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Die
Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Lenkung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Elektrohydraulische
Lenkungen sollen dem Bediener einer Arbeitsmaschine vornehmlich
eine Komfortsteigerung bieten oder automatische Abläufe ermöglichen.
Zu diesen Arbeitsmaschinen sind beispielsweise landwirtschaftliche
Traktoren und Radlader zu zählen.
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In
der
DE 102 57 130
A1 ist eine gattungsgemäße elektrohydraulische
Lenkung offenbart, bei der Druckmittel über ein Lenkaggregat in Abhängigkeit von
einem über
ein Bedienelement, beispielsweise ein Lenkrad oder einen Joystick
eingestellten Lenkeinschlag zu einem Lenkmotor gefördert wird.
Der Grundaufbau eines derartigen Lenkaggregats, auch Orbitrol genannt,
ist beispielsweise in dem von der Anmelderin veröffentlichten Datenblatt RD
14 365/07.03 offenbart. Ein derartiges Lenkaggregat besteht im wesentlichen
aus einem handbetätigten
Servoventil in Drehschieberbauart, einem nach dem Gerotorprinzip
arbeitenden Rotorsatz (Dosierpumpe) und den für den hydraulischen Lenkkreislauf
erforderlichen Ventilen. Zur Lenkmengenverstärkung wird parallel zudem über das
Lenkaggregat zum Lenkmotor geförderten
Druckmittelvolumenstrom über
ein Lenkventil ein zusätzlicher
Druckmittelvolumenstrom in den Lenkmotor eingespeist. Eine derartige
elektrohydraulische Lenkung ermöglicht
beispielsweise bei Traktoren eine Fahrgassenführung, bei der die Steuerung über externe
Signale, beispielsweise Positionssignale eines GPS erfolgt, wobei
die Lenkmenge alleine über
das Lenkventil eingestellt wird. Bei einer sogenannten Verstär kerlenkung
wird zusätzlich
zum über
das Lenkaggregat geförderten
Druckmittelvolumenstrom über
das Lenkventil eine definierte Zusatzdruckmittelmenge zum Lenkmotor
gefördert,
so dass sich für
einen bestimmten Lenkwinkel an den Rädern der Arbeitsmaschine eine
Reduktion der notwendigen Lenkradumdrehungen ergibt. Realisierbar
ist auch eine Komfortlenkung, bei der zusätzlich zum Lenkrad weitere
Bedienelemente, beispielsweise ein Joystick oder Potentiometer dem
Bediener das Lenken der Arbeitsmaschine erleichtern.
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Da
diese Arbeitsmaschinen vermehrt auch am öffentlichen Verkehr teilnehmen
bzw. ihre zulässigen
Fahrgeschwindigkeiten immer größer werden,
ist besonderes Augenmerk auf eine sichere Funktion der elektrohydraulischen
Lenkung zu richten.
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So
kann es beim Ausfall des Lenkventils – beispielsweise aufgrund eines
Kolbenklemmers – vorkommen,
dass dessen Regelkolben nicht mehr in seine Neutralstellung (Sperrposition)
zurückgehen kann.
In diesem Fall wird, obwohl der Bediener das Bedienelement in Richtung
einer Verringerung des Lenkeinschlags betätigt hat, über das Proportionalventil
weiter eine zusätzliche
Druckmittelmenge zum Lenkmotor gefördert, so dass der Bediener
keine oder eine sehr eingeschränkte
Möglichkeit
zum Gegenlenken hat – die
Arbeitsmaschine wird unbeherrschbar. Es ist zwar möglich, über die
beim Stand der Technik vorhandene Wegüberwachung des Lenkventils
die Fehlfunktion anzuzeigen, vom Bediener können jedoch aktiv keine Gegenmaßnahmen getroffen
werden, um den Lenkeinschlag zurückzunehmen.
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Dem
gegenüber
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Betriebssicherheit
einer elektrohydraulischen Lenkung zu erhöhen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine elektrohydraulische Lenkung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist die
elektrohydraulische Lenkung mit einen über ein Bedienelement ansteuerbaren
Lenkaggregat zur Druckmittelversorgung eines Lenkmotors ausgeführt. Dieser
ist über
einen Zusatzdruckmittelströmungspfad über ein
Lenkventil mit einer Zusatzdruckmittelmenge versorgbar. Dabei ist
erfindungsgemäß in diesem
Zusatzdruckmittelströmungspfad
ein Sperrventil angeordnet, das in eine Sperrstellung bringbar ist,
um den Zusatzdruckmittelströmungspfad
zum Lenkmotor zu sperren. Dieses Sperrventil ermöglicht es, im Fall einer Störung, beispielsweise
eines Kolbenklemmers des Lenkventils den Zusatzdruckmittelströmungspfad
zu sperren, so dass dem Bediener die Möglichkeit verbleibt, den Lenkeinschlag
manuell über
das Lenkaggregat zu korrigieren. Dadurch bleibt die Arbeitsmaschine
auch beim Ausfall des Lenkventils beherrschbar.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
es bevorzugt, wenn dem Bedienelement zumindest ein Sensor zur Erfassung
des eingestellten Sollwerts zugeordnet ist, wobei die Ansteuerung
des Lenkventils und des Sperrventils in Abhängigkeit von diesem Sollwert über ein
Steuergerät
erfolgt. Die Einstellung des im Zusatzdruckmittelströmungspfad
angeordneten Lenkventils und des Sperrventils kann somit in Abhängigkeit
von dem am Bedienelement eingestellten Sollwert erfolgen (Verstärkerlenkung).
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Es
wird besonders bevorzugt, wenn diese beiden Ventile mit Aufnehmern
zur Erfassung der jeweiligen Ventilstellung ausgeführt sind.
Die Steuereinheit ist so ausgelegt, dass bei Ausfall oder Fehlfunktion
eines der Ventile das jeweils andere Ventil in eine Sperrstellung
ver stellbar ist. D. h., in dem Fall, in dem sich das Sperrventil
nicht seine vorbestimmte Position einstellt, wird das Lenkventil
in eine Sperrstellung verstellt. Umgekehrt wird dann, wenn das Lenkventil
nicht seine Sollposition einnimmt, das Sperrventil in seine Sperrstellung
gebracht, um den Zusatzdruckmittelströmungspfad zum Lenkmotor abzusperren.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
hat das Lenkventil entsprechend eine Sperrstellung. Es ist des Weiteren
in erste Arbeitspositionen verstellbar, in denen ein erster Arbeitsanschluss
des Lenkmotors mit einer Druckmittelquelle verbunden ist. Des Weiteren
ist es in zweite Arbeitspositionen verstellbar in denen ein zweiter
Arbeitsanschluss des Lenkmotors mit der Druckmittelquelle verbunden
ist.
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Das
Sperrventil wird vorzugsweise als Schaltventil ausgeführt.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist das Sperrventil als 2/4-Wegeschaltventil ausgeführt, das
in seiner Sperrstellung den Zusatzdruckmittelströmungspfad zwischen der Druckmittelquelle
und dem Lenkmotor und zwischen einer Druckmittelsenke und dem Lenkmotor
absperrt und in seiner Schaltposition diesen Druckmittelströmungspfad öffnet.
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Dabei
wird es bevorzugt, wenn das Lenkventil in den ersten Arbeitspositionen
den zweiten Arbeitsanschluss mit der Druckmittelsenke und in den zweiten
Arbeitspositionen den ersten Arbeitsanschluss mit der Druckmittelsenke
verbindet. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird die Zusatzdruckmittelmenge von der Druckmittelquelle zum Lenkmotor und
von diesem zurück
zur Druckmittelsenke über das
Lenkventil und das Sperrventil geführt.
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Dabei
ist es besonders bevorzugt, wenn das Sperrventil im Druckmittelströmungspfad
zwischen dem Lenkventil und dem Lenkmotor angeordnet ist.
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Bei
einer alternativen Lösung
wird über
das Sperrventil und das Lenkventil lediglich der Zusatzdruckmittelstrom
von der Druckmittelquelle zum Lenkmotor geführt, während der Ablauf des Druckmittels über das
Lenkaggregat erfolgt. In diesem Fall können das Sperrventil und das
Lenkventil einfacher als beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel
ausgeführt
sein.
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In
dem Fall, in dem keine Leckage über
dem elektrohydraulischen Teil der Lenkung zulässig ist, kann das Schaltventil
als Sitzventil ausgeführt
sein.
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Der
Aufbau der elektrohydraulischen Lenkung ist besonders einfach, wenn
der dem Sperrventil zugeordnete Aufnehmer ein Endlagenschalter und/oder
der dem stetig verstellbaren Lenkventil zugeordnete Aufnehmer ein
Wegaufnehmer ist, so dass der Ausfall des Sperrventils oder des
Lenkventils zuverlässig
erkennbar ist. Dabei kann nicht nur die Position des Lenkventils
sondern auch dessen Stellgeschwindigkeit überwacht werden, um beispielsweise eine
Störung
des Lenkventils frühzeitig
zu erkennen.
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Die
korrekte Einstellung des Lenkventils kann bei einer Lösung auch
durch Messung des Ist-Zusatzdruckmittelvolumenstroms und durch Vergleich
dieses Istwertes mit einem Sollwert erfasst werden.
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Als
Druckmittelquelle zur Versorgung des Lenkaggregats und/oder zur
Bereitstellung der Zusatzdruckmittel menge kann eine Konstantpumpe oder
eine Verstellpumpe verwendet werden.
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Sonstige
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer
Unteransprüche.
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher. erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Schaltschema eines ersten Ausführungsbeispiels
einer elektrohydraulischen Lenkung und
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2 ein
Schaltschema eines weiteren, vereinfachten Ausführungsbeispiels.
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1 zeigt
ein Schaltschema eines ersten Ausführungsbeispiels einer elektrohydraulischen Lenkung 1.
Diese besteht im Wesentlichen aus einem über ein Bedienelement, beispielsweise
ein Lenkrad 2 betätigbaren
Lenkaggregat 4, über
das ein Lenkmotor, beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein als Gleichgangzylinder
ausgeführter
Lenkzylinder 6, mit einer Lenkmenge versorgbar ist, um
einen Lenkeinschlag einer Arbeitsmaschine, beispielsweise eines
Radladers einzustellen. Das Lenkaggregat 4 besteht im Wesentlichen
aus einem Rotorsatz (Dosierpumpe) und einem handbetätigten Servoventil
in Drehschieberbauart. Derartige Lenkaggregate (Orbitrol) sind in
dem eingangs genannten Datenblatt RD 14 365/57.03 ausführlich beschrieben,
so dass auf eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus des handbetätigten Servoventils
und der Dosierpumpe, die nach dem Gerotorprinzip arbeitet verzichtet
werden kann. Die Baugröße der Dosierpumpe
ist beispielsweise so gewählt,
dass mit 3 bis 5 Lenkradumdrehungen vom Anschlag zum Anschlag der
Lenkung gelenkt werden kann. Bei dem in 1 dargestellten
Schaltbild sind das handbetätigte
Servoventil und die Dosierpumpe durch das kreisförmige Symbol 8 für ein Orbitrol
angedeutet. Das Lenkaggregat 1 hat einen Druckanschluss
P und einen Tankanschluss T, die an eine Druckmittelquelle, beispielsweise
eine Konstant- oder Verstellpumpe bzw. eine Druckmittelsenke, vorzugsweise
einen Tank angeschlossen sind. Die beiden Arbeitsanschlüsse L' und R' der Einheit aus
Dosierpumpe und Servoventil 8 sind über Arbeitskanäle 10, 12 und
Steueranschlüsse
L, R des Lenkaggregat 4 sowie Arbeitsleitungen 14, 16 mit Ringräumen 18 bzw. 20 des
Lenkzylinders 6 verbunden, so dass bei Betätigung des
mechanisch mit der Dosierpumpe verbundenen Lenkrads 2 in
Abhängigkeit
von dessen Drehrichtung Druckmittel in den Ringraum 18 oder 20 gefördert und
entsprechend Druckmittel aus dem anderen Ringraum 20 bzw. 18 zum Tank
T hin abströmt.
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Zwischen
den beiden Arbeitsleitungen 10, 12 sind in bekannter
Weise zwei Nachsaugventile 22, 24 sowie zwei Druckbegrenzungsventile 25, 27 angeordnet,
wobei der Ausgang der beiden Druckbegrenzungsventile 25, 27 und
der Eingang der beiden Nachsaugventile 22, 24 über eine
Tankleitung 26 mit dem Tankanschluss T verbunden sind. Über die
beiden Druckbegrenzungsventile 25, 27 (auch Schockventile
genannt) werden die beiden Anschlüsse L, R zum Lenkzylinder 6 abgesichert.
Spricht eines der Druckbegrenzungsventile 25, 27 an,
so wird das Druckmittel über
das Nachsaugventil auf der Niederdruckseite der Gegenseite zugeführt. Über die
beiden Nachsaugventile 22, 24 kann Druckmittel
aus dem Tank nachgesaugt werden.
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In
dem Fall, in dem die an den Anschluss P angeschlossene Pumpe ausfällt, arbeitet
das Lenkaggregat 4 als über
das Lenkrad 2 betätigte
Handpumpe, so das die Arbeitsmaschine ohne Servounterstützung gelenkt
wird. Der von Hand erreichbare Druck ist dabei abhängig von
der Baugröße des Rotorbausatzes
der Dosierpumpe und der über das Lenkrad
aufbringbaren Kraft. Je kleiner der Rotorsatz ist, desto größer ist
der manuell aufbaubare Druck.
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Mit
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Funktion
einer automatischen Lenkung, einer Verstärkerlenkung oder einer Komfortlenkung
durch Einspeisung einer (zusätzlichen)
Lenkmenge, im folgenden Zusatzdruckmittelmenge genannt, ermöglicht.
Unter dem Begriff "Zusatzdruckmittelmenge" wird allgemein eine
Druckmittelmenge zur Verstellung des Lenkzylinders 6 verstanden,
wobei diese nicht notwendiger Weise zu einem Druckmittelvolumenstrostrom
des Lenkaggregats hinzugefügt
werden muss, so dass der Lenkzylinder 6 auch nur durch
die Zusatzdruckmittelmenge verstellbar ist. Diese wird über eine
Ventilanordnung, im Wesentlichen bestehend aus einem stetig verstellbaren
Lenkventil 28 und einem 4/2-Wegeschaltventil 29 eingestellt.
Das Lenkventil 28 ist mit einer elektrohydraulischen Vorsteuerung
mit zwei Vorsteuerventilen versehen, wobei jeweils ein Vorsteuerventil über einen als
Proportionalmagneten ausgebildeten Vorsteuermagneten 30, 31 verstellbar
ist. Das Lenkventil 28 ist über eine Zentrierfederanordnung 32 in
eine Grundposition vorgespannt, in der ein Druckanschluss P und
ein Tankanschluss T gegenüber
zwei Arbeitsanschlüssen
A, B abgesperrt sind, und in Positionen (a) oder (b) verstellbar.
Die beiden Arbeitsanschlüsse
A, B sind über
Zusatzdruckmittelleitungen 33 bzw. 35 mit der
Arbeitsleitung 16 bzw. der Arbeitsleitung 14 verbunden.
Die beiden Anschlüsse
P, T des Lenkventils 28 sind über eine Pumpenleitung 34 bzw.
eine Ablaufleitung 36 mit der Druckmittelquelle bzw. der Druckmittelsenke
(Konstant/Verstellpumpe bzw. Tank) verbunden. Die Vorsteuerung des
Lenkventils 28 kann über
einen Steueranschluss X mit einem Steuerdruck beaufschlagt und über einen
Steueranschluss Y von Steuerdruck entlastet werden. Das Steueröl wird zum
Tank abgeführt.
Die Verstellung des Ventilschiebers wird über einen Wegaufnehmer 38 erfasst.
Das Ausgangssignal des Wegaufnehmers wird von einem Steuergerät 40 ausgewertet.
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Die
Ansteuerung der Vorsteuermagneten 30, 31 erfolgt
im wesentlichen über
dieses Steuergerät 40 in
Abhängigkeit
vom Signal zweier am Lenkrad 2 angeordneter Lenksensoren 42, 44, über die
die Lenkgeschwindigkeit und die Lenkrichtung – ähnlich wie bei einer Computermaus – erfassbar
sind. Aus diesen Sensorsignalen und der gewünschten Übersetzung aufgrund der Zusatzdruckmittelmenge
errechnet das Steuergerät 40 die
Druckmittelmenge, die über
die Wegeventilachse zugemessen werden muss. Demzufolge sind die
beiden Lenksensoren 42, 44 zumindest bei einer
Verstärkerlenkung
vorteilhaft.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
das Schaltventil 29 im Druckmittelströmungspfad zwischen dem Lenkventil 28 und
dem Lenkzylinder 6 angeordnet. Ein Kolben des Schaltventils 29 ist über eine
Feder 46 in seine dargestellte Sperrposition vorgespannt,
in der die Druckmittelverbindung zwischen den Arbeitsanschlüssen A,
B des Lenkventils 28 und dem Lenkzylinder 6 abgesperrt
ist. Durch Ansteuerung einer elektrohydraulischen Vorsteuerung des Schaltventils 29 kann
dieses in eine Durchgangsposition (a) umgeschaltet werden, in der
die Druckmittelverbindung zwischen den Arbeitsanschlüssen A,
B des Lenkventils 28 und den Ringräumen 20 bzw. 18 des
Lenkzylinders 6 auf gesteuert ist. Die Vorsteuerung ist
wiederum mit einem Steueranschluss X und einem Steueröltankanschluss
Y ausgeführt,
wobei durch Umschalten des Schaltmagnets 47 der Kolben des
Schaltventils 29 mit dem Steuerdruck am Steueranschluss
X beaufschlagbar ist, um diesen in seine Öffnungsstellung zu bringen.
Diese Schaltposition wird mittels eines Endlagenschalters 48 überwacht. Die
Betätigung
des Schaltmagneten 47 erfolgt über ein vom Steuergerät 40 abgegebenes
Signal. Das vom Endlagenschalter 48 erzeugte Signal wird
ebenfalls vom Steuergerät 40 ausgewertet.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
der Wegaufnehmer 38 und der Endlagenschalter 48 im
Wesentlichen dazu vorgesehen, um das Steuergerät 40 über die
jeweilige Kolbenstellung des Ventils zu informieren. Bei Fehlfunktion
einer der Achsen (Schaltventilachse, Lenkventilachse) wird über das
Steuergerät 40 die
Abschaltung der jeweils anderen Achse herbeigeführt und der Zusatzdruckmittelströmungspfad
abgesperrt, so dass dem Bediener die Möglichkeit verbleibt, die Arbeitsmaschine
allein über
das Lenkagregat 4 zu steuern.
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Im
normalen Betrieb beim Starten der Arbeitsmaschine wird das Schaltventil 29 in
seine Durchgangsstellung umgeschaltet, so dass bei Betätigung des
Lenkrads 2 in Abhängigkeit
vom Lenkeinschlag und der Lenkgeschwindigkeit über die Lenksensoren 42, 44 ein
Sollwertsignal an das Steuergerät 40 abgegeben
wird. Dieses berechnet in Abhängigkeit
von diesen Signalen und der gewünschten Übersetzung
eine Zusatzdruckmittelmenge und gibt ein entsprechendes Signal an
die Vorsteuerung des Lenkventils 28 ab. Bei einer Verstellung
des Lenkrads nach links (L) wird entsprechend Vorsteuermagnet 30 über das
Steuergerät 40 angesteuert,
um den Ventilschieber des Lenkventils 28 nach rechts (1)
in eine Position (a) zu verschieben, so dass dessen Druckanschluss
P mit dem Arbeitsanschluss B und der Arbeitsanschluss A mit dem
Tankanschluss T verbunden ist und entsprechend eine Zusatzdruckmittelmenge
in den Ringraum 18 des Lenkzylinders 6 geführt und
eine entsprechende Druckmittelmenge aus dem Ringraum 20 über das
Schaltventil 29 und dem Arbeitsanschluss A sowie dem Tankanschluss
T des Lenkventils 28 zum Tank T zurückgeführt wird. Die Arbeitsmaschine
wird mit einer Verstärkerlenkung
gesteuert, so dass sich für
einen bestimmten Lenkwinkel an den Rädern eine Reduktion der notwendigen
Lenkradumdrehungen ergibt. So kann beispielsweise bei einem Traktor
am Feldende durch eine Reduktion der Lenkradumdrehungen dem Bediener
beim Wenden der Maschine Arbeit abgenommen werden.
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Über das
stetig verstellbare Lenkventil 28 und das Schaltventil 29 lässt sich
die Arbeitsmaschine auch ohne Betätigung des Lenkrads 2 beispielsweise über ein
Potentiometer oder einen Joystick lenken – diese Betriebsart (Komfortlenkung)
ist insbesondere bei einer Rückfahreinrichtung
vorteilhaft.
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Die
automatische Betriebsweise kann bei der eingangs beschriebenen Fahrgassenführung eingeschaltet
werden, bei der die Steuerung der Arbeitsmaschine über GPS-Signale
oder sonstige externe Signale erfolgt.
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In
dem Fall, in dem entweder die Schaltventilachse 29 oder
die Lenkventilachse 28 ausfällt, wird über das Steuergerät 40 die
jeweils andere Ventilachse abgeschaltet, d. h., in Sperrpositon
gebracht. Eine derartige Störung
kann bei dem stetig verstellbaren Wegeventil 28 beispielsweise
durch Ausfall eines oder beider Proportionalmagneten 30, 31,
durch Ausfall des Wegaufnehmers 38 oder durch einen Kolbenklemmer
auftreten. Beim Schaltventil 29 wird auf einen Ausfall
erkannt, wenn der Endlagenschalter 48 defekt ist, der Schaltmagnet
ausfällt
oder der Kolben des Schaltventils in der Nichtneutralstellung (Durchgangsstellung)
klemmt. Die Sensorik an den beiden Ventilachsen ist so gewählt, dass
das Steuergerät 40 bereits
beim Einschalten der Arbeitsmaschine und damit vor einer ungewollten
Bewegung, mittels einer Plausibilitätsprüfung testen kann, ob beide Ventilachsen 28, 29 in
Ordnung sind. Erst nach Durchführung dieser
Plausibilitätsprüfung wird
die elektrohydraulische Lenkung zugeschaltet. Wäre beispielsweise anstelle
des Endlagenschalters 48 der Schaltventilachse 29 nur
ein Wegsensor am Lenkzylinder 6 angeordnet, dann würde die
Fehlfunktion einer Ventilachse erst nach einer Bewegung der gelenkten
Räder erkannt
werden – eine
Personengefährdung
könnte
mit einem derartigen System nicht ausgeschlossen werden.
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Anstelle
des Endlagenschalters 48 in 1 könnte auch
ein Analogsensor eingesetzt werden. Neben der Überwachung der Kolbenstellung
ist bei beiden Ventilachsen 28, 29 auch zusätzlich eine Überwachung
der Schalt/Verstellzeiten einsetzbar, so dass durch Auswertung dieser
Zeiten auf einen anbahnenden Ausfall der jeweiligen Achse, beispielsweise
durch Verschmutzung, geschlossen werden kann.
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Bei
dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel
wird die Position und damit der Durchflussquerschnitt des stetig
verstellbaren Lenkventils 28 über den Wegaufnehmer 38 erfasst.
Aus dem Durchflussquerschnitt ergibt sich, wenn man die Druckdifferenz über das
Lenkventil 28 konstant hält, die zusätzliche Druckmittelmenge. Die
Druckdifferenz kann, wie in 1 gestrichelt
angedeutet ist, mit einer Druckwaage konstant gehalten werden. Diese
Druckwaage 50 ist in die Pumpenleitung 54 geschaltet
und in Öffnungsrichtung
von der Kraft einer Feder sowie dem höheren der beiden Drücke in den
Arbeitsanschlüssen
A und B des Lenkventils 28 und in Schließrichtung
vom Druck am Pumpenanschluss P des Lenkventils 28 beaufschlagt.
Alternativ könnte
der vom Lenkwiderstand und vom Pumpendruck abhängige Druckabfall über das
Lenkventil auch über
zwei Drucksensoren erfasst und der Durchflussquerschnitt entsprechend
der gewünschten
Zusatzdruckmittelmenge eingestellt werden.
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Wie
vorstehend ausgeführt,
kann an das elektronische Steuergerät 40 auch ein alternatives Bedienelement,
wie beispielsweise ein Joystick oder ein Potentiometer angeschlossen
werden. Für
die automatische Steuerung ist die Anbindung externer Signalquellen
denkbar, so dass neben der vorbeschriebenen konventionellen Lenkung
auch die Automatikfunktion dargestellt werden kann.
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Für Anwendungen,
bei denen keine Leckage über
den elektrohydraulischen Teil der Lenkung zulässig ist, kann die Schaltventilachse 29 auch
als Sitzventil ausgeführt
sein. Diese Variante ist in 1 in Klammern
dargestellt.
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Bei
dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel
werden die zum Lenkzylinder 6 geführte Zusatzdruckmittelmenge
und die von diesem abströmende Zusatzdruckmittelmenge über die
beiden Ventilachsen 28, 29 geführt. Bei einem in 2 dargestellten vereinfachten
Ausführungsbeispiel
wird die Zusatzdruckmittelmenge über
die beiden Ventilachsen 18, 20 geführt, während der
gesamte, vom Lenkzylinder 6 abströmende Druckmittelvolumenstrom über das Lenkaggregat 4 zum
Tank zurückgeführt wird.
Bei einer derartigen vereinfachten Variante ist eine Automatikfunktion
nicht möglich,
da eine manuelle Verstellung des Lenkaggregat erforderlich ist.
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Bei
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Grundaufbau
des Lenkaggregats 4 und dessen Anschluss an den Lenkzylinder 6 gleich wie
beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel,
so dass diesbezüglich
der Einfachheit halber auf die entsprechenden Ausführungen
in 1 verwiesen wird.
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Das
Lenkventil 28 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit drei Anschlüssen P,
A, B ausgeführt,
wobei die beiden Arbeitsanschlüsse
A, B an die Zusatzdruckmittelleitungen 33 bzw. 35 angeschlossen
sind. Das stetig verstellbare Lenkventil 28 ist wiederum
mit einer elektrohydraulischen Vorsteuerung ausgeführt und über eine
Zentrierfederanordnung 32 in eine Grundposition vorgespannt,
in der die beiden Arbeitsanschlüsse
A, B und der Druckanschluss P abgesperrt sind. Die Ansteuerung der
Proportionalmagnete 30, 31 der Vorsteuerung erfolgt über von dem
Steuergerät 40 abgegebene
Signale, wobei die Ventilschieberposition über den Wegaufnehmer 38 erfasst
wird. Der Druckanschluss P des Lenkventils 28 ist über die
Pumpenleitung 34 mit der Druckmittelquelle (Konstant-,
Verstellpumpe) verbunden. In dieser Druckleitung 34 ist
das Schaltventil 29 angeordnet, das bei diesem Ausführungsbeispiel
als 2/2-Wegeventil ausgeführt
ist. Dieses lässt
sich durch Betätigen
des Schaltmagnets seiner Vorsteuerung in seine Durchgangsposition
(a) bringen. Das Umschalten wird wiederum über den Endlagenschalter 48 erfasst.
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Bei
einem Lenkradeinschlag nach rechts wird über das Steuergerät 40 der
Proportionalmagnet 31 über
das Steuergerät 40 bestromt,
so dass der Kolben des Lenkventils 28 in der Darstellung
gemäß 2 nach
links verschoben wird und der Druckanschluss P mit dem Arbeitsanschluss
A verbunden ist. Die Zusatzdruckmittelmenge wird dann über das
auf gesteuerte Schaltventil 29 und das Lenkventil 28 und die
Zusatzdruckmittelleitung 33 in den rechten Ringraum 20 gefördert und
das aus dem linken Ringraum 18 verdrängte Druckmittel über die
Arbeitsleitung 14 und das Lenkaggregat 4 zum Tank
T zurückgefördert. Die
Einstellung des Lenkventils 28 erfolgt wiederum in Abhängigkeit
vom Signal der Lenksensoren 42, 44. Über die
Aufnehmer 38, 48 erfolgt lediglich die Überwachung
der Einstellung des Lenkventils 28 bzw. des Schaltventils 29.
In dem Fall, in dem das Steuergerät 40 eine Störung einer
der Ventilachsen 28, 29 erkennt, wird die jeweils
andere in ihre Sperrposition verschoben, so dass der Zusatzdruckmittelströmungspfad
abgesperrt ist und die Arbeitsmaschine manuell über das Lenkrad 2 lenkbar bleibt.
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Auch
bei dieser Variante kann das Schaltventil 29 alternativ
als Sitzventil ausgeführt
sein.
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Bei
den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
sind vorgesteuerte Ventilachsen vorgesehen – bei kleineren Volumenströmen können jedoch
auch direktgesteuerte Achsen eingesetzt werden.
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Offenbart
ist eine elektrohydraulische Lenkung mit einem über ein Bedienelement ansteuerbaren
Lenkaggregat zur Versorgung eines Lenkmotors mit Druckmittel. In
Abhängigkeit
von der Betätigung des
Bedienelementes oder in Abhängigkeit
von einem externen Signal kann der Lenkmotor über ein Lenkventil mit einer
Zusatzdruckmittelmenge versorgt werden. Erfindungsgemäß ist im
Zusatzdruckmittelströmungspfad
ein Sperrventil angeordnet, das in eine Sperrstellung bringbar ist,
um den Zusatzdruckmittelströmungspfad
zum Lenkmotor zu sperren.
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- 1
- elektrohydraulische
Lenkung
- 2
- Lenkrad
- 4
- Lenkaggregat
- 6
- Lenkzylinder
- 8
- Servoventil/Dosierpumpe
- 10
- Arbeitskanal
- 12
- Arbeitskanal
- 14
- Arbeitsleitung
- 16
- Arbeitsleitung
- 18
- Ringraum
- 20
- Ringraum
- 22
- Nachsaugventil
- 24
- Nachsaugventil
- 25
- Druckbegrenzungsventil
- 26
- Tankleitung
- 27
- Druckbegrenzungsventil
- 28
- stetig
verstellbares Lenkventil
- 29
- Schaltventil
- 30
- Vorsteuermagnet
- 31
- Vorsteuermagnet
- 32
- Zentrierfederanