DE60130307T2

DE60130307T2 - Ventileinheit mit Scheibenpaket für einen Hydraulikkreis

Info

Publication number: DE60130307T2
Application number: DE2001630307
Authority: DE
Inventors: Jeffrey A. Oconomowoc Rogala
Original assignee: Husco International Inc
Current assignee: Husco International Inc
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: US20020069917A1; WO2002046650A1; BR0107451A; DE60130307D1; AU2002217900A1; EP1213504B1; EP1213504A3; US6405750B1; CN1398332A; JP4139217B2; JP2004515726A; EP1213504A2

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Schwingungssysteme für Off-Road-Fahrzeuge, beispielsweise landwirtschaftliche Traktoren, und insbesondere solche Federungssysteme, die zu einer hydraulischen Belastungsniveallierung führen.
Hintergrund der Erfindung
Off-Road-Gerätschaften wie Baufahrzeuge und landwirtschaftliche Fahrzeuge können stark variierende Lasten tragen. Wenn auf das Fahrzeug eine relativ große Last einwirkt, wird der Fahrzeugkörper in Bezug auf die Achsen, die die Räder tragen, auf denen das Fahrzeug läuft, nach unten gedrückt. Dadurch wird die Federung zusammengepreßt, was sich nachteilig auf die Steuerungsfähigkeit des Fahrzeugs auswirkt. Wenn andererseits die Federung für sehr hohe Lasten ausgelegt ist, läßt das Fahrverhalten des Fahrzeugs unter niedrigen Lastbedingungen zu wünschen übrig.
Infolge dessen sind viele Fahrzeuge mit automatischen Belastungsnivellierungssystemen ausgerüstet, die einen oder mehrere Hydraulikzylinder zwischen der Achsen und dem Rahmen des Fahrzeugs verwenden, um sicherzustellen, daß der Rahmen in der geeigneten Höhe über der Achse gehalten wird. Wenn auf den Rahmen eine große Last einwirkt, wird das Absinken des Rahmens durch Sensoren festgestellt und zusätzliche Hydraulikflüssigkeit dem Zylinder zugeführt, um den Rahmen auf den gewünschten Abstand von der Achse anzuheben. Wenn daher die Last von dem Fahrzeug entfernt wird, wird der Rahmen erheblich über der Achse ansteigen. Wenn dies geschieht, wird der entgegengesetzten Kammer des Zylinders Hydraulikflüssigkeit zugeführt, um den Rahmen in Bezug auf die Achse zu senken. Diese Art des automatischen hydraulischen Belastungsnivellierungssystems stellt sicher, daß der Rahmen und die Achse die gewünschte Trennung beibehalten, und zwar unabhängig von der Größe und der auf das Fahrzeug einwirkenden Last.
Einer der Nachteile dieses Belastungsnivellierungssystems besteht darin, daß die entgegengesetzten Kammern des doppelt wirkenden Zylinders getrennte Drucksteuerkreise aufweisen und einen hohen Pumpendruck erfordern, um den Zylinder in beiden Richtungen zu bewegen. Somit kann der Verbrauch an von der Pumpe kommender Flüssigkeit für die Belastungsnivellierung die Verfügbarkeit an Flüssigkeitsdruck für andere Funktionen, die von dem Traktor versorgt werden, negativ beeinflussen. Um den Energieverbrauch zu kompensieren, müßte die Pumpenkapazität erhöht werden, wodurch wiederum die Kosten des Hydrauliksystems ansteigen.
Obgleich der Kolben in den hydraulischen Belastungsnivellierungszylindern sich unter schwerer Last bewegt, bewegt sich der Kolben nicht in Abhängigkeit von relativ kleinen Kräften, die beim Antrieb des Fahrzeugs im rauhen Gelände auftreten. Daher bieten die Zylinder ein sehr steifes Schwingungs- oder Federungssystem mit vernachlässigbarer Stoßdämpfung. Dies führt zu einem sehr rauhen Fahrbetrieb, der für den Fahrer unbequem sein kann.
Die EP 0 884 499 offenbart einen hydraulischen Stoßdämpfer mit einem Zylinder, der aus einem geraden Rohr gebildet ist, wobei die entgegengesetzten Endteile eines Basiskolbens mit Hilfe eines Rückhaltekörpers fixiert sind, der an einer inneren Fläche des geraden Rohres so angebracht ist, daß der freie Kolben in dem geraden Rohr aufgenommen wird. Die US 2 346 275 beschreibt ein weiteres Beispiel eines hydraulischen Stoßdämpfers.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden Ventilanordnungen zur Steuerung eines Flüssigkeitsstroms durch eine in einem Gehäuse befindliche Bohrung nach den anhängigen Ansprüchen 1,9 und 17 geschaffen.
Im allgemeinen besteht ein Teil eines Hydraulikkreises aus einem Belastungsventil, einer Öffnung und einem zwischen zwei Kreisknoten parallel geschalteten Rückschlagventilen. Die Flüssigkeit strömt nur von dem einen Kreisknoten zu dem anderen Kreisknoten durch das Rückschlagventil. Das Entlastungsventil öffnet, sobald der Druck an dem anderen Kreisknoten größer ist als eine vorgegebene Höhe.
Die Komponenten dieses Hydraulikkreisabschnittes sind zu einer Anordnung integriert, die in einer Bohrung eines Gehäuses plaziert werden kann, welche die beiden Knoten verbindet. Diese Ventilanordnung weist einen Körper mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende und einem mittleren Abschnitt auf, der eine Oberfläche besitzt, mit der er mit dem Gehäuse in Berührung tritt, sobald der Körper in der Bohrung liegt. Wenigstens eine Öffnung erstreckt sich durch den mittleren Abschnitt und dadurch ein Kanal. Ein Rückschlagventilkörper ist an dem Körper angebracht und schließt die Öffnung, sobald der Druck in der Bohrung neben dem zweiten Ende größer ist als der Druck in der Bohrung neben dem ersten Ende.
Eine Entlastungsventilanordnung ist an dem Körper beweglich angebracht, um an dem einen Ende des Kanals eine Öffnung zu bilden. Die Öffnung hat eine erste Querschnittsfläche, wenn sich die Entlastungsventilanordnung in einer ersten Lage befindet, was dann geschieht, wenn der Druck in der Bohrung neben dem zweiten Ende größer ist als eine Federkraft. Unter anderen Druckbedingungen nimmt die Entlastungsventilanordnung eine zweite Lage ein, in der die Öffnung eine zweite Querschnittsfläche hat, die kleiner ist als die erste Querschnittsfläche. Diese zweite Querschnittsfläche begrenzt die Öffnung des Hydraulikkreisabschnitts.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Vorderansicht eines Off-Road-Fahrzeugs, das mit einem regenerativen Federungssystem gemäß der Erfindung ausgestattet ist;
2 ist ein schematisches Schaltbild eines Hydraulikkreises des regenerativen Federungssystems;
3 ist eine Querschnittsansicht der Ventilanordnung, die in dem vorliegenden Hydraulikkreis Verwendung findet: und
4 zeigt eine Scheibe, die in der Ventilanordnung von 3 benutzt wird; und
5 ist ein schematisches Schaltbild eines alternativen Hydraulikkreises für das regenerative Federungssystem.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Zu Beginn wird auf 1 Bezug genommen, wo ein Off-Road-Fahrzeug 10, beispielsweise ein landwirtschaftlicher Traktor, gezeigt ist, der einen Körper 12 mit einem Rahmen aufweist, welcher mit Achsen verbunden ist, an denen die Räder des Fahrzeugs angebracht sind. Die Vorderachse 14 ist beispielsweise mit dem Körper 12 durch ein Paar Hydraulikzylinder 18 gekoppelt und hat ein Paar an ihr angebrachter Räder 16. Wie beschrieben wird, wird den Zylindern 18 Hydraulikflüssigkeit zugeführt und von ihnen abgeführt, um den Abstand des Körpers 12 des Traktors über der Vorderachse 14 zu steuern. Dieses Hydrauliksystem stellt sicher, daß unabhängig von der auf den Traktor 10 einwirkenden Last ein relativ konstanter Abstand besteht.
Wie aus 2 ersichtlich, hat der Zylinder 18 eine Innenbohrung, die einen Kolben 20 verschiebbar aufnimmt, um dadurch eine Kolbenstangenkammer 21 und eine Kolbenkammer 22 in dem Zylinder auf entgegengesetzten Seiten des Kolbens zu bilden. Die Kolbenstangenkammer und die Kolbenkammer 21 bzw. 22 variieren in ihrem Volumen mit der Bewegung des Kolbens im Zylinder. Der Zylinder 18 ist an dem Rahmen des Traktorkörpers 12 befestigt, während das entfernt liegende Ende der Kolbenstange 24 an der Vorderachse 14 angebracht ist.
Die Zylinderkammern 21 und 22 sind an einen regenerativen Hydraulikkreis 30 angeschlossen, der den Flüssigkeitsstrom von einer Pumpenzufuhrleitung 32 und zurück zu einer Behälterrückführleitung 34 steuert. Im einzelnen ist festzustellen, daß die Pumpenzufuhrleitung 32 mit einer Einlaßöffnung eines ersten Steuerventils 36 verbunden ist, das eine Spindel aufweist, die durch eine Spule angetrieben wird. In Abhängigkeit von der Stellung dieser Spindel wird eine Auslaßöffnung 37 des ersten Steuerventils 36 entweder mit der Pumpenzufuhrleitung 32 oder der Behälterrückführleitung 34 verbunden. Die letztere Verbindung erfolgt dann, wenn die Spule abgeschaltet wird.
Die Auslaßöffnung 37 des ersten Steuerventils 36 ist an den Lastfühlerschaltkreis (LS) 38 angeschlossen, um ein Steuersignal für eine mit veränderlicher Verdrängung arbeitende Pumpe auf dem Traktor 10 zu erzeugen, das Hydraulikflüssigkeit der Pumpenzufuhrleitung 32 zuführt. Ein Zufuhrrückschlagventil 40 verbindet diese Auslaßöffnung 37 mit einem ersten Knoten 42 im Hydraulikkreis 30 und verhindert, daß Hydraulikflüssigkeit von dem ersten Knoten zurück zu dem ersten Steuerventil 36 strömt.
Der erste Knoten 42 ist mit der Behälterrückführleitung 34 durch eine Steuerventilanordnung 45 gekoppelt, die ein Pilotventil 46 aufweist, das von einem zweiten Magnetspulensteuerventil 50 betätigt wird. Im einzelnen heißt das, daß der erste Knoten 42 über eine Drainageöffnung 44 an eine Einlaßöffnung mit Null-Leckage an das Pilotventil 46 angeschlossen ist. Eine Auslaßöffnung des Pilotventils 46 steht mit der Rückführleitung 34 in Verbindung. Die Stellung des Pilotventils 46 wird durch den in einer Steuerleitung 48 herrschenden Druck bestimmt. Die Steuerleitung ist über ein zweites Steuerventil 50 mit der Pumpenzufuhrleitung 32 gekoppelt. Sowohl das erste als auch das zweite Steuerventil 36 und 50 haben Magnetspulenantriebe, die ihre entsprechenden Spulen in Abhängigkeit von einem elektrischen Signal antreiben, das von einem Steuerer 52 kommt, wie im folgenden beschrieben. Obgleich die bevorzugte Ausführungsform des Hydraulikkreises zwei Ventile 46 und 50 in der Steuerventilanordnung 45 verwendet, könnte auch ein einziges Ventil benutzt werden. Eine Entlastungsöffnung 54 verbindet die Steuerleitung 48 mit der Behälterrückführleitung 34 und wirkt wie ein Ablaßpfad für den in der Steuerleitung 48 herrschenden Druck, sobald das zweite Steuerventil 50 sich im geschlossenen Zustand befindet.
Der erste Knoten 42 ist an einen Sammler 56 angeschlossen. Eine Ventilteilschaltung 58 weist ein erstes Entlastungsventil 60, eine erste Öffnung 62 und ein erstes Rückschlagventil 64 auf, die zwischen dem ersten Knoten 42 und einem mittleren Knoten 66 parallel geschaltet sind. Das erste Entlastungsventil 60 öffnet, sobald der Druck an dem mittleren Knoten 66 ein vorgegebenes Druckniveau übersteigt. Die Flüssigkeit strömt durch das zweite Rückschlagventil 64 nur in Richtung von dem ersten Knoten 42 zu dem mittleren Knoten 66.
Der mittlere oder Zwischenknoten 66 ist mit einem zweiten Knoten 70 durch ein Magnetspulen bestätigtes Doppelschloßventil 68 gekoppelt, daß auch durch den Steuerer 52 betätigt wird. Das Doppelschloßventil 68 ist dann vollständig geöffnet, wenn die Magnetspule erregt wird, und in einem nicht erregten Zustand verbindet eine Öffnung den mittleren und den zweiten Knoten 66 und 70. Bei einer alternativen Ausführungsform schließt das Doppelschloßventil 68 die Verbindung zwischen den Knoten 66 und 70 vollständig im nicht erregten Zustand.
Der zweite Knoten 70 ist direkt mit der Kolbenkammer 22 des Zylinders 18 verbunden und über eine zweite Ventilteilschaltung 72 mit der Kolbenstangenkammer des Zylinders 18. Die zweite Ventilteilschaltung 72 weist ein zweites Entlastungs ventil 78 auf, das zwischen dem zweiten Knoten 70 und der Kolbenkammer 71 parallel angeschlossen ist. Das zweite Entlastungsventil 74 öffnet, sobald der Druck in der Kolbenstangenkammer 21 ein vorbestimmtes Niveau übersteigt. Die Flüssigkeit kann durch das zweite Rückschlagventil 78 nur in eine Richtung von dem zweiten Knoten 70 zu der Kolbenstangenkammer 21 strömen.
Ein Sicherheitsdruckentlastungsventil 79 verbindet den zweiten Knoten 70 mit der Behälterrückführleitung 34, um jeglichen gefährlichen Überdruck, der in den Zylinderkammern 21 oder 22 auftritt, zu entspannen.
Obgleich für jede der ersten und zweiten Ventilteilschaltungen 58 und 72 getrennte Elemente verwendet werden können, lassen sich die drei Elemente jeder Teilschaltung effizient in einer einzigen Anordnung integrieren, wie in 3 gezeigt. Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird diese Anordnung mit Bezug auf die erste Teilschaltung 58 erklärt, die den Hydraulikflüssigkeitsstrom zwischen dem ersten und dem zweiten Knoten 42 und 70 steuert. Es versteht sich jedoch, daß die zweite Ventilteilschaltung 72 einen identischen Aufbau hat.
Die erste Ventilteilschaltung 58 ist in einer Bohrung 82 im Ventilgehäuse 80 untergebracht, wo sich die kreisrunde Bohrung zwischen den beiden Knoten 42 und 70 erstreckt. Die Ventilteilschaltung 58 weist einen Körper 84 auf, der erste und zweite Enden 81 und 83 besitzt mit einem Zwischenabschnitt zwischen ihnen. Der Zwischenabschnitt hat einen kreisrunden ersten Flansch 85 mit einem Außengewinde auf der Umfangsoberfläche, so daß der Körper 84 in die Bohrung 82 eingeschraubt werden kann, bis er mit einer Schulter 86 in festem Eingriff steht. Mehrere Öffnungen 87 erstrecken sich durch den Umfang des ersten Flansches 85, so daß die Flüssigkeit zwischen dem ersten und dem mittleren Knoten 42 und 46 fließen kann, wie im folgenden beschrieben wird.
Der Körper 84 hat einen ersten zylindrischen Abschnitt 88, der aus dem ersten Flansch 85 in Richtung auf den mittleren Knoten 66 herausragt und das zweite Ende 83 bildet. Das erste Rückschlagventil 64 der Teilschaltung 58 wird von einem ringförmigen Körper oder einer Scheibe 90 gebildet, die eine Mittelöffnung aufweist, durch die hindurch sich der erste zylindrische Abschnitt 88 erstreckt. Ein Gleitring 92 hält die Rückschlagventilscheibe 90 auf dem ersten zylindrischen Abschnitt 88, während er ermöglicht, daß die Scheibe in Längsrichtung auf dem zylindrischen Abschnitt zur Steuerung gleitet.
