DE102004061077B4 - Hydraulische Lenkeinrichtung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine hydraulische Lenkeinrichtung mit einer Versorgungsanschlußanordnung, die zumindest einen Hochdruckanschluß und einen Niederdruckanschluß aufweist, einer Arbeitsanschlußanordnung, die mindestens zwei Arbeitsanschlüsse aufweist, einer von einem Lenkgeber betätigbaren Lenkeinheit, die einen ersten Lastfühlanschluß aufweist, und einem Lenkventil, das einen zweiten Lastfühlanschluß aufweist, wobei die Lenkeinheit und das Lenkventil parallel zueinander zwischen der Versorgungsanschlußanordnung und der Arbeitsanschlußanordnung angeordnet sind.
- Eine derartige Lenkeinrichtung ist beispielsweise aus
DE 102 57 130 A1 bekannt. Die Lenkeinheit und das Lenkventil können zusammen auf einen Lenkmotor einwirken. Dies hat den Vorteil, daß die Lenkeinrichtung, die üblicherweise mit einem Meßmotor versehen ist, kleiner ausgebildet sein kann. Der Meßmotor, der bei Ausbleiben eines Versorgungsdrucks dazu dient, den Lenkmotor zu betätigen, kann dann mit einem geringeren Kraftaufwand betätigt werden. - Eine ähnliche Ausgestaltung einer Lenkeinrichtung ist aus
EP 1 447 307 A2 bekannt. Auch dort kann der Lenkmotor entweder von der Lenkeinheit oder von dem Lenkventil oder von beiden zusammen betätigt werden. - Wenn man nun eine derartige Lenkeinrichtung in einem Fahrzeug verwendet, das zusätzlich noch weitere hydraulische Verbraucher aufweist, beispielsweise eine Arbeitshydraulik, dann ist es schwierig, die "richtige" Versorgung der Lenkeinrichtung sicherzustellen. Dies führt unter Umständen zu einem etwas problematischen Lenkverhalten.
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DE 100 11 016 A1 zeigt eine hydraulische Lenkeinrichtung zur Notlenkung mit einem Lenkhandrad. Diese Lenkeinrichtung weist eine Versorgungsanschlussanordnung mit einem Hochdruckanschluss auf, dem ein Prioritätsventil vorgeschaltet ist. Zwischen dem Hochdruckanschluss und den Arbeitsanschlüssen, an die ein Lenkmotor angeschlossen ist, sind eine Lenkeinheit, die von einem Lenkgeber betätigt wird, und ein Lenkventil parallel geschaltet. Das Prioritätsventil weist einen Steuereingang auf, der über eine Drossel mit dem Prioritätsausgang verbunden ist. Dieser Steuereingang ist in der Neutralstellung des Lenkventils mit einem Niederdruckanschluss verbunden. -
DE 101 28 351 A1 beschreibt ein weiteres hydraulisches Lenksystem mit einer Versorgungsanschlussanordnung, die einen Hochdruckanschluss und einen Niederdruckanschluss aufweist, mit einer Arbeitsanschlussanordnung, die zwei Arbeitsanschlüsse aufweist, mit einer Lenkeinheit, die von einem Lenkgeber betätigbar ist und einen ersten Lastfühlanschluss aufweist, wobei in einer Seite zwischen Prioritätsventil, das dem Hochdruckanschluss vorgeschaltet ist, und dem Hochdruckanschluss ein zweiter Lastfühlanschluss vorgesehen ist. Das Prioritätsventil wird unter anderem vom Druck am ersten Lastfühlanschluss gesteuert. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gutes Lenkverhalten sicherzustellen.
- Diese Aufgabe wird bei einer hydraulischen Lenkeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß dem Hochdruckanschluß ein Prioritätsventil vorgeschaltet ist, das einen dritten Lastfühlanschluß aufweist, der mit dem ersten Lastfühlanschluß über eine Leitung verbunden ist, in der ein vom zweiten Lastfühlanschluß betätigbares Steuerventil angeordnet ist.
- Mit einer derartigen Ausgestaltung sorgt man zunächst einmal dafür, daß die Lenkeinrichtung insgesamt über das Prioritätsventil mit dem notwendigen Druck versorgt wird. Das Prioritätsventil weist einen Prioritätsaus gang auf, der mit dem Hochdruckanschluß der Lenkeinrichtung verbunden ist. Der Prioritätsausgang ist der Ausgang, der mit einer höheren Priorität mit Hydraulikflüssigkeit unter Druck versorgt wird. Die Arbeitshydraulik hingegen ist an einem Ausgang angeordnet, der mit niedrigerer Priorität mit Hydraulikflüssigkeit versorgt wird. Das Prioritätsventil weist zu diesem Zweck vielfach einen Schieber auf, der einem Steuerdruck ausgesetzt ist. Dieser Steuerdruck entspricht beispielsweise dem Druck am dritten Lastfühlanschluß. Wenn man nun den ersten Lastfühlanschluß, d.h. den Lastfühlanschluß an der Lenkeinheit, mit dem dritten Lastfühlanschluß, d.h. dem Lastfühlanschluß am Prioritätsventil, verbindet, dann bekommt das Prioritätsventil eine Information über den Belastungszustand an der Lenkeinheit. Wenn man nun in diese Verbindung ein Steuerventil einbaut, das über den Druck am zweiten Lastfühlanschluß, also am Lastfühlanschluß des Lenkventils, gesteuert wird, dann kann man auch eine Information über den Druck am Lastfühlanschluß des Lenkventils dem Prioritätsventil mitteilen. Wenn also das Lenkventil betätigt wird, dann erhöht sich ebenfalls der Druck am dritten Lastfühlanschluß, so daß auch in diesem Fall das Prioritätsventil entsprechend betätigt werden kann.
- Vorzugsweise bildet das Steuerventil eine Drossel, deren Widerstand durch den Druck am zweiten Lastfühlanschluß veränderbar ist. Dies ist eine relativ einfache Maßnahme, um dem Prioritätsventil eine Belastungsänderung am Lenkventil mitzuteilen. Es ist kein Einspeisen von Hydraulikflüssigkeit vom zweiten Lastfühlanschluß in die Verbindung zwischen dem ersten und dem dritten Lastfühlanschluß erforderlich.
- Vorzugsweise weist das Prioritätsventil eine Verbindung zwischen seinem Prioritätsausgang und dem dritten Lastfühlanschluß auf, in der eine Drosselanordnung angeordnet ist. Damit handelt es sich bei dem Prioritätsventil um ein "dynamisches" Prioritätsventil, das relativ schnell auf Belastungsänderungen reagieren kann. Die Drosselanordnung verhindert einen ungedrosselten Abfluß von Hydraulikflüssigkeit vom Prioritätsausgang zum Lastfühlanschluß. Sie erlaubt aber eine relativ schnelle Weitergabe von Drücken vom Prioritätsausgang an den dritten Lastfühlanschluß.
- Hierbei ist bevorzugt, daß die Drosselanordnung einen Mittelabgriff aufweist, dessen Druck auf einen Steuerschieber in eine Richtung wirkt, in der der Prioritätsausgang mit dem Druckeingang verbunden ist. Man bildet also zwischen dem Prioritätsausgang und dem dritten Lastfühlanschluß einen Druckteiler aus, so daß ein etwas höherer Druck als am dritten Lastfühlanschluß auf den Steuerschieber des Prioritätsventils wirkt. Dies verbessert die Reaktionsfähigkeit des Prioritätsventils weiter, ohne das Lastfühlsystem, das an die Lastfühlanschlüsse angeordnet ist, nennenswert zu belasten.
- Vorzugsweise steht der zweite Lastfühlanschluß über eine Blende mit dem Hochdruckanschluß in Verbindung. Damit kann man sicherstellen, daß der zweite Lastfühlanschluß immer ausreichend mit Druck versorgt wird.
