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Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftwagen mit hydraulischer Allradlenkung, dessen Lenkanlage zum Betätigen des Lenkgestänges der Räder einer Achse einen doppeltwirkenden, über ein hydrostatisches Lenkgetriebe in Abhängigkeit von der Steuerbewegung einer Steuersäule od dgl. druckbeaufschlagbaren Lenkzylinder aufweist, wobei jeder Achse ein Lenkzylinder zugeordnet ist und der Lenkzylinder einer vorderen Achse, der vordere Hauptzylinder, und der Lenkzylinder einer hinteren Achse, der hintere Hauptzylinder, mit jeweils einem ihrer Zylinderräume über Beaufschlagungsleitungen gegengleich an das Lenkgetriebe und mit ihren jeweils anderen Zylinderräumen über eine Verbindungsleitung aneinander angeschlossen sind.
Hydraulische Lenkanlagen umfassen bisher meist nur einen oder höchstens zwei doppeltwirkende Lenkzylinder, die zur Lenkung der Räder einer Achse in das Lenkgestänge eingebunden sind oder zur Betätigung einer Knicklenkung dienen Zum Ansteuern der Lenkzylinder gibt es ein hydrostatisches Lenkgetriebe, das in Abhängigkeit von der Lenkrad- oder Lenkerbewegung über die das Lenkrad oder den Lenker tragende Steuersäule verstellt und dadurch den einen oder anderen Zylinderraum verstellbedingt mehr oder weniger stark druckbeaufschlagt, so dass sich eine zur Bewegung des Lenkrades oder Lenkers proportionale Lenkbewegung ergibt Eine solche hydraulische Lenkanlage mit einer individuellen Druckbeaufschlagung jedes Lenkzylinders über das Steuergetriebe ist allerdings für eine Allradlenkung,
insbesondere für eine Allradlenkung mehrachsiger Kraftwagen, wegen des damit verbundenen Aufwandes und der Abstimmungsschwierigkeiten der jeweiligen Lenkeinschläge ungeeignet.
Um eine besonders einfache Allradlenkung für zweiachsige Kraftfahrzeuge zu erhalten, bei der mit einem üblichen Lenkgetriebe die Druckbeaufschlagung der Lenkzylinder im gewünschten
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über Druckleitungen gegengleich an das Lenkgetriebe und die jeweils anderen Zylinderräume mit einer für einen Hydraulikmittelausgleich sorgenden Verbindungsleitung aneinander anzuschliessen.
Die Räder der Vorder- und Hinterachse folgen so je nach Lenkeinschlag gemeinsam einem Linksbogen oder einem Rechtsbogen, wozu die Räder der vorderen und der hinteren Achse gegengleich einschlagen. Diese Lenkanlagen erfüllen allerdings keine höheren Anforderungen hinsichtlich einer funktionssicheren und abstimmungsgenauen Lenkung, weshalb Lenkanlagen dieser Art nur bei Vierradlenkungen von langsamen, selbstfahrenden, zweiachsigen Arbeitsmaschinen zum Einsatz kommen.
Ein weiteres Vierradlenksystem, bei dem jedes der Hinterräder für sich und in Abhängigkeit vom Lenkeinschlag der Vorderräder sowie anderer Parameter lenkbar ist, zeigt die WO 95/16600.
Nachteilig ist dabei allerdings die benötigte, nicht ausfallsichere Kontroll- und Regelelektronik und der aufwendige Aufbau der gesamten Hydraulikanlage
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kraftwagen der eingangs geschilderten Art zu schaffen, der sich durch seine besonders einfache und funktionssichere hydraulische Lenkanlage auszeichnet.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass bei mehr als zwei Achsen die Lenkzylinder der zusätzlichen vorderen und/oder hinteren Achsen als Nebenzylinder über die zugehörigen als vordere und/oder hintere Hauptzylinder dienenden Lenkzylinder druckbeaufschlagbar sind.