Ein zweiter Flansch 93 erstreckt sich von dem Körper 84 zwischen dem ersten Flansch 85 und dem ersten Ende 81 nach außen. Der zweite Flansch 93 hat eine Ringlippe 94, die gegen das erste Ende 81 gerichtet ist, um dadurch einen Hohlraum oder Aussparung 95 auf der einen Seite des zweiten Vorsprungs 93 zu bilden und sich gegen den ersten Knoten 42 zu öffnen. Der zweite Flansch 93 und die Lippe 94 haben Außendurchmesser, die kleiner sind als der Durchmesser der Bohrung 82, der rund um die genannten Elemente einen Durchgang 99 bildet. Eine zentrale Öffnung 96 erstreckt sich von dem zweiten Ende 83 in den Körper, um sich in dem mittleren Knoten 66 hinein zu öffnen. Mehrere schräge Kanäle 97 verlaufen zwischen der zentralen Öffnung 96 und dem Aussparungshohlraum 95. Die zentrale Öffnung 96 und die schrägen Kanäle 97 dienen als Durchgang, mit Hilfe dessen der Druck an dem zweiten Knoten in den Hohlraum 95 gelangt.
Das erste Ende 81 des Körpers 84 hat einen zweiten zylindrischen Abschnitt 98, der sich koaxial von dem zweiten Flansch 93 in Richtung auf den ersten Knoten 42 erstreckt. Eine Scheibenpackung 100 weist mehrere ringförmige Scheiben 101 auf, die auf dem zweiten zylindrischen Abschnitt 98 gelagert sind und durch einen Dichtungsring 108 sowie eine Mutter 102, die auf das Ende des zweiten Vorsprungs aufgeschraubt ist, an Ort und Stelle gehalten werden. Durch Festziehen der Mutter 102 mit einer bestimmten Drehkraft (beispielsweise 6,8 Nm) werden die Scheiben gegen die Ränder der Flansche 94 gepreßt und wirken wie eine Feder, deren Federkraft durch das auf die Mutter 102 wirkende Drehmoment bestimmt wird. Die innerste Scheibe 104, die an dem Rand des Flansches 94 anliegt, hat einen gezahnten Rand 105 mit Kerben 106, die in 4 zu sehen sind und gemeinsam die Öffnung 62 entlang diesem Rand bilden, wie in 3 dargestellt.
Wie aus den 2 und 3 ersichtlich, wird das erste Rückschlagventil 64 der Teilschaltung durch den scheibenförmigen Körper 90 und die Oberfläche des Körpers 84 gebildet. Im einzelnen heißt das, daß die Flüssigkeit von dem ersten Knoten 42 durch den Kanal 99 rund um den zweiten Flansch 93 in eine Kammer 108 strömen kann und dann in die Öffnungen 87 in dem ersten Flansch 84, wo sie gegen den scheibenförmigen Körper 90 stößt. Wenn der Druck in dem ersten Knoten 42 größer ist als der Druck in dem mittleren oder Zwischenknoten 66, drückt die Flüssigkeit den scheibenförmigen Körper 90 entlang dem ersten zylindrischen Abschnitt 88 und von dem ersten Flansch 85 weg. Dadurch öffnet sich ein Durchgang zwischen dem scheibenförmigen Körper und dem Körper 85, so daß Flüssigkeit zu dem Zwischenknoten 66 fließen kann. Wenn umgekehrt der Druck an dem Zwischenknoten 66 größer ist als der Druck an dem ersten Knoten 42, drückt die Flüssigkeit den scheibenförmigen Körper 90 gegen den ersten Flansch 85, wodurch sich der Durchgang schließt und die Flüssigkeitsströmung zu dem ersten Knoten verhindert wird.
Die Öffnung 62 der Teilschaltung wird durch die vielen Kerben 106 in der inneren Scheibe 104 gebildet, die es der Flüssigkeit ermöglichen, in jede Richtung zwischen dem ersten und dem mittleren Knoten 42 und 46 zu strömen. Im einzelnen heißt das, daß die durch die Öffnung von dem ersten Knoten 42 gehende Flüssigkeitsströmung sich durch die Kammer 95, die schrägen Kanäle 97 und die Öffnung 96 im Körper 84 zu dem Zwischenknoten 66 bewegt und in der Lage ist, durch jene Kanäle in entgegengesetzter Richtung zu strömen.
Das erste Entlastungsventil 60 wird von der Scheibenpackung 100 gebildet. Der Druck am ersten Knoten 42 wirkt auf die eine Seite der Scheibenpackung 100, während der Druck an dem Zwischenknoten 66 durch die Öffnung 96 und die schrägen Kanäle 97 in den Hohlraum 95 übertragen wird, wo er auf die andere Seite der Scheibenpackung einwirkt. Wenn der Druck an dem ersten Knoten 42 höher ist als der Druck an dem Zwischenknoten 66, wird die Vielzahl der Scheiben 101 in der Scheibenpackung 100 gegen den Flansch 94 gepreßt, wodurch der Flüssigkeitsstrom auf denjenigen verringert wird, der durch die Öffnungskerben 62 erfolgt. Wenn jedoch der Druck an dem Zwischenknoten 66 höher ist als an dem ersten Knoten 42, und zwar um einen Betrag, der die durch die Mutter 102 aufgebrachte Kraft übersteigt, werden die Ränder der Scheiben von der Lippe 94 weggestoßen. Diese Wirkung öffnet zwischen dem Hohlraum 95 und dem ersten Knoten 42 einen großflächigen Flüssigkeitsdurchgang.
Wendet man sich wieder dem Betrieb des in 2 gezeigten Hydraulikkreises zu, so ist festzustellen, daß dann, wenn die auf den Traktor 10 einwirkende Last erheblich ansteigt, sein Körper veranlaßt wird, sich in Bezug auf die Achse zu senken, wobei sich der Kolben 20 in dem Zylinder 18 nach oben bewegt. Um den Körper des Traktors anzuheben, muß zusätzliche unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit der Kolbenkammer 22 des Zylinders zugeführt werden. Dies geschieht durch den Steuerer 52, der das erste Magnetspulen betätigte Steuerventil 36 öffnet, so daß die Hydraulikflüssigkeit in der Pumpenzufuhrleitung 32 durch das Lieferrückschlagventil 40 zum ersten Knoten 42 strömt. Vor dem ersten Knoten 42 strömt die Flüssigkeit weiter durch das erste Rückschlagventil 64 in der ersten Teilschaltung 58 und ein geöffnetes Doppelschloßventil 68 zu den Kolbenkammern 21 und 22. Als Reaktion darauf hebt sich der Traktorkörper 12, da die Fläche des Kolbens, die in der oberen Zylinderkammer 22 freiliegt, größer ist als die Kolbenfläche in der unteren Kammer 21, und zwar aufgrund der von der Stange 24 eingenommenen Fläche. Als Konsequenz übt der höhere Druck in der oberen Kammer 22 auf den Kolben 20 eine größere Kraft aus, die ihn nach unten drückt.
Ein Sensor (nicht gezeigt) auf dem Fahrzeugchassis zeigt an, wenn der Traktorkörper 12 sich in dem richtigen Abstand von der Achse 14 gehoben hat. Zu diesem Zeitpunkt schaltet der Kontroller 52 das erste Steuerventil 36 ab, um den Hydraulikkreis 30 von der Pumpenzufuhrleitung 32 zu trennen. Der Druck in der Auslaßöffnung 37 des ersten Steuerventils wird durch das Ventil zur Behälterrückführleitung 34 entspannt, so daß der Druck die Last für Leitung 38 nicht beeinträchtigen kann, wenn das erste Steuerventil abgeschaltet wird. Das Zufuhrrückschlagventil 40 verhindert, daß die Flüssigkeit, die den Zylinder 18 zugeführt worden ist, durch diese Verbindung zu der Behälterrückführleitung 34 zurückströmt.
In ähnlicher Weise hat dann, wenn eine große Last von dem Traktor 10 entfernt wird, der verhältnismäßig hohe Druck in der Kolbenkammer 22 das Bestreben, die Kolben 22 nach unten zu drücken, wobei der Traktorkörper von der Achse 14 weg hochsteigt. Das automatische Lastnivellierungssystem tastet diese Bewegung ab, und der Steuerer 52 reagiert, indem das zweite Steuerventil 50 geöffnet wird, während das Doppelschloßventil 66 in der offenen Stellung bleibt. Dieses Magnetspulen betätigte zweite Steuerventil 50 wirkt wie ein Pilotventil, das den Betrieb des Pilot betätigten Ventils 46 steuert. Im einzelnen heißt das, daß dann, wenn das zweite Steuerventil 50 von der Pumpenzufuhrleitung 32 durch den Steuerkanal 48 der Pilotkammer des Ventils 46 unter Druck stehende Flüssigkeit zuführt, das Ventil 46 veranlaßt wird, sich zu öffnen. Dadurch wird der Druck im Zylinder 18 gesenkt, indem die Flüssigkeit in ihm durch die Behälterrückführleitung 34 zu dem Systembehälter entweichen kann, bis der Traktorkörper 12 sich auf der richtigen Höhe über der Achse 14 befindet. Im einzelnen strömt Flüssigkeit von der Kolbenkammer 22 durch das offene Doppelschloßventil 68 zu der ersten Teilschaltung 58, wodurch das erste Entlastungsventil 60 veranlaßt wird, sich zu öffnen. Wegen der durch die Kerben 106 der Scheibe 104 gebildeten Öffnung ist der Druck auf beiden Seiten der Scheibenpackung 100 gewöhnlich gleich. Somit öffnet das Entlastungsventil, sobald der Druck die von der Mutter 102 ausgeübte Kraft über steigt. Die Flüssigkeit läuft weiter durch den ersten Knoten 52 und in die Öffnung 44 zu dem Pilot betätigten Ventil 46 und in die Behälterrückführleitung 34.
Etwas von der Flüssigkeit von der Kolbenkammer 21 strömt durch den zweiten Knoten 70 und das zweite Rückschlagventil 78 der zweiten Teilschaltung 72 in die sich vergrößernde Kolbenstangenkammer 21. Somit benötigt die Kolbenstangenkammer 21 während dieser Phase der Lastnivellierung keine Flüssigkeit von der Pumpenzufuhrleitung 32. Infolge dessen ermöglicht der vorhandene Hydraulikkreis 30, daß der Körper 12 durch sein Eigengewicht und ohne Verwendung Druck beaufschlagter Flüssigkeit aus der Pumpenzufuhrleitung 32 abgesenkt wird.
Wenn sich der Traktorkörper 11 auf die richtige Höhe senkt, schließt der Regler 52 das zweite Steuerventil 50. Zu diesem Zeitpunkt entleert sich die Druckflüssigkeit in dem Steuerkanal 42 durch die Öffnung 54 in die Behälterrückführleitung 34, was zum Schließen des Kontrollventils 46 führt.
Wenn die Lastnivellierung nicht aktiv ist, wirkt der vorhandene Hydraulikkreis 30 wie ein Stoßdämpfer so lange, wie der Regler 52 das Doppelschloßventil 68 offen hält, d. h. entgegen dem in 2 gezeigten Zustand. Wenn das Fahrzeug auf rauhes Gelände gelangt, bewegen sich die Vorderräder 16 in Bezug auf den Körper 12 auf und ab. Sobald auf das Fahrzeug ein Stoß einwirkt, drückt die Achse 14 die Kolbenstange 24 und die Kolben 20 im Zylinder 18 nach oben und bewirkt, daß Flüssigkeit aus der oberen Kolbenkammer 22, durch den zweiten Knoten 70 und die zweite Ventilteilschaltung 72 in die Kolbenstangenkammer 21 strömt. Die Bewegung des Kolbens 20 wird durch die Behinderung dieses Flüssigkeitsflusses aufgrund der Größe des Rohres, das die Zylinderkammern 21 und 22 verbindet, gedämpft. Es versteht sich auch, daß das Volumen der Kolbenstangenkammer 21 geringer ist als das der Kolbenkammer 22, und zwar aufgrund der Kolbenstange 24. Die überschüssige Flüssigkeit strömt durch das offene Doppelschloßventil 68 und die erste Öffnung 62 der ersten Teilschaltung 58 in den Sammler 56. Wenn der Stoß stark ist, wird in der Kolbenkammer 22 ein relativ hoher Druck erzeugt, der das Öffnen des Entlastungsventils 60 in der ersten Teilschaltung 58 bewirken kann, um auf diese Weise die Flüssigkeitsübertragung in den Sammler 56 zu unterstützen. Diese Flüssigkeit wird unter Druck in dem Sammler gespeichert. Es sei darauf hingewiesen, daß das Zufuhrrückschlagventil 40 und das geschlossene Kontrollventil 46 verhindern, daß diese Hydraulikflüssigkeit durch die Schaltung 30 weiter zurückströmt.
Wenn danach der Körper 12 des Fahrzeugs 10 sich wieder von der Achse 14 abzuheben neigt, zieht die Kolbenstange 24, die mit der Achse verbunden ist, den Kolben 20 in dem Zylinder 18 in der in 2 gezeigten Richtung abwärts. Diese Bewegung des Kolbens 20 drückt Flüssigkeit aus der Kolbenstangenkammer 21 durch den Hydraulikkreis zurück zu der Kolbenkammer 22. Im einzelnen heißt das, daß die Flüssigkeit aus der Kolbenstangenkammer 21 durch die zweite Öffnung 76 der zweiten Teilschaltung 72, dann durch den zweiten Knoten 70 und in die Kolbenkammer 22 strömt.
Falls der Druck in der Kolbenstangenkammer 21 wesentlich größer ist als der in der Kolbenkammer 22, öffnet sich das zweite Entlastungsventil 74 in der zweiten Teilschaltung 72, wodurch ein Bypass-Weg für die Flüssigkeit gebildet wird, die dann um die zweite Öffnung 76 herum fließt und schnell in die Kolbenkammer 22 eintritt. Sobald die Druckdifferenz abnimmt, schließt das Entlastungsventil 74, so daß die zweite Öffnung 76 den Flüssigkeitsstrom zwischen den beiden Kammern 21 und 22 drosselt.
Da die Kolbenkammer 22 größer ist als die Kolbenstangenkammer 21, wird die vorher unter Druck in dem Sammler 76 gespeicherte Flüssigkeit durch den ersten Knoten 42 und das erste Rückschlagventil 64 der ersten Teilschaltung 58 und daraufhin durch das vollständig geöffnete Doppelschloßventil 68 abgezogen und in die Kolbenkammer 22 hinein gefördert. Die Flüssigkeit aus dem Sammler bewirkt den Unterschied des Volumens zwischen den beiden Kammern 21 und 22.
Unter gewissen Betriebsbedingungen ist erwünscht, daß das Off-Road-Fahrzeug eine sehr steife Aufhängung bzw. Federung hat, die dadurch erreicht wird, daß die Stoßdämpferfunktion des vorhandenen Hydraulikkreises 30 außer Betrieb gesetzt oder ausgeschaltet wird. In diesem Fall setzt der Regler 52 das Doppelschloßventil 68 still und bringt es in die in 2 gezeigte Position, in der eine relativ kleine Öffnung die Zwischen- und zweiten Knoten 66 und 70 des Hydraulikkreises 30 verbindet. Dies drosselt den Fluß überschüssiger Flüssigkeit aus der Kolbenkammer 22 des Kolbens 18 zu der Kolbenstangenkammer 21 aufgrund der Größendifferenz dieser beiden Kammern. D. h., wenn sich der Kolben 20 nach oben bewegt, muß eine größere Flüssigkeitsmenge aus der Kolbenkammer 22 heraus gedrückt werden als durch die Ausdehnung der Kolbenstangenkammer 21 aufgenommen werden kann. Wenn somit das Doppelschloßventil 68 geschlossen wird, wird die Bewegung des Kolbens behindert, da die überschüssige Flüssigkeit nicht frei in den Sammler 56 strömen kann, und zwar aufgrund der relativ kleinen Öffnung des geschlossenen Doppelschloßventils. Eine alternative Ausführungsform des Doppelschloßventils 68 beseitigt diese Öffnung, so daß die Verbindung zwischen den Knoten 66 und 70 im abgeschalteten Zustand des Ventils vollständig geschlossen ist. Beide Ausführungsformen schaffen eine sehr steif wirkende Aufhängung bzw. Federung für das Fahrzeug 10, sobald das Doppelschloßventil 68 abgeschaltet ist.
5 zeigt eine alternative Ausführungsform eines regenerativen Hydraulikkreises 200, der solche Aufgaben erfüllt, bei denen der zweite Unterkreis Bestandteil des Zylinderkolbens ist. Die Komponenten des alternativen Hydraulikkreises 200, die denjenigen Komponenten des ersten Kreises 30 in 2 entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Im einzelnen heißt das, die Komponenten zwischen dem ersten Knoten 42 und der Pumpenzufuhrleitung 32 sowie der Behälterrückführleitung 34 sind die gleichen wie in der vorherigen Ausführungsform. In ähnlicher Weise ist an den ersten Knoten 42 ein Sammler 56 angeschlossen, der wiederum mit einem zweiten Knoten durch das Doppelschloßventil 68 verbunden ist. Ein Druckentlastungsventil 79 verbindet den zweiten Knoten 202 mit der Behälterrückführleitung 34.
Der zweite Knoten 202 in dem alternativen Hydraulikkreis 200 steht mit der Kolbenkammer 204 des Zylinders 18 durch einen Unterkreis 208 in Verbindung. Die Kolbenstangenkammer 206 des Zylinders 18 ist mit jeder der externen Komponenten direkt verbunden. Der Unterkreis 208 weist ein Druckentlastungsventil 210, eine Öffnung 212 und ein Rückschlagventil 214 auf. Das Entlastungsventil 210 öffnet, sobald der Druck in der Kolbenkammer 204 um einen vorher bestimmten Wert höher ist als der Druck am zweiten Knoten 202. Die Öffnung 212 verbindet die Kolbenkammer 204 mit dem zweiten Knoten 202, und das Rückschlagventil 214 gestattet gestattet nur den Flüssigkeitsdurchfluß von dem zweiten Knoten 202 zu der Kolbenkammer 204.
Der Kolben 216 im Zylinder 18 hat eine Stange 215, die mit ihm verbunden ist und Bestandteil des Aufbaus des zweiten Unterkreises 217 ist. Im einzelnen heißt das, der Kolben 216 hat eine Öffnung 218, die sich zwischen dem Kolben und den Kolbenstangenkammern 204 und 206 durch ihn hindurch erstreckt. Ein inneres Rückschlagventil 220 im Kolben ermöglicht den freien Flüssigkeitsfluß nur in eine Richtung von der Kolbenkammer 204 zu der Kolbenstangenkammer 206. Strömung in der entgegengesetzten Richtung von der Kolbenstangenkammer 206 in die Kolbenkammer 204 wird durch ein Druckentlastungsventil 222 dann zugelassen, wenn der Druck in der Kolbenstangenkammer um einen vorbestimmten Wert höher ist als in der Kolbenkammer. Somit entsprechen die Elemente 218, 220 und 222 den Komponenten 76, 78 bzw. 74 der Schaltungsausführung von 2.
Der alternative Hydraulikkreis 200 arbeitet in derselben Weise wie oben in Bezug auf den ersten Hydraulikkreis 30 beschrieben. Dieser Kreis hat jedoch den Vorteil weniger Verbindungen mit anderen Komponenten.

Claims

Ventileinheit (58) zur Steuerung der Fluidströmung durch eine Bohrung (82) in einem Gehäuse (80), mit einem Körper (84) mit einem ersten Ende (81), einem zweiten Ende (83) und einem Mittelteil (85), der mit einer Oberfläche versehen ist, die mit dem Gehäuse in Berührung steht, wenn der Körper in der Bohrung angeordnet ist, sowie mit einer Öffnung (87), die sich durch den Mittelteil hindurch erstreckt, und einem Kanal (95, 96, 97), der sich ebenfalls durch den Körper erstreckt, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventilglied (9), das an dem Körper (84) angebracht und nicht vorgespannt ist, um die Öffnung (87) zu schließen, sobald der Druck in der Bohrung neben dem zweiten Ende (83) größer ist als der Druck in der Bohrung neben dem ersten Ende (81); und durch eine Entlastungsventilanordnung (60), die an dem Körper (84) beweglich angebracht ist, um an dem einen Ende des Kanals (95, 96, 97) eine Öffnung zu bilden, die jederzeit wenigstens eine erste Querschnittsfläche zur Bildung einer Ausflußöffnung durch das Ventil aufweist, wobei die Entlastungsventilanordnung (60) die Querschnittsfläche der Öffnung vergrößert, sobald der in der Bohrung neben dem zweiten Ende (83) herrschende Druck eine vorgegebene Höhe übersteigt.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsventilanordnung (60) mehrere Scheiben (101, 104) aufweist.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der mehreren Scheiben (101, 104) wenigstens eine Aussparung (106) hat, die die zweite Querschnittsfläche bildet.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsventilanordnung (60) eine Scheibe (104) hat.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsventilanordnung (60) eine Befestigungseinrichtung (102) zum Festhalten der Scheibe (104) an dem Körper (84) mit einer gegebenen Kraft aufweist, die der vorgegebenen Höhe entspricht.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (104) mehrere Aussparungen (106) aufweist, die die zweite Querschnittsfläche bilden.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (104) einen gezackten Rand (105) hat, der die zweite Querschnittsfläche begrenzt.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventilglied (90) eine ringförmige Scheibe aufweist, die längs eines Vorsprungs des Körpers (84) gleitet, um mit dem Körper in Berührung bzw. außer Berührung zu treten und dadurch die Öffnung (87) zu öffnen bzw. zu schließen.