- Hierbei ist bevorzugt, daß der zweite Lastfühlanschluß in der Neutralstellung des Lenkventils mit dem Niederdruckanschluß verbunden ist. Solange also das Lenkventil in der Neutralstellung steht, entspricht der Druck am zweiten Lastfühlanschluß dem Druck am Niederdruckanschluß, also in der Regel dem Tankdruck. Sobald aber das Lenkventil aus seiner Neutralstellung heraus verschoben wird, wird über die Blende sofort Druck vom Hochdruckanschluß nachgeführt, der dann zum Ansteuern des Steuerventils verwendet werden kann.
- Bevorzugterweise ist der erste Lastfühlanschluß mit einem Druckschalter verbunden, der beim Überschreiten eines vorbestimmten Drucks umschaltet. Wenn man in die Verbindung zwischen dem ersten Lastfühlanschluß und dem dritten Lastfühlanschluß mit der Steuerung durch das Steuerventil aufgrund des Drucks am zweiten Lastfühlanschluß eingreift, dann hat man einen sehr stabilen Druck in der Leitung zwischen dem Steuerventil und dem ersten Lastfühlanschluß. Man kann also sehr klar definieren, wann der Druckschalter umschaltet. Ein derartiger Druckschalter läßt sich für unterschiedliche Zwecke verwenden.
- Besonders bevorzugt ist allerdings, wenn der Druckschalter mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die das Lenkventil steuert. Wenn der Druckschalter betätigt wird, dann "weiß" die Steuereinrichtung, daß an der Lenkeinheit ein erhöhter Druckbedarf ansteht. Die Steuereinrichtung kann dann das Lenkventil in entsprechender Weise steuern.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, daß die Steuereinrichtung beim Überschreiten des vorbestimmten Drucks das Lenkventil in seine Neutralstellung steuert. Eine derartige Ausgestaltung ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn das mit der Lenkeinrichtung ausgestattete Fahrzeug ferngesteuert wird, wozu das Lenkventil verwendet wird. Wenn nun der Benutzer an der Lenkeinheit angreift, beispielsweise über das Lenkhandrad oder eine andere Lenkhandhabe, dann soll die Lenkeinheit offensichtlich Priorität bei der Lenkung des Fahrzeugs haben. Es wird daher die Steuerung durch das Lenkventil ausgesetzt.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt:
- die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Lenkeinrichtung.
- Eine Lenkeinrichtung
1 ist als vollhydraulische Lenkung ausgebildet, es besteht keine mechanische Wirkverbindung zwischen einem Lenkhandrad2 oder einer anderen Lenkhandhabe und gelenkten Rädern3 , die von einem Lenkmotor4 verschwenkt werden können. - Eine derartige vollhydraulische Lenkeinrichtung
1 ist an sich bekannt. Sie weist eine Versorgungsanschlußanordnung mit einem Hochdruckanschluß P und einem Niederdruckanschluß T auf. Ferner weist sie eine Arbeitsanschlußanordnung mit zwei Arbeitsanschlüssen L, R auf, an die der Lenkmotor4 angeschlossen ist. - Der Lenkmotor
4 wird über ein Richtungsventil5 , das mit Hilfe des Lenkhandrads2 betätigbar ist, mit Hydraulikflüssigkeit unter Druck versorgt. Das Richtungsventil5 besteht in an sich bekannter Weise aus zwei Schiebern, die durch einen Meßmotor6 , durch den die dem Lenkmotor zugeführte hydraulische Flüssigkeit fließt, wieder in eine Neutralstellung verstellt werden, wenn ein dem Ausschlag des Lenkhandrades2 entsprechender Einschlagwinkel der Räder3 erreicht worden ist. Das Richtungsventil5 und der Meßmotor6 bilden wesentliche Bestandteile einer Lenkeinheit7 . - Ferner ist ein Lenkventil
8 vorgesehen, das als Proportionalventil ausgebildet ist. Das Lenkventil8 ist parallel zur Lenkeinheit7 zwischen der Versorgungsanschlußanordnung P, T und der Arbeitsanschlußanordnung L, R angeordnet. Das Lenkventil8 weist einen hilfskraftbetätigten Antrieb9 auf, beispielsweise einen Elektromagneten, der von einer Steuereinrichtung10 betätigbar ist. Die Steuereinrichtung10 kann in nicht näher dargestellter Weise an einen Befehlsgeber angeschlossen sein, beispielsweise einen Steuerknüppel oder "joy-stick". Sie kann aber auch mit einem Sensor an der Welle11 des Lenkhandrades2 und mit einem nicht näher dargestellten Lenkwinkelsensor am Lenkmotor4 verbunden sein, um beispielsweise die Lenkeinheit7 bei der Lenkung der Räder zu unterstützen. - Vor dem Hochdruckeingang P der Lenkeinrichtung
1 ist ein Prioritätsventil12 angeordnet, das einen Prioritätsausgang CF aufweist, der bei einem entsprechenden Bedarf die Lenkeinrichtung1 mit höherer Priorität mit Hydraulikflüssigkeit unter Druck von einem Eingang20 des Prioritätsventils12 versorgt. Ferner weist das Prioritätsventil12 einen Ausgang EF auf, der mit einer nur schematisch dargestellten Arbeitshydraulik13 verbunden ist. Der Ausgang EF wird mit einer geringeren Priorität mit Hydrauliköl unter Druck versorgt, also nur dann, wenn die Lenkeinrichtung1 keinen entsprechenden Bedarf hat. - Die Lenkeinheit
7 weist einen ersten Lastfühlanschluß LS1 auf, der in der Neutralstellung des Richtungsventils5 mit dem Niederdruckanschluß T verbunden ist. - Das Richtungsventil
8 weist einen zweiten Lastfühlanschluß LS2 auf, der über eine Blende14 mit dem Hochdruckanschluß P verbunden ist. In manchen Fällen ist die Blende14 entbehrlich. Dann erhält man ein "statisches" Lenkventil. In der Neutralstellung des Lenkventils8 ist der zweite Lastfühlanschluß LS2 über Rückschlagventile15 , die im Schieber16 des Lenkventils8 angeordnet sind, mit dem Niederdruckanschluß T verbunden. In der Neutralstellung der Lenkeinheit7 , also in der Neutralstellung des Lenkventils5 , herrscht am ersten Lastfühlanschluß LS1 der Druck am Niederdruckanschluß, also in der Regel Tankdruck. Entsprechend herrscht in der Neutralstellung des Lenkventils8 am zweiten Lastfühlanschluß LS2 ebenfalls der Druck am Niederdruckanschluß T. - Das Prioritätsventil
12 ist mit einem dritten Lastfühlanschluß LS3 versehen. Der dritte Lastfühlanschluß LS3 steht über eine Drosselanordnung aus zwei Drosseln17 ,18 mit einem Mittelabgriff19 mit dem Prioritätsausgang CF des Prioritätsventils12 in Verbindung. - Das Prioritätsventil
12 weist einen Schieber20 auf, der an einer Stirnseite über eine Drossel21 mit dem Prioritätsausgang CF verbunden ist. Auf die entgegengesetzte Stirnseite des Schiebers20 wirkt der Druck am Mittelabgriff19 zwischen den beiden Drosseln17 ,18 . Zusätzlich wirkt in die Richtung dieses Drucks eine Feder22 , die den Schieber20 so positioniert, daß er den Druckeingang P0 des Prioritätsventils12 mit dem Prioritätsausgang CF verbindet. - Der dritte Lastfühlanschluß LS3 ist mit dem ersten Lastfühlanschluß LS1 über eine Leitung
23 verbunden. In dieser Leitung23 ist ein Steuerventil24 angeordnet, das einen Steuereingang25 aufweist, der mit dem zweiten Lastfühlanschluß LS2 verbunden ist. Bei dem Steuerventil24 kann es sich um ein Ventil handeln, dessen prinzipieller Aufbau vom Ventil PVFC der Sauer-Danfoss ApS, Nordborg, Dänemark, bekannt ist. Dieses Ventil drosselt den Querschnitt der Leitung23 mehr oder weniger, in Abhängigkeit von der Stellung seines Schiebers. - Das Steuerventil
24 wird über eine Feder26 in Schließ- oder Drosselstellung vorgespannt, über eine Steuerleitung27 , die mit dem dritten Lastfühlanschluß LS3 verbunden ist, jedoch in Öffnungsrichtung belastet. - Das Steuerventil
24 und das Lenkventil8 sind in einer bevorzugten Ausgestaltung zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt, d.h. sie haben beispielsweise das gleiche Gehäuse. - Ein Überdruckventil
28 in der Leitung23 dient dazu, übermäßig hohe Drücke des dritten Lastfühlanschluß LS3 abzuleiten. - Mit dem ersten Lastfühlanschluß LS1 ist ein Druckschalter
29 verbunden, der seinerseits mit der Steuereinrichtung10 verbunden ist. Der Druckschalter29 schließt bei Überschreiten eines vorbestimmten Drucks am ersten Lastfühlanschluß LS1. Dies kann beispielsweise dafür ausgenutzt werden, um das Lenkventil8 in die dargestellte Neutralstellung zu bewegen, wenn der Druck am ersten Lastfühlanschluß LS1 die vorbestimmte Schwelle überschreitet. - Es ist auch möglich, daß das Steuerventil
24 ganz schließt. In diesem Fall ist allerdings der Druckschalter nicht wirksam. - Die Lenkeinrichtung
1 arbeitet wie folgt:
In der dargestellten Neutralstellung der Lenkeinheit7 ist der erste Lastfühlanschluß LS1, wie dargestellt, mit dem Niederdruckanschluß T verbunden. Dementsprechend fließt über den Prioritätsausgang CF und den dritten Lastfühlanschluß LS3 des Prioritätsventils12 laufend eine gewisse kleine Flüssigkeitsmenge vom Druckeingang P0 des Prioritätsventils12 zum Tank ab. Aufgrund des Drucks in der Steuerleitung27 ist das Steuerventil24 geöffnet, so daß am ersten Lastfühlanschluß LS1 und am dritten Lastfühlanschluß LS3 praktisch die gleichen Drücke herrschen. Lastfühldrücke von der Arbeitshydraulik13 sind über ein Wechselventil30 von der Leitung23 entkoppelt. - Wenn nun die Lenkeinheit
7 betätigt wird, dann steigt der Druck am ersten Lastfühlanschluß LS1 an, so daß der Schieber20 des Prioritätsventils12 auf jeden Fall in die dargestellte Prioritätsstellung verschoben wird, in der der Prioritätsausgang CF bevorzugt mit Druckflüssigkeit versorgt wird. - Wenn nun das Lenkventil
8 betätigt wird, dann steigt der Druck am Lastfühlanschluß LS2 an. Dies führt dazu, daß das Steuerventil24 zunehmend die Verbindung zwischen dem dritten Lastfühlanschluß LS3 und dem ersten Lastfühlanschluß LS1 drosselt, so daß die Flüssigkeit, die vom dritten Lastfühlanschluß LS3 zum ersten Lastfühlanschluß LS1 fließen möchte, im Steuerventil24 gedrosselt wird. Dies führt zu einer entsprechenden Druckerhöhung am dritten Lastfühlanschluß LS3, die ebenfalls bewirkt, daß der Schieber20 des Prioritätsventils12 in die dargestellte Prioritätsstellung verschoben oder dort gehalten wird. Auch bei der Betätigung des Lenkventils8 ist es also auf einfache Weise möglich, den notwendigen Arbeitsdruck am Hochdruckanschluß P vom Prioritätsventil12 zu erhalten. - Wenn man die Lenkeinrichtung
1 nun so eingestellt hat, daß das Fahrzeug auch alleine über das Lenkventil8 gelenkt werden kann, beispielsweise durch eine Fernsteuerung, ein Benutzer aber in die Lenkung per Hand eingreifen will, in dem er die Lenkeinheit7 betätigt, dann ergibt sich folgender Zustand:
Die Verbindung zwischen dem dritten Lastfühlanschluß LS3 und dem ersten Lastfühlanschluß LS1 ist durch das Steuerventil24 gedrosselt, aber nicht unterbrochen. Dementsprechend fließt nach wie vor ein kleiner Flüssigkeitsstrom zum ersten Lastfühlanschluß LS1 und über das Richtungsventil5 zum Niederdruckanschluß T ab. Wenn nun das Lenkventil5 bewegt wird, dann wird die Verbindung zwischen dem Lastfühlanschluß LS1 und dem Niederdruckanschluß T unterbrochen und der Druck am ersten Lastfühlanschluß LS1 steigt an. Dieser Druckanstieg wird vom Druckschalter29 erfaßt, der dann umschaltet und dies der Steuereinrichtung10 mitteilt. Die Steuereinrichtung10 ist dann in der Lage, das Steuerventil8 in die dargestellte Neutralstellung zurückzubewegen. - Bei der Lenkeinrichtung
1 benötigt man kein internes Wechselventil, das die Lastfühldrücke von der Lenkeinheit7 oder dem Lenkventil8 jeweils weiterleitet. Auch benötigt man keine zusätzlichen Blenden oder Drosseln, wenn man von der Blende14 absieht. Die Lenkeinrichtung1 ist also relativ einfach aufgebaut.
Claims (9)
- Hydraulische Lenkeinrichtung mit einer Versorgungsanschlußanordnung, die zumindest einen Hochdruckanschluß und einen Niederdruckanschluß aufweist, einer Arbeitsanschlußanordnung, die mindestens zwei Arbeitsanschlüsse aufweist, einer von einem Lenkgeber betätigbaren Lenkeinheit, die einen ersten Lastfühlanschluß aufweist, und einem Lenkventil, das einen zweiten Lastfühlanschluß aufweist, wobei die Lenkeinheit und das Lenkventil parallel zueinander zwischen der Versorgungsanschlußanordnung und der Arbeitsanschlußanordnung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hochdruckanschluß (P) ein Prioritätsventil (
12 ) vorgeschaltet ist, das einen dritten Lastfühlanschluß (LS3) aufweist, der mit dem ersten Lastfühlanschluß (LS1) über eine Leitung (23 ) verbunden ist, in der ein vom zweiten Lastfühlanschluß (LS2) betätigbares Steuerventil (24 ) angeordnet ist. - Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (
24 ) eine Drossel bildet, deren Widerstand durch den Druck am zweiten Lastfühlanschluß (LS2) veränderbar ist. - Lenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Prioritätsventil (
12 ) eine Verbindung zwischen seinem Prioritätsausgang (CF) und dem dritten Lastfühlanschluß (LS3) aufweist, in der eine Drosselanordnung (17 ,18 ) angeordnet ist. - Lenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselanordnung (
17 ,18 ) einen Mittelabgriff (19 ) aufweist, dessen Druck auf einen Steuerschieber (20 ) in eine Richtung wirkt, in der der Prioritätsausgang (CF) mit dem Druckeingang (P0) verbunden ist. - Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Lastfühlanschluß (LS2) über eine Blende (
14 ) mit dem Hochdruckanschluß (P) in Verbindung steht. - Lenkeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Lastfühlanschluß (LS2) in der Neutralstellung des Lenkventils (
8 ) mit dem Niederdruckanschluß (T) verbunden ist. - Lenkeinrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Lastfühlanschluß (LS1) mit einem Druckschalter (
29 ) verbunden ist, der beim Überschreiten eines vorbestimmten Drucks umschaltet. - Lenkeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschalter (
29 ) mit einer Steuereinrichtung (10 ) verbunden ist, die das Lenkventil (8 ) steuert. - Lenkeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (
10 ) beim Überschreiten des vorbestimmten Drucks das Lenkventil (8 ) in seine Neutralstellung steuert.
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