Dadurch werden auch bei drei oder vier oder mehr Achsen an das Lenkgetriebe keine höheren Anspruche gestellt als bei der Lenkung zweier Achsen, denn alle Räder der vorderen Achsen und alle Räder der hinteren Achsen sind in zwei Gruppen zusammengefasst, die sich mittels der zugehörigen Hauptzylinder lenken lassen. Da die Lenkbewegung des jeweiligen Hauptzylinders ohne Schwierigkeiten zur Betätigung der dieser Radgruppe zugeordneten Nebenzylinder genutzt werden kann und alle Räder einer gemeinsamen Gruppe auch dem gleichen Einschlagsinn beim Lenken unterliegen, ist es möglich, die Lenkung einer praktisch beliebigen Radanzahl vom jeweiligen Hauptzylinder her abzuleiten. Es stellt sich eine einwandfreie Allradlenkung ein, so dass sich eine solche Lenkanlage vor allem auch für mehrachsige Kraftwagen, insbesondere Geländewagen, bestens eignet.
Zweckmässig ist es, wenn die Hauptzylinder mechanisch mit einem Betätigungszylinder zur Beaufschlagung der Nebenzylinder verbunden sind, was das hydraulische Verbindung-un übertragungssystem vereinfacht und auch jeweils für sich abstimmbar macht. Wird ein Betätigungszylinder mechanisch mit dem Hauptzylinder mitbewegt, lässt sich somit für die Nebenzylinderbetätigung ein eigenes, vom Hydrauliksystem des Hauptzylinders getrenntes hydraulisches Gestänge einrichten.
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Eine einfache Konstruktion ergibt sich dadurch, dass die Lenkzylinder aus einem Kolbentrieb mit Zylinder und durchgehender, einen mittigen Kolben tragender Kolbenstange bestehen, wobei die Kolbenstange wagenfest und der Zylinder schiebeverstellbar angeordnet sind. Auf Grund der durchgehenden Kolbenstange mit ihrem mittigen Kolben entstehen beidseits des Kolbens einander gleichartige Zylinderräume, was rationell bei gleicher Druckbeaufschlagung auch zu gleichen Lenkbewegungen nach beiden Lenkrichtungen führt.
Ausserdem sind die wagenfest angeordneten Kolbenstangen beiderends abstützbar und gewährleisten eine sichere, stabile Führung für die Lenkbewegung des Zylinders, wobei sich der Zylinder selbst mit verschiedenen Mitnehmern zur Anlenkung und Betätigung des Lenkgestänges oder eines weiteren Zylinders od. dgl. ausstatten lässt.
Um die Funktionstüchtigkeit der Lenkung sicherzustellen, gehört der Lenkanlage eine Hydraulikmittelversorgungseinrichtung zu, die über einen die Lenkstellungen der Lenkzylinder überwachenden Rechner zur Lenkanlagenjustierung ansteuerbar ist. Da Leckölverluste od. dgl. in den hydraulischen Beaufschlagungs- und Verbindungsleitungen zu Fehllenkungen führen können,
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Eine besonders einfache und zweckmässige Kontrolle ergibt sich dadurch, dass jedem Lenkzylinder ein Positionsgeber zugeordnet ist, der die Istlage des Lenkzylinders in der Lenkneu- tralstellung erfasst und dem Rechner einliest, der die Hydraulikmittelversorgungseinrichtung in Abhängigkeit von einem Vergleich dieser Istlage mit einer eingegebenen Sollage ansteuert.
Da die
Neutralstellung, also die Geradeausstellung, immer wieder eingenommen bzw. durchlaufen wird und in der Neutralstellung alle Räder die gleiche Lenkstellung einnehmen müssen, entsteht so die rationelle Möglichkeit einer laufenden Kontrolle der Lenkung. Wird eine Abweichung eines oder mehrerer der Lenkzylinder oder der damit verbundenen Lenkanlagenteile festgestellt, kann durch eine entsprechende Ansteuerung der Hydraulikmittelversorgungseinrichtung den zugehörigen hydraulischen Verbindungsleitungen oder -Systemen Hydraulikmittel zugefördert oder auch abgezogen und damit eine Lenkkorrektur vorgenommen und eventuelle Leckagen u. dgl. ausgeglichen werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise an Hand eines Anlagenschemas näher veranschaulicht.
Ein vierachsiger Kraftwagen 1 mit zwei vorderen Achsen A, B und zwei hinteren Achsen C, D besitzt eine hydraulische Allradlenkung, deren Lenkanlage 2 jeweils für die Räder 3 einer Achse A, B, C, D ein Lenkgestänge 4 und zur Betätigung dieser Lenkgestänge 4 für jede Achse A, B, C, D einen Lenkzylinder 5,6, 7,8 aufweist. Die Lenkzylinder 5,6, 7.8 sind doppeltwirkend und werden in Abhängigkeit von der Steuerbewegung einer lenkradbestückten Steuersäule 9 über ein hydrostatisches Lenkgetriebe 10 unmittelbar oder mittelbar druckbeaufschlagt.
Der der vordersten Achse A zugeordnete Lenkzylinder 5 dient als vorderer Hauptzylinder und der der hintersten Achse D zugeordnete Lenkzylinder 8 dient als hinterer Hauptzylinder, welche Hauptzylinder mit ihren einen Zylinderräumen 51,82 über Beaufschlagungsleitungen 11,12 am Lenkgetriebe 10 angeschlossen sind und über dieses mit einer nur angedeuteten Hydraulikanlage 13 in Verbindung stehen Die jeweils anderen Zylinderräume 52,81 der Hauptzylinder 5,8 sind über eine Verbindungsleitung 14 aneinander angeschlossen, so dass durch die Druckbeaufschlagung des einen Hauptzylinders und die damit verdrängte Hydraulikmittelmenge aus diesem Hydraulikzylinder der andere Hauptzylinder im gewünschten Lenksinne zwangsweise mitverstellt wird.
Zur Betätigung der jeweils als Nebenzylinder dienenden Lenkzylinder 6,7 sind an den als Hauptzylinder dienenden Lenkzylindem 5, 8 Betätigungszylinder 15,16 mechanisch gekoppelt, welche Betätigungszylinder 15.16 mittels Verbindungsleitungen 17, 18 ; 19,20 hydraulisch an den Lenkzylindem 6,7 angeschlossen sind. Damit werden diese Lenkzylinder 6,7 zusammen mit den Lenkzylindem 5,8 mitbewegt und es kommt zu einer einwandfreien Allradlenkung.
Die Lenkzylinder und Betätigungszylinder bestehen jeweils aus Kolbentrieben T mit einer fahrzeugfesten Kolbenstange S und einem auf dieser Kolbenstange schwimmend angeordneten Zylinder Z, der durch einen mittigen Kolben K der Kolbenstange in zwei Zylinderraume unterteilt wird. Der Zylinder Z weist Mitnehmer M zur Betätigung der Lenkgestänge 4 oder zur mechanischen Kopplung zweier Zylinder Z auf.
Zur Überwachung der Lenkanlage 2 gibt es einen Rechner 21 sowie für jeden Lenkzylinder bzw. einen mit dem Lenkzylinder mitbewegten Gestängeteil einen Positionsgeber 22 und einen
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Drucksensor 23 für die Beaufschlagungsleitungen 11, 12 so dass die jeweiligen Istlagen bzw Istdrücke der Lenkzylinder 5,6, 7,8 bzw Beaufschlagungsleitungen 11,12 für die Neutralstellung der Räder 3 dem Rechner 21 eingelesen werden können.