Ventileinheit (58) zur Steuerung der Fluidströmung durch eine Bohrung in einem Gehäuse (80) gekennzeichnet durch einen Körper (84) mit einem ersten Ende (81), einem zweiten Ende (83) und einem ersten Flansch (85), der sich mit einer Umfangsoberfläche nach außen erstreckt, um mit dem Gehäuse (80) in Berührung zu treten, sobald der Körper in der Bohrung liegt, wobei sich eine Öffnung (87) durch den ersten Flansch (85) erstreckt und der Körper einen zweiten Flansch (93) aufweist, der sich außerhalb und mit Abstand von dem ersten Flansch nahe dem ersten Ende (81) erstreckt und wobei der zweite Flansch (93) mit einer ringförmigen Lippe (94) versehen ist, die eine Aussparung auf einer Seite des zweiten Flansches begrenzt, welche von dem ersten Flansch (85) entfernt liegt, und der Körper ferner einen Kanal (95, 96, 97) aufweist, der zwischen dem zweiten Ende (83) und der Aussparung verläuft; ferner gekennzeichnet durch ein Rückschlagventilglied, das auf dem Körper (84) gleitend gelagert ist und nicht vorgespannt ist und die Öffnung (87) schließt, sobald der Druck in der Bohrung neben dem zweiten Ende (83) höher ist als der Druck in der Bohrung neben dem ersten Ende (81); und durch ein erstes Scheibenpaket (100), das auf dem Körper (84) angebracht ist und mit der ringförmigen Lippe (94) des zweiten Flansches (93) in Berührung steht, um zwischen dem Scheibenpaket und der ringförmigen Lippe eine Ausflußöffnung zu bilden, und wobei das Scheibenpaket mit der ringförmigen Lippe außer Berührung kommt, sobald der Druck in der Bohrung neben dem zweiten Ende (83) größer ist als eine vorgegebene Höhe.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibenpaket (100) eine Vielzahl von Scheiben (101, 104) enthält.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Vielzahl von Scheiben (101, 104), die an die Lippe (94) anstößt, mehrere Zacken (106) aufweist, die die Öffnung bilden.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (84) an dem ersten Ende (81) einen zylindrischen Teil (98) aufweist, und daß das Scheibenpaket (100) aus mehreren ringförmigen Scheiben (101, 104) besteht, die auf dem zylindrischen Teil gelagert sind.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein Befestigungselement (102), das mit dem zylindrischen Teil (98) in Berührung steht und auf die ringförmigen Scheiben (101, 104) eine vorbestimmte Kraft ausübt.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Mutter (102), deren Gewinde auf dem zylindrischen Teil (98) aufgeschraubt ist und die auf die ringförmigen Scheiben (101, 104) eine vorbestimmte Kraft ausübt.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventilglied (90) eine ringförmige Scheibe aufweist, die auf einem Vorsprung des Körpers (84) gleitet und dadurch mit dem Körper in Berührung bzw. außer Berührung tritt, um die Öffnung (87) zu öffnen bzw. zu verschließen.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (84) an dem zweiten Ende (83) einen zylindrischen Vorsprung hat und daß das Rückschlagventilglied eine ringförmige Scheibe aufweist, die auf einem Vorsprung des Körpers gleitet, um mit dem Körper in Berührung bzw. außer Berührung zu treten und die Öffnung (87) zu öffnen bzw. zu schließen.
Ventileinheit (58) zur Steuerung der Fluidströmung durch einen Kanal (95, 96, 97) in einem Gehäuse (80), gekennzeichnet durch einen Körper (84) mit einem ersten Ende (81), einem zweiten Ende (83) und einem ersten Flansch (85), der sich mit einer Umfangsoberfläche nach außen erstreckt, um das Gehäuse (80) zu berühren, sobald der Körper in der Bohrung angeordnet ist, und durch mehrere Öffnungen (87), die durch den ersten Flansch laufen, wobei der Körper (84) mit einem zweiten Flansch (93) ausgestattet ist, der sich außerhalb befindet und von dem ersten Flansch (85) mit Abstand getrennt sich in der Nähe des ersten Endes (81) erstreckt, der zweite Flansch (93) eine ringförmige Lippe (94) aufweist, die eine Aussparung auf einer Seite des zweiten Flansches bildet, welche von dem ersten Flansch (85) entfernt liegt, und wobei der Körper ferner einen Kanal (95, 96, 97) aufweist, der sich zwischen dem zweiten Ende (83) und der Aussparung erstreckt und ein Vorsprung (98) aufweist, der außerhalb an dem ersten Ende des Körpers angeordnet ist; ferner gekennzeichnet durch eine Rückschlagventilscheibe (90), die auf dem Körper (84) verschiebbar gelagert und ohne Vorspannung ist und die Vielzahl der Öffnungen (57) verschließt, wenn der in der Bohrung neben dem zweiten Ende (83) herrschende Druck größer ist als der Druck in der Bohrung neben dem ersten Ende (81); des weiteren gekennzeichnet durch mehrere ringförmige Scheiben (101, 104), die auf dem Vorsprung (98) gelagert sind, wobei eine der mehreren ringförmigen Scheiben die ringförmige Lippe (94) des zweiten Flansches (93) berührt, um eine Ausflußöffnung zu bilden, die eine vorbestimmte Querschnittsfläche aufweist, wobei die besagte ringförmige Scheibe mit der ringförmigen Lippe außer Berührung kommt, sobald der in der Bohrung neben dem zweiten Ende (83) herrschende Druck eine vorbestimmte Druckhöhe übersteigt; und schließlich gekennzeichnet durch ein Befestigungselement (102), das den Vorsprung berührt und auf die vielen ringförmigen Scheiben (101, 104) eine vorbestimmte Kraft ausübt, welche die vorbestimmte Druckhöhe bildet.
Ventileinheit (58) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine der mehreren Scheiben (101, 104), die die Lippe (94) berührt, mehrere Zacken (106) aufweist, die die Ausflußöffnung bilden.