DE69614776T2

DE69614776T2 - Steuerventil für ein hydraulisches Lenksystem

Info

Publication number: DE69614776T2
Application number: DE69614776T
Authority: DE
Inventors: Claudio Baldrati; Angelo Gregorio
Original assignee: New Holland Italia SpA
Current assignee: CNH Industrial Italia SpA
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1996-06-08
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2016-06-09
Also published as: DE69614776D1; US5816359A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil für ein hydraulisches Lenksystem, das für landwirtschaftliche Fahrzeuge, wie z. B. Traktoren, bestimmt ist.
Es ist bekannt, Traktoren mit einer von zwei Ausführungsformen einer Lenkung zu versehen, die als Lenkung mit Rückwirkung und Lenkung ohne Rückwirkung bezeichnet werden. Eine Lenkung mit Rückwirkung ist im wesentlichen gleich der, wie sie bei Straßenfahrzeugen verwendet wird, bei der der Fahrer ein Lenkgefühl hat und eine Reaktion oder Rückwirkung von den Straßenrädern feststellt, wenn das Fahrzeug über einen Buckel fährt oder die Räder in einer Furche festgehalten werden. Eine Lenkung ohne Rückwirkung wird andererseits verwendet, wenn ein Pflug gezogen wird. Hier kann der Fahrer eine gewünschte Richtung einstellen, und der Traktor weicht von dieser Richtung nicht ab, selbst wenn die Räder auf Hindernisse auftreffen. Eine Lenkung ohne Rückwirkung ist eindeutig wünschenswert, wenn beispielsweise ein Feld gepflügt wird, doch ist sie irritierend, wenn sie auf Straßen verwendet wird, weil der Fahrer daran denken muß, das Lenkrad beim Verlassen sowie beim Eintritt in eine Kurve zu drehen. Ein Fahrzeug mit einer Lenkung ohne Rückwirkung hat keine Rückstellwirkung, und wenn die lenkbaren Räder auf einen Winkel eingestellt sind, bewegt sich das Fahrzeug unbegrenzt auf einem Kreis mit konstantem Radius.
In der JP-A-62 061 877 ist ein kraftbetätigtes Lenksystem mit den Merkmalen beschrieben, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert sind. Dieses Lenksystem weist ein Steuerventil auf, das zwischen einem Lenkventil, das betriebsmäßig mit einem Lenkrad verbunden ist, und einem hydraulischen Stellglied angeordnet ist, das betriebsmäßig mit den lenkbaren Rädern eines Fahrzeuges verbunden ist. Das Steuerventil weist zwei Einstellungen auf, wobei in einer dieser Stellungen eine dauernde Verbindung zwischen dem Lenkventil und dem hydraulischen Stellglied vorhanden ist (was der Lenkung mit Rückwirkung entspricht), während in der anderen Stellung diese Verbindung verhindert ist (was einer Lenkung ohne Rückwirkung entspricht). Um Lenkbewegungen zu ermöglichen, während sich das Steuerventil in dem Zustand einer Lenkung ohne Rückwirkung befindet, muß das vollständige Ventil auf die Einstellung für eine Lenkung mit Rückwirkung verschoben werden, wodurch die Ansprechzeit des Ventils verlängert und eine gewisse Verzögerung in der Lenkwirkung hervorgerufen werden kann. Weiterhin muß zur Feststellung, daß eine Lenkbewegung angefordert wird, ein aufwendiger Druckdifferenzsensor für die Steuerung der Position des Steuerventils über einen elektrischen Kreis vorgesehen werden.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile der bekannten Anordnungen zu beseitigen und ein einfaches Steuerventil zur Verwendung in einem hydraulischen Lenksystem, insbesondere für ein landwirtschaftliches Fahrzeug, zu schaffen, das es zu ermöglicht, die Lenkeigenschaften zwischen einer Lenkung mit Rückwirkung und einer Lenkung ohne Rückwirkung umzuschalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Steuerventil zur Verwendung in einem hydraulischen Lenksystem eines landwirtschaftlichen Fahrzeuges geschaffen, das die Option einer Lenkung mit Rückwirkung und einer Lenkung ohne Rückwirkung aufweist und ein Lenkventil des Typs mit Rückwirkung zur Steuerung der Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit an Hydraulikzylindereinrichtungen mit entgegengesetzten Arbeitskammern aufweist, die zur Bewegung der lenkbaren Fahrzeugräder in entgegengesetzten Richtungen dienen, wobei das Steuerventil zwischen dem Lenkventil und den Hydraulikzylindereinrichtungen einschaltbar ist und eine erste Einstellung aufweist, in der die Hydraulikflüssigkeitsströmung in beiden Richtungen zwischen dem Lenkventil und den Arbeitskammern der Hydraulikzylindereinrichtungen zu allen Zeiten möglich ist.
Das Steuerventil ist dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine zweite Einstellung aufweist, in der die Rücklaufströmung der Hydraulikflüssigkeit von irgendeiner der Arbeitskammern der Hydraulikzylindereinrichtungen an das Lenkventil lediglich dann möglich ist, wenn ein Überdruck an dem Auslaß des Lenkventils vorhanden ist, der über das Steuerventil mit der gegenüberliegenden Arbeitskammer der Hydraulikzylindereinrichtungen verbunden ist.
Das Steuerventil weist zwei Einlässe für Leitungen, die zu dem Lenkventil führen, zwei Auslässe für Leitungen, die zu den Hydraulikzylindereinrichtungen führen, zwei Einwegventile, die jeweils zwischen einem jeweiligen Einlaß und einem jeweiligen Auslaß eingeschaltet sind, Einrichtungen zum Einwirken auf jedes Einwegventil zu dessen Öffnung für eine Strömung in beiden Richtungen in Abhängigkeit von dem Vorhandensein eines Überdruckes an dem mit dem anderen Einwegventil verbundenen Einlaß und Einrichtungen zum selektiven Ausbilden dauernder Verbindungen in beiden Richtungen zwischen den jeweiligen Einlässen und Auslässen unabhängig von den Drücken auf, die an den Einlässen und Auslässen vorherrschen.
Die Einrichtungen zur Ausbildung einer dauernden Verbindung zwischen den jeweiligen Einlässen und Auslässen können entweder Einrichtungen zum selektiven Umgehen der Einwegventile oder Einrichtungen zum selektiven Unwirksammachen der Einwegventile sein, beispielsweise durch Abheben der Ventilverschlußelemente der Einwegventile von ihren Sitzen.
Das Steuerventil der Erfindung kann als ein Zusatz zu einem Steuerventil des Typs mit Rückwirkung verwendet werden, um die Auswahl einer Lenkung ohne Rückwirkung zu ermöglichen. Um ein Lenkventil mit Rückwirkung in ein Lenkventil ohne Rückwirkung umzuwandeln, ist es erforderlich, zu verhindern, daß die positiven Rückwirkungsdrücke, die in den Hydraulikzylindereinrichtungen erzeugt werden, wenn die lenkbaren Räder auf ein Hindernis auftreffen, das Lenkventil erreichen. Es ist nicht möglich, Einwegventile allein zu verwenden, um die Strömung von den Hydraulikzylindereinrichtungen an das Lenkventil zu verhindern, weil während normaler Lenkbewegungen, bei denen Hydraulikflüssigkeit von dem Lenkventil zu einer Arbeitskammer der Hydraulikzylindereinrichtungen geliefert wird, die Hydraulikflüssigkeit von der anderen Arbeitskammer an das Lenkventil zurückgeliefert wird, und diese Rücklaufströmung nicht verhindert werden darf. Das Ventil muß daher in der Lage sein, zwischen einer Rücklaufströmung, die sich aus einer Rückwirkung von den lenkbaren Rädern ergibt, und einer Rücklaufströmung zu unterscheiden, die sich aus der Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit an eine andere Arbeitskammer der Hydraulikzylindereinrichtungen über das Lenkventil als Ergebnis einer Bewegung des Lenkrades durch den Fahrer ergibt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Druck an den Einlässen des Steuerventils überwacht, während das Ventil so eingestellt ist, daß sich eine Lenkung ohne Rückwirkung ergibt. Wenn sich keiner der Einlässe auf einem hohen Druck befindet, so wird die Rücklaufströmung von den Hydraulikzylindereinrichtungen an das Lenkventil verhindert. Wenn andererseits ein Überdruck an einem der mit dem Lenkventil verbundenen Einlässe vorhanden ist, so wird nicht nur die Strömung von Hydraulikflüssigkeit über das Steuerventil an die zugehörige Arbeitskammer der Hydraulikzylindereinrichtungen ermöglicht, sondern es wird auch eine Rücklaufströmung in der Leitung ermöglicht, die die andere Arbeitskammer der Hydraulikzylindereinrichtungen mit dem Lenkventil verbindet.
Die Hydraulikzylindereinrichtungen umfassen vorzugsweise eine doppelwirkende Kolben-Zylindereinheit, die auf jedes der lenkbaren Räder des Fahrzeuges einwirkt. Weil die Räder normalerweise mechanisch miteinander über Gestänge verbunden sind, um sich miteinander zu bewegen, würde es ausreichen, eine einzige doppelwirkende Kolben-Zylindereinheit vorzusehen, die auf lediglich eines der lenkbaren Räder wirkt, oder es könnten zwei einzelwirkende Kolben-Zylindereinheiten vorgesehen sein, die jeweils auf ein jeweiliges Rad einwirken, wobei es jedoch bevorzugt wird, die Lenkkraft gleichförmig auf die beiden Räder zu verteilen.
Die Erfindung wird nunmehr ausführlicher in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Lenksystems eines Traktors mit auswählbaren Lenkeigenschaften ist,
Fig. 2 ein Teilschnitt durch ein Steuerventil einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
Fig. 3 ein Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 ist,
Fig. 4 ein Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2 ist,
Fig. 5 ein Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Steuerventils ist,
Fig. 6 und 7 der Fig. 5 ähnliche Ansichten sind, die jedoch das Steuerventil unter anderen Betriebsbedingungen zeigen,
Fig. 8 ein der Fig. 5 ähnlicher Schnitt ist, der eine dritte Ausführungsform des Steuerventils zeigt, und
