels einer eine Drossel 27 aufweisenden Steuerleitung 28 vom Druck in der Leitung 22 und in der anderen Richtung durch eine Feder 29 und über eine Drossel 30 aufweisende sowie über ein Überdruckventil 31 mit dem Tank 3 verbundene Steuerleitung 32 mit dem LS-Druck des Lenkventils belastet. Es hat daher, wenn keine Lenkung erfolgt, die veranschaulichte Stellung, drosselt aber den Durchfluß im Arbeitskreis 8, je mehr Druckflüssigkeit im Lenkkreis benötigt wird.

Im Arbeitskreis 8 gelangt die Druckflüssigkeit über eine Leitung 33 zu einem Arbeitsventil 34, das in der veranschaulichten Neutralstellung die Druckflüssigkeit über eine Leitung 35 zum Tank 3 zurücklaufen läßt und in einer der beiden Arbeitsstellungen zu einem Arbeits-Servomotor 36 leitet, der beispielsweise eine Hubplattform 37 betätigt.

Der Wärmetauscherblock 5 wird daher auch dann, wenn sich das Lenkventil in seiner Neutralstellung befindet und der druckseitige Anschluß P vollständig geschlossen ist, von der gesamten Druckflüssigkeit durchflossen, die im Kanal 4 Wärme an den Block 5 abgibt. Diese Wärme wird an der Auflagefläche zwischen dem Block 5 und dem Vorsprung 12 auf das Gehäuse 11 der Lenkeinheit

130013/0459

übertragen. Dieses Gehäuse hat daher immer eine der Druckflüssigkeit stempera tür angepasste Temperatur. Es besteht keine Gefahr, daß bei einem erneuten Lenkvorgang aufgrund unterschiedlicher Wärmedehnungen Verklemmungen auftreten.

Bei der AusfUhrungsform nach den Fig. 3 bis 6 ist ein Wärmetauscherblock 40 vorgesehen, der das Prioritätsventil 41 und ein überdruckventil 42 enthält. Eine Durchgangsbohrung 43 ist an dem einen Ende durch eine Kappe 44 und an dem anderen Ende durch eine Schraube 45 verschlossen. An der Unterseite befinden sich fünf Anschlüsse 47 bis 50, die unmittelbar mit entsprechenden Anschlüssen der Lenkeinheit in Verbindung stehen, nämlich der Anschluß 46 mit dem Anschluß P, der Anschluß 47 mit dem Anschluß T, der Anschluß 48 mit dem Anschluß L, der Anschluß 49 mit dem Anschluß R und der Anschluß 50 mit dem Anschluß LS. Ferner sind zwei Bohrungen 51 und 52 für entsprechende Befestigungsschrauben erkennbar. An der Oberseite sind mit Schraubgewinde versehene Anschlüsse 53 bis 57 vorgesehen, von denen der Anschluß 53 Pumpendruck führt, der Anschluß 54 mit dem Tank 3 verbunden ist, der Anschluß 55 mit der Leitung 20 und der Anschluß 56 mit der Leitung verbindbar ist. An den Anschluß 57 kann die Arbeitsleitung 33 angeschlossen werden. Die Anschlüsse 47 und 54, 48 und 55 sowie 49 und 56 sind je über Durchgangsbohrungen 58, 59 bzw, 60 miteinander verbunden.

Das Prioritätsventil 41 weist einen Schieber 61 auf, der durch eine Feder 62 belastet ist. Das in Fig. 3 linke Ende des Schiebers begrenzt einen Raum 63, der über eine Bohrung 64 mit dem Anschluß 50 verbunden ist, so daß in ihm der Lastdruck LS herrscht. Die andere Stirnfläche begrenzt einen Raum 163» der über zwei Bohrungen 164 und 65 mit dem Anschluß 46 verbunden ist. Infolgedessen nimmt der Schieber 61 eine Stellung ein, die vom Druckabfall an der Drossel 25 abhängt. Eine Ringnut 66 im Block 40 steht über eine Bohrung 67 mit dem Anschluß 53 in Verbindung. Sie bildet mit einer Ringnur 68 im Schieber 61, welche über eine Bohrung 69 mit dem Anschluß 46 verbunden ist, eine erste Drosselstelle und mit einer Ringnut 70 im Schieber 61,

130013/0459

die über eine Bohrung 71 mit dem Anschluß 57 verbunden ist, eine zweite Drosselstelle.