Der Rechner vergleicht diese Istwerte mit eingegebenen Sollwerten und steuert in Abhängigkeit von einem Abweichen der Ist- von den Sollwerten eine mit der Hydraulikanlage kombinierte Hydraulikmittelversorgungseinrichtung 13 und dieser zugehörende Schaltventile 24, 25, 26 im Sinne einer Hydraulikmitteizu-oder-abfuhr für die Verbindungsleitungen 17,18, 19,20 an, wodurch beispielsweise Fehlstellungen der Lenkzylinder durch Lecköl u. dgl. vermieden werden.
Damit ergibt sich eine funktionssichere und wirkungsvolle Allradlenkung mittels der hydraulischen Lenkanlage 2, wobei eine Steuerbewegung durch eine Lenkraddrehung im Uhrzeigersinn ein Verstellen des Lenkgetriebes 10 bewirkt, das die Beaufschlagungsleitung 11 des vorderen Lenkzylinders 5 mit der Druckleitung 27 der Hydraulikanlage und die Beaufschlagungsleitung 12 des hinteren Lenkzylinders 8 mit der Rückleitung 28 der Hydraulikanlage verbindet, so dass das Lenkgestänge 4 die Räder 3 für die vordere Achse A nach rechts und die Räder 3 der hinteren Achse D nach links einschlagen, und zwar in einer durch die Steuerbewegung vorgegebenen Stärke, wobei die Verbindungsleitung 14 für einen Hydraulikmittelausgleich zwischen vorderem und hinterem Lenkzylinder 5,8 sorgt.
Gleichzeitig mit der Lenkgestängeverstellung werden über die Lenkzylinder 5,8 die Betätigungszylinder 15,16 mitbewegt, so dass über diese und die Verbindungsleitungen 17. 18 ; 19,20 auch die Lenkzylinder 6,7 für die Räder 3 der Achsen B und C im Sinne der zugeordneten Hauptzylinder verstellt werden und sich ein der Kurvengeometrie entsprechendes Lenkverstellen der Räder 3 des Kraftwagens 1 ergibt. Zur Kontrolle der Lenkbewegungen wird über die Positionsgeber 22 jeweils die Neutralstellung der Lenkgestänge 4 bzw. der zugehörenden Lenkzylinder 5,6, 7,8 überprüft, die in dieser Neutralstellung jeweils die gleiche Geradeausposition einnehmen müssen.
Wird eine Abweichung festgestellt und dem Rechner 21 eingegeben, kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Zylinderbewegung, die durch die Druckgeber 23 in den Beaufschlagungsleitungen erfassbar ist, die Fehlstellung über den Rechner 21 korrigiert werden, der dazu die entsprechenden Schaltventile 24,25, 26 ansteuert, um den Hydraulikmitteldruck in den Hydrauliksystemen der Lenkzylinder zu erhöhen bzw. zu reduzieren und damit die Lenkposition zu justieren.
Patentansprüche :
1. Kraftwagen mit hydraulischer Allradlenkung, dessen Lenkanlage zum Betätigen des
Lenkgestänges der Räder einer Achse einen doppeltwirkenden, über ein hydrostatisches
Lenkgetriebe in Abhängigkeit von der Steuerbewegung einer Steuersäule od. dgl. druck- beaufschlagbaren Lenkzylinder aufweist, wobei jeder Achse ein Lenkzylinder zugeordnet ist und der Lenkzylinder einer vorderen Achse, der vordere Hauptzylinder, und der
Lenkzylinder einer hinteren Achse, der hintere Hauptzylinder, mit jeweils einem ihrer Zylinderräume Ober Beaufschlagungsleitungen gegengleich an das Lenkgetriebe und mit ihren jeweils anderen Zylinderräumen über eine Verbindungsleitung aneinander angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehr als zwei Achsen (A, B, C, D) die Lenkzylinder (6, 7)
der zusätzlichen vorderen und/oder hinteren Achsen (B. C) als
Nebenzylinder über die zugehörigen als vordere und/oder hintere Hauptzylinder dienenden Lenkzylinder (5,8) druckbeaufschlagbar sind.