Fig. 9 eine der Fig. 8 ähnliche Ansicht ist, die jedoch einen anderen Betriebszustand der dritten Ausführungsform zeigt.
In Fig. 1 hat ein Traktor eine Vorderachse 10 mit zwei lenkbaren Rädern 12 und 14. Das Lenkrad 16 des Traktors ist mit einem bekannten Lenkventil 18 des Typs mit Rückwirkung verbunden, beispielsweise einem Danfoss-Ventil, das Einlaßanschlüsse aufweist, die zu einer von einem Motor angetriebenen Pumpe 20 und zu einem Hydraulikflüssigkeits-Vorratsbehälter 22 führen. Das Lenkventil 18 weist weiterhin zwei Hydraulikflüssigkeits-Auslässe auf, die über ein Steuerventil 24 gemäß der vorliegenden Erfindung mit den gegenüberliegenden Arbeitskammern jedes von zwei doppelwirkenden Hydraulikzylindern 26 und 28 verbunden sind, die auf die jeweiligen lenkbaren Räder 12 und 14 einwirken. Die Räder sind weiterhin miteinander über eine Spurstange 30 verbunden, so daß sie sich immer gleichsinnig bewegen.
Das Steuerventil weist eine erste Stellung auf, in der jeder seiner beiden mit dem Lenkventil 18 verbundenen Einlässe mit einem jeweiligen seiner Auslässe verbunden ist, die mit den gegenüberliegenden Seiten jedes doppelwirkenden Hydraulikzylinders 26, 28 verbunden sind. Wenn in dieser Stellung das Lenkrad 16 gedreht wird, so wird die Pumpe 20 über das Lenkventil 18 mit einer der Arbeitskammern jedes Hydraulikzylinders 26, 28 verbunden, und die Hydraulikflüssigkeit von den gegenüberliegenden Arbeitskammern der Hydraulikzylinder 26, 28 wird über das Lenkventil 18 zum Vorratsbehälter 22 zurückgeführt. Die Verdrängung der Hydraulikflüssigkeit führt zu einer Bewegung der Kolben der Hydraulikzylinder 26 und 28, bis die lenkbaren Räder 12 und 14 die Position erreichen, die der durch das Lenkrad eingestellten Soll-Stellung entspricht. Zu diesem Zeitpunkt trennt das Lenkventil 18 die Hydraulikzylinder 26 und 28 von der Pumpe 20 und dem Vorratsbehälter 22.
Wenn bei dieser Einstellung des Steuerventils 24 eines der lenkbaren Räder 12 und 14 auf ein Hindernis auftreffen würde, das im Sinne einer Auslenkung des Fahrzeuges von der durch das Lenkrad 16 eingestellten Richtung wirken würde, so erzeugen die Hydraulikzylinder 26 und 28 eine Druckdifferenz auf den Leitungen, die sie mit dem Lenkventil 18 verbinden. Weil das Lenkventil 18 vom Typ mit Rückwirkung ist, übt das Lenkventil 18 ein Drehmoment auf die Lenksäule aus, was im Sinne einer Drehung des Lenkrades 16 in der Richtung wirken würde, die dem Einschlag der lenkbaren Räder entspricht, der durch das Hindernis hervorgerufen wird.
Bei der anderen Einstellung des Steuerventils 24 kann die Strömung der Hydraulikflüssigkeit von dem Lenkventil 18 zu einer Arbeitskammer einer der Hydraulikzylinder 26, 28 immer in der Vorwärtsrichtung erfolgen, doch wird die Rücklaufströmung normalerweise blockiert. Aus diesem Grund wird, wenn ein Druckanstieg in den Hydraulikzylindern 26, 28 aufgrund der Tatsache entsteht, daß ein lenkbares Rad 12, 14 auf ein Hindernis auftrifft, dieser hohe Druck nicht zu dem Lenkventil 18 zurückübertragen, so daß sich kein Rückwirkungsdrehmoment auf das Lenkrad 16 ergibt. Das Lenksystem verhält sich damit als ein System ohne Rückwirkung. Selbst bei dieser Einstellung des Ventils 24 ist es jedoch erforderlich, eine Rücklaufströmung von den Hydraulikzylindern 26, 28 zum Vorratsbehälter 22 zu ermöglichen, wenn das Lenkrad von dem Fahrer des Traktors gedreht wird, und um dies zu ermöglichen, wirkt das Steuerventil 24 so, daß es die Rücklaufströmung entlang einer der das Lenkventil 18 mit den Hydraulikzylindern 26, 28 verbindenden Leitungen ermöglicht, wenn ein hoher Druck an dem anderen Auslaß des Lenkventils 18 festgestellt wird, der mit den Hydraulikzylindern 26, 28 verbunden ist. Ein derartiger hoher Druck ist vorhanden, wenn eine Rücklaufströmung erforderlich ist, um eine Bewegung der lenkbaren Räder 12 und 14 zu ermöglichen, die durch eine Drehung des Lenkrades 16 eingeleitet wird, doch fehlt dieser hohe Druck, wenn die lenkbaren Räder dadurch ausgelenkt werden, daß sie auf ein Hindernis auftreffen.
Eine erste Ausführungsform des Steuerventils 24, das in der vorstehend beschriebenen Weise arbeitet, um eine Änderung der Lenkeigenschaften eines Fahrzeuges zu ermöglichen, wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Fig. 2-4 beschrieben, von denen Fig. 2 eine Seitenansicht des Ventils 24 ist, während die Fig. 3 und 4 Schnitte entlang der Linien III-III bzw. IV-IV sind.
Das Ventil 24 weist einen Hauptkörper 100 mit zwei Einlässen 102, 104 und zwei Auslässen 106, 108 auf. Die Einlässe 102, 104 sind extern mit Leitungen verbunden, die zu dem Lenkventil 18 führen, und die Auslässe sind mit Leitungen verbunden, die zu den entgegengesetzten Arbeitskammern der Hydraulikzylinder 26, 28 führen.
Innerhalb des Hauptkörpers 1 ist jeder der Einlässe 102 und 104 mit einem jeweiligen der beiden Auslässe 106 und 108 über zwei parallele Pfade verbunden, von denen ein Pfad im Schnitt der Fig. 3 gezeigt ist, während sich der andere im Schnitt der Fig. 4 befindet. Es ist zu erkennen, daß das Steuerventil 24 allgemein symmetrisch um eine Mittelebene ist, und daß die von den beiden Hälften des Ventils 24 erfüllten Funktionen identisch sind. Um eine Wiederholung der Beschreibung zu vermeiden, wurden die gleichen Bezugsziffern Teilen zugeordnet, die die gleiche Funktion erfüllen.
Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, weist der Hauptkörper 100 eine erste Querbohrung 110 auf, in der eine Ventilspindel 112 verschiebbar aufgenommen wird. Die Bohrung 110 ist an einem Ende durch einen Blindstopfen 114 verschlossen, und sie weist einen Anschlußverbinder 116 an ihrem anderen Ende auf, um die Zuführung eines Steuerdruckes zur Bewegung der Ventilspindel 112 von links nach rechts bei der dargestellten Betrachtungsweise zu ermöglichen. Eine Rückführfeder 117 wirkt zwischen dem rechten Ende der Spindel 112 gemäß der Darstellung und dem Stopfen 114. Dieses Verfahren zur Bewegung der Ventilspindel 112 ist lediglich als ein Beispiel angegeben, und es können alternativ Druckkammern an beiden Enden der Spindel 112 vorgesehen sein. Tatsächlich kann die Spindel auch elektrisch durch eine Magnetspule betätigt werden, oder sie kann sogar mechanisch gesteuert werden, wenn dies erwünscht ist.
Die Bohrung 110 steht mit den Einlässen 102, 104 und den Auslässen 106, 108 über jeweilige Bohrungen 118, 120 in Verbindung. Die Spindel 112 weist eine kreisringförmige Ausnehmung 122 auf, die das Fließen der Hydraulikflüssigkeit von der Bohrung 118 zu der Bohrung 120 ermöglicht, wenn sich die Spindel in der dargestellten Position befindet. Wenn andererseits die Spindel 112 nach links gemäß der Darstellung bewegt wird, so verschließt der Körper der Spindel 112 die Bohrungen und isoliert den Einlaß 102 von dem Auslaß 106. Wenn sich somit die Spindel 112 in der gezeigten Position befindet, so sind die Einlässe 102 und 104 dauernd mit den jeweiligen Auslässen 106 und 108 für eine Strömung in beiden Richtungen verbunden, wobei dies die Position für eine Lenkung mit Rückwirkung ist. Wenn andererseits die Spindel in der Darstellung nach links bewegt wird, so besteht keine Verbindung zwischen den Einlässen und den Auslässen über die Bohrung 110, und dies ist die Position, die der Lenkung ohne Rückwirkung entspricht, bei der die Hydraulikflüssigkeit lediglich durch den zweiten Strömungsmittelpfad fließen kann, der nunmehr anhand der Fig. 4 beschrieben wird. Eine abgestufte Bohrung 130 ist in einer Ebene ausgebildet, die gegenüber der der Bohrung 110 versetzt ist, wobei die Bohrung an ihrer Mitte am engsten ist und hinsichtlich ihres Durchmessers in beiden Richtungen von dem Mittelpunkt fort zunimmt. Ein doppelwirkender Kolben 132 mit zwei sich in Axialrichtung erstreckenden Stiften 134 ist im Inneren des engsten Abschnittes der Bohrung 130 verschiebbar, und seine beiden Stirnflächen bilden die beweglichen Wände von zwei ein veränderliches Volumen aufweisenden Arbeitskammern 136 und 138. Jede Arbeitskammer 136, 138 steht mit einem jeweiligen einen der Einlässe 102 und 104 über eine ringförmige Ausnehmung 140 und eine Bohrung in Verbindung, die außerhalb der Ebene der Fig. 4 liegt. Jedes Ende der Bohrung 130 ist durch ein Einwegventil verschlossen, das allgemein mit 150 bezeichnet ist. Jedes Ventil 150 umfaßt einen Ring 152, der gegen eine Schulter in der Bohrung 130 anliegt und gegenüber der Bohrung 310 abgedichtet ist. Der Ring 152 weist eine Mittelbohrung 154 auf, die als ein Einlaß für das Einwegventil 150 von der Arbeitskammer 136 oder 138 wirkt. Der Ring 152 bildet weiterhin einen konischen Ventilsitz für eine Kugel 156, die als das Ventilverschlußelement wirkt, wobei die Kugel 156 gegen den Ventilsitz durch eine Feder 158 gedrückt wird, die sich gegen einen Stopfen 160 abstützt, der in das Ende der Bohrung 130 eingeschraubt ist. Weitere ringförmige Ausnehmungen 162 bilden Kammern auf den den Arbeitskammern 136 und 138 gegenüberliegenden Seiten der Kugeln 156 und verbinden die Einwegventile 150 mit den jeweiligen Auslässen 106, 108 über weitere Bohrungen, die außerhalb der Ebene der Fig. 4 liegen.
Wenn ein Druck einem oder beiden der Auslässe 106 und 108 zugeführt wird, so wird er durch die Einwegventile 150 blockiert und kann die Einlässe 102 und 104 über den zweiten Strömungsweg gemäß Fig. 4 nicht erreichen. Wenn sich daher die Ventilspindel 112 nach Fig. 3 in der linken Stellung gemäß der Darstellung befindet, was bedeutet, daß in gleicher Weise keine Verbindung zwischen den Einlässen 102, 104 und den Auslässen 106, 108 längs der Bohrung 110 besteht, wird irgendein Druck, der durch die Rückwirkung von den lenkbaren Rädern erzeugt wird, nicht zu dem Lenkventil 18 übertragen, und es ist kein Drehmoment an dem Lenkrad 16 fühlbar. Wenn jedoch ein positiver oder Überdruck von dem Lenkventil 18 einem der Einlässe 102 und 104 zugeführt wird, so wirkt der Druck in der Kammer 136 oder 138 direkt auf die Kugel 156 des zugehörigen Einwegventils 150, uni die Kugel 156 von ihrem Ventilsitz abzuheben und unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit über den zugehörigen Auslaß 106 oder 108 an eine Arbeitskammer der Hydraulikzylinder 26 und 28 liefern. Gleichzeitig wirkt der Druck in der Kammer 136 oder 138 auf den Kolben 132, um diesen in Richtung auf das andere Einwegventil 150 zu bewegen. Wenn der Kolben 132 bewegt wird, gelangt dessen Stift 134 durch die Bohrung 154 des Ringes 152 des anderen Einwegventils 150 und hebt die Kugel 156 von ihrem Sitz ab. Das letztere Ventil wird daher ebenfalls geöffnet, um die Rücklaufströmung zu dem Vorratsbehälter 22 der Hydraulikflüssigkeit von den gegenüberliegenden Arbeitskammern der Hydraulikzylinder 26 und 28 zu ermöglichen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind die Einlässe 202 und 204 mit den Auslässen 206 und 208 lediglich über Einwegventile 250 verbunden, wobei keine getrennte Ventilspindel vorgesehen ist. Eine Lenkung mit Rückwirkung wird dadurch erzielt, daß ein dem Steuereinlaß 270 zugeführter Steuerdruck dazu verwendet wird, die Kugeln 256 beider Einwegventile gleichzeitig von ihren Sitzen abzuheben, während eine Lenkung ohne Rückwirkung erzielt wird, wenn kein Steuerdruck zugeführt wird. Im Zustand ohne Rückwirkung wird die Lenkwirkung durch direktes Öffnen eines Ventils 250 und durch indirektes Öffnen des anderen Ventils 250 erzielt, wenn ein Überdruck einem der beiden Einlässe 202, 204 zugeführt wird.
Im einzelnen hat der Ventilkörper 300 in diesem Fall eine abgestufte Bohrung 240 an einem Ende, die allgemein ähnlich der linken Hälfte der Bohrung 130 nach Fig. 4 ist und einen verschiebbaren Kolben 232, ein Rückschlagventil 250 und einen Stift 234 an dem Kolben 232 zum Abheben der Kugel 256 des Ventils 250 von dem Sitz enthält. Das andere Ende des Körpers 300 weist eine Bohrung 330 mit großem Durchmesser auf, in der zwei einen großen Durchmesser aufweisende Kolben 340, 342 angeordnet sind, die Rücken an Rücken jeweils an einer Seite des Steuereinlasses 270 angeordnet sind. Ein Einsatz 360 ist dann in der einen großen Durchmesser aufweisenden Bohrung 330 angeordnet, um diese zu verschließen, wobei in dem Einsatz die gleichen Bauteile wie am anderen Ende des Körpers 300 angeordnet sind. Es ist zu erkennen, daß der Körper 300 in diesem Fall aus zwei trennbaren Teilen gebildet werden muß, weil der Durchmesser der Kolben 340 und 342 größer als der Durchmesser der Bohrungen 240 ist, und wenn der Körper einstückig sein würde, so würde ein Zusammenbau nicht möglich sein.
Wenn ein Steuerdruck dem Steuereinlaß 270 zugeführt wird, was der in Fig. 6 gezeigte Zustand ist, so werden die Kolben 340 und 342 so weit wie möglich auseinanderbewegt, und bei diesem Vorgang verschieben sie die Kolben 232, so daß deren Stifte 234 die Kugeln 256 der Rückschlagventile 250 von ihren Sitzen abheben. Die Einlässe 202 und 204 sind dann dauernd mit den Auslässen 206 bzw. 208 für eine Strömung in beiden Richtungen verbunden, was eine Lenkung mit Rückwirkung ergibt. Aufgrund der großen Fläche der Kolben 340, 342 verglichen mit den Kolben 232 reicht ein relativ niedriger Steuerdruck von beispielsweise 16 bar aus, um beide Rückschlagventile 250 offenzuhalten.
Bei Fehlen eines Steuerdruckes und bei Ausführung eines Lenkvorganges, wie dies als Beispiel in Fig. 7 gezeigt ist, bewegt einer der Kolben 232 die Kolben 340 und 342 in Anlage aneinander, und die vier Kolben 232, 340, 342 und 232 bewegen sich dann als Einheit von rechts nach links (oder umgekehrt) in Abhängigkeit von dem Druck an den Einlässen 202 und 204 in der gleichen Weise wie der einstückige doppelwirkende Kolben 132 nach Fig. 4. Das Steuerventil ergibt nunmehr eine Lenkung ohne Rückwirkung, bei der die Rückwirkungsdrücke in den Arbeitskammern der Hydraulikzylinder 26 und 28 von dem Lenkventil durch die Rückschlagventile 250 isoliert sind, wobei jedoch eine Vorwärts- und Rücklaufströmung zwischen dem Lenkventil 18 und den Hydraulikzylindern 26 und 28 möglich ist, wenn der relativ hohe Druck von der Pumpe 20, der typischerweise im Bereich von 160-170 bar liegt, einem der Einlässe 202 und 204 zugeführt wird.
Die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der nach Fig. 5, weil die Zuführung eines Steuerdruckes die Rückschlagventile 350 öffnet, anstatt sie zu umgehen, um eine Lenkung mit Rückwirkung zu erzielen. Das Steuerventil bei dieser Ausführungsform hat wiederum zwei Einlässe 302, 304 und zwei Auslässe 306, 308, die alle in einem Ventilkörper 400 ausgebildet sind. An seinem linken Ende hat der Körper 400 eine abgestufte Bohrung, die einen verschiebbaren Kolben 432 mit einem Verlängerungsstift 434 und ein Rückschlagventil 350 mit der gleichen allgemeinen Konstruktion aufnimmt, wie dies weiter oben beschrieben wurde. An seinem anderen Ende weist der. Körper 400 eine einen großen Durchmesser aufweisende Bohrung 430 auf, die eine verschiebbare Kolbenbaugruppe 460 aufnimmt, die ihrerseits eine abgestufte Innenbohrung aufweist, die einen Teil des Kolbens 432 mit einem Verlängerungsstift 435 und ein Rückschlagventil 350 aufnimmt. Obwohl der Kolben 432 als einstückiges Bauteil dargestellt ist, kann er aus Gründen einer einfachen Herstellung ebenfalls aus zwei Teilen bestehen. Das Ende des Körpers 400 wird dann mit einer Kappe 410 verschlossen, die einen Steuerdruck-Einlaß 412 aufweist, um die Einleitung einer Hydraulikflüssigkeit in eine ein veränderliches Volumen aufweisende Arbeitskammer 420 zu ermöglichen, die zwischen der Kappe 410 und der Kolbenbaugruppe 460 gebildet ist.
Das Steuerventil in Fig. 8 ist in der Stellung ohne Rückwirkung gezeigt, wobei die Kolbenbaugruppe 460 fest gegen die Kappe 410 anliegt. In dieser Position sind die Rückschlagventile 350 normalerweise geschlossen, und sie bleiben geschlossen, wenn ein Druck lediglich an den Auslässen 306, 308 vorhanden ist. Wenn jedoch ein Druck einem der Einlässe 302, 304 zugeführt wird, so strömt Hydraulikflüssigkeit durch das zugehörige in Vorwärtsrichtung belastete Rückschlagventil, und der auf den Kolben 432 wirkende Druck übt über den Stift 435 bzw. 434 eine Kraft zum Abheben der Kugel des anderen Ventils 350 von ihrem Sitz aus. In dieser Stellung ergibt sich ein Spalt "c" zwischen dem Kolben 460 und dem Körper 400, der größer als die maximale Verschiebung der Kugel eines der Rückschlagventile 350 jedoch kleiner als das Doppelte dieser Verschiebung ist. Wenn ein Druck der Arbeitskammer 420 zwischen dem rechten Ende des Kolbens 460 und der Kappe 410 zugeführt wird (was der in Fig. 9 gezeigte Zustand ist), so schließt als Ergebnis der Kolben diesen Spalt vollständig, und bei diesem Vorgang heben die Stifte 434 die Kugeln beider Rückschlagventile 350 von ihren Sitzen ab, so daß beide Ventile unwirksam werden und eine Hydraulikflüssigkeitsströmung in beiden Richtungen für eine Lenkung mit Rückwirkung ermöglichen.
Die Kammer zwischen dem linken Ende des Kolbens 460 und dem Körper 400 weist einen. Auslaß 370 auf. Dieser Auslaß ist als ein Auslaß zur Atmosphäre hin gezeigt, um zu verhindern, daß ein Druck in dieser Kammer eine Bewegung des Kolbens 460 verhindert. Diese Kammer kann alternativ mit einer Niederdruckversorgung verbunden werden, um den Kolben 460 in die dargestellte Stellung ohne Rückwirkung zu bewegen. Wenn der Auslaß 370 lediglich als Auslaßöffnung wirkt, so wird eine Rückführkraft zum Bewegen des Kolbens 460 in die dargestellte Position von dem Kolben 432 beim ersten Mal geliefert, zu dem der Einlaß 302 von dem Lenkventil 18 nach der Auswahl der Lenkung ohne Rückwirkung mit Druck beaufschlagt wurde, oder sie wird alternativ mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Federelementes erzeugt, das zwischen dem Ventilkörper 400 und dem Kolben 460 wirkt.
Bei allen drei beschriebenen Ausführungsformen kann das Umschalten zwischen den Lenkeigenschaften entweder von dem Fahrer ausgewählt werden oder es kann automatisch erfolgen. Im letzteren Fall kann der Steuerdruck oder ein elektrisches Signal, das zur Änderung der Lenkbetriebsart erforderlich ist, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, von der Last, dem ausgewählten Getriebegang oder irgendeinem anderen Parameter erzeugt werden, der einen landwirtschaftlichen Einsatz des Traktors im Gegensatz zu einer Benutzung auf der Straße anzeigt. Die Traktor-Lenkeigenschaften passen sich daher selbst an die Fahrbedingungen ohne irgendeine Aktion seitens des Fahrers an, wobei sich eine Lenkung mit Rückwirkung ergibt, wenn sich das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit auf normalen Straßen bewegt, während sich eine Lenkung ohne Rückwirkung ergibt, wenn beispielsweise gepflügt wird oder sich eine langsame Bewegung über ein Feld ergibt.

Claims

1. Steuerventil zur Verwendung in einem hydraulischen Lenksystem eines landwirtschaftlichen Fahrzeuges, das die Option einer Lenkung mit Rückwirkung und einer Lenkung ohne Rückwirkung aufweist und ein Lenkventil (18) des Typs mit Rückwirkung zur Steuerung der Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit an Hydraulikzylindereinrichtungen (26, 28) mit entgegengesetzten Arbeitskammern aufweist, die zur Bewegung der lenkbaren Räder (12, 14) des Fahrzeuges in entgegengesetzten Richtungen dienen, wobei das Steuerventil (24) zwischen dem Lenkventil (18) und den Hydraulikzylindereinrichtungen (26, 28) anschließbar ist eine erste Einstellung aufweist, bei der die Hydraulikflüssigkeitsströmung in beiden Richtungen zwischen dem Lenkventil (18) und den Arbeitskammern der Hydraulikzylindereinrichtungen (26, 28) zu allen Zeiten möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (24) weiterhin eine zweite Einstellung aufweist, in der eine Rücklaufströmung von Hydraulikflüssigkeit von irgendeiner Arbeitskammer der Hydraulikzylindereinrichtungen (26, 28) an das Lenkventil (18) lediglich dann möglich ist, wenn ein Überdruck an dem Auslaß des Lenkventils (18) vorhanden ist, der über das Steuerventil (24) mit der gegenüberliegenden Arbeitskammer der Hydraulikzylindereinrichtungen (26, 28) verbunden ist.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der ersten Einstellung auf die lenkbaren Räder (12, 14) einwirkende Rückwirkungskräfte auf das Lenkventil (18) übertragen werden.

3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der zweiten Einstellung verhindert wird, daß auf die lenkbaren Räder (12, 14) einwirkende Rückwirkungskräfte zu dem Lenkventil (18) übertragen werden.

4. Steuerventil nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten zwischen der ersten und der zweiten Einstellung manuell vom Fahrer des Fahrzeuges bewirkt wird.

5. Steuerventil nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung zwischen der ersten und zweiten Einstellung automatisch auf der Grundlage eines Parameters bewirkt wird, die einen landwirtschaftlichen Einsatz des Fahrzeuges im Gegensatz zum Einsatz auf einer Straße anzeigt.

6. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (24) zwei Einlässe (102, 104/202, 204/302, 304) für zu dem Lenkventil (18) führende Leitungen, zwei Auslässe (106, 108/206, 208/306, 308) für Leitungen, die zu den Hydraulikzylindereinrichtungen (26, 28) führen, und zwei Einwegventile (150/250/350) aufweist, die jeweils zwischen einem jeweiligen Einlaß und einem jeweiligen Auslaß angeschlossen sind.

7. Steuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (24) weiterhin Einrichtungen (132/232/432) zur Einwirkung auf eines der Einwegventile (150/250/350) zu dessen Öffnung für eine Strömung in beiden Richtungen in Abhängigkeit von einem Überdruck an dem Einlaß aufweist, der mit dem anderen Einwegventil verbunden ist.

8. Steuerventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (24) weiterhin Einrichtungen (112/340, 342/420, 460) zum selektiven Ausbilden dauernder Verbindungen in beiden Richtungen zwischen den jeweiligen Einlässen (102, 104/202, 204/302, 304) und Auslässen (106, 108/206, 208/306, 38) unabhängig von den Drücken aufweist, die an den Einlässen und Auslässen anliegen.

9. Steuerventil nach den Ansprüchen 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Einwegventile (150/250/350) symmetrisch in einem Gehäuse an den Enden von in Axialrichtung ausgerichteten Bohrungen (130/240/-) angeordnet sind, wobei der auf die Einlaßseite jedes Ventils (150/250/350) wirkende Druck außerdem auf eine Fläche eines Kolbens (132/232/432) wirkt, der verschiebbar in der zugehörigen Bohrung befestigt ist, um den Kolben in Richtung auf das andere Einwegventil zu bewegen, wobei diese Bewegung dazu führt, daß der Kolben (132/232/432) direkt oder indirekt auf einen Stift (134/234/434) wirkt, der das andere Einwegventil dadurch öffnet, daß er das Ventilverschlußelement (156/256/-) des anderen Einwegventils von seinem Sitz (152) abhebt.

10. Steuerventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den miteinander ausgerichteten Bohrungen (240) zwei getrennte Kolben (232) angeordnet sind, die jeweils auf ihrer in Richtung auf das zugehörige Einwegventil (250) gerichteten Stirnfläche einen in Axialrichtung vorspringenden Stift (234) zum Abheben des Ventilverschlußteils (256) von seinem Sitz aufweisen, wobei die gegenüberliegende Stirnfläche jedes Kolbens auf einen jeweiligen von zwei weiteren Kolben (340, 342) mit größerem Durchmesser einwirkt, die durch eine weitere Arbeitskammer getrennt sind, die mit einem Steuerdruck verbindbar ist, wodurch bei Vorhandensein eines Steuerdruckes die kleineren Kolben (232) auseinanderbewegt werden und beide Einwegventile (250) für eine Strömung in beiden Richtungen öffnen, während bei Fehlen eines Steuerdruckes die vier Kolben (232, 340, 342) sich zusammen bewegen, um ein Einwegventil (250) für eine Strömung in beiden Richtungen zu öffnen, wenn ein Überdruck der Einlaßseite des anderen Einwegventils (205) zugeführt wird.

11. Steuerventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger doppelwirkender Kolben (132/432) in den in Axialrichtung ausgerichteten Bohrungen (130) angeordnet ist, wobei auf jede Stirnfläche des Kolbens (132/432) der Druck einwirkt, der an der Einlaßseite eines jeweiligen der Einwegventile (150/350) vorherrscht, und wobei jede Stirnfläche einen Stift (134/434, 435) aufweist, der hiervon in Axialrichtung vorspringt und mit einer Bohrung in dem Ventilsitz (140) des anderen Einwegventils (150/350) ausgerichtet ist, wobei diese Bohrung durch das Ventilverschlußteil (156) des anderen Einwegventils (150/350) verschlossen ist, wenn das letztgenannte Ventil geschlossen ist.

12. Steuerventil nach Anspruch 8 und einem darauf rückbezogenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ausbildung einer dauernden Verbindung zwischen den jeweiligen Einlässen (102, 104) und den Auslässen (106, 108) Einrichtungen (118, 112, 120) zum selektiven Umgehen der Einwegventile (150) aufweist.

13. Steuerventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum selektiven Umgehen der Einwegventile (150) ein Spindelventil (112) umfaßt.

14. Steuerventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Rückschlagventile (350) in einer einen großen Durchmesser aufweisenden Kolbenbaugruppe (460) befestigt ist, wobei die Einrichtungen zur Ausbildung einer dauernden Verbindung zwischen den jeweiligen Einlässen (302, 304) und Auslässen (306, 308) Einrichtungen (412, 420) zur Zuführung eines Steuerdruckes an ein Ende der Kolbenbaugruppe (460) umfaßt, um die Kolbenbaugruppe (460) in dem Ventilgehäuse (400) zu bewegen und den Abstand zwischen den Einwegventilen (350) zu verringern, wobei die Ventile (350) dadurch geöffnet werden, daß sie mit den Enden der Stifte (434, 435) in Kontakt kommen, die von den entgegengesetzten Stirnflächen des doppelwirkenden Kolbens (432) vorspringen.

15. Steuerventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenbaugruppe (460) in dem Ventilgehäuse (400) über eine vorgegebene Strecke (c) bewegbar ist, die größer als die maximale Bewegung eines der Ventilverschlußteile jedoch kleiner als das Doppelte dieser Bewegung ist.