Wenn kein Lenkbetrieb erfolgt, geht der Schieber 61 in seine
linke Endlage. Die gesamte Druckflüssigkeit wird über die zweite Drosselstelle von der Ringnut 66 in die Ringnut 70 und dann weiter zum Arbeitsventil 34 geleitet. Während des Lenkbetriebes, bewegt sich der Schieber 61 nach rechts und verkleinert die zweite Drosselstelle, während gleichzeitig die erste Drosselstelle mehr und mehr geöffnet wird, so daß eine ensprechende Druckflüssigkeitsmenge zur Lenkeinheit fließen kann.

Das Überdruckventil 42 weist einen Sitz 72 im Schieber 61 und ein Verschlußstück 73 auf, das vollständig vom Schieber 61 umgeben
ist und durch eine Feder 74 gegen seinen Sitz gedrückt wird. Die Feder stützt sich an einem Schraubstutzen 75 ab. Auf diese Weise wird ein Ventilraum 75 gebildet, der über Radialkanäle 76 mit
einer Ringnut 77 im Schieber verbunden ist, welcher seinerseits
über eine Bohrung 79 mit dem Tankanschluß 47 verbunden ist. Wenn daher ein Überdruck im Inneren des Blocks 40 auftritt, öffnet
das Überdruckventil, wodurch dieser Druck unmittelbar zum Tank
abgelassen wird.

Auch bei dieser Ausführungsform wird der Wärmetauscherblock 40,
der mit seiner Fläche 80 metallisch an der entsprechenden Fläche der Lenkeinheit anliegt, dauernd von der gesamten Druckflüssigkeitsmenge durchflossen. Wenn das Lenkventil und die erste Drosselstelle im Prioritätsventil geschlossen ist, strömt diese Druckflüssigkeitsmenge über die Bohrung 67, die Ringnut 66, die Ringnut 70 und die Bohrung 71 zum Arbeitskreis-Anschluß 57.

130013/0459

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Hydraulische Lenk- und Arbeitseinrichtung, bei der die Druckflüssigkeit einerseits einem Lenkkreis, der einen vom Lenkventil einer Lenkeinheit gesteuerten Lenk-Servomotor aufweist, und andererseits einen Arbeitskreis, der einen von einem Arbeitsventil gesteuerten Arbeits-Servomotor aufweist, speist, wobei ein in Abhängigkeit vom Druckflüssigkeitsbedarf des Lenkkreises die Druckflüssigkeitszufuhr zum Arbeitskreis drosselndes Prioritätsventil vorgesehen ist, das Arbeitsventil in der Neutralstellung eine Verbindung zwischen druckseitigem Anschluß und Tank herstellt und das Gehäuse der Lenkeinheit auch in der Neutralstellung des Lenkventils durch Druckflüssigkeit erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkventil (14) in der Neutralstellung den druckseitigen Anschluß (P) vollständig sperrt und daß dem Gehäuse (11) der Lenkeinheit (9) ein Wärmetauscher (5, 40) zugeordnet ist, der primärseitig vor das Prioritätsventil (6, 41) geschaltet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der V/ärmetauscher durch einen außen am Gehäuse (11) der Lenkeinheit (9) anliegenden Block (5, 40) gebildet ist.

130013/0459

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Prioritätsventil (41) im Wärmetauscherblock (40) untergebracht ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß im Block (40) ein Überdruckventil (42) vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Prioritätsventil (41) einen Ventilschieber (61) aufweist, der den Ventilsitz (72) des Überdruckventils (42) trägt und dessen Verschlußstück (73) umschließt.

13Ü013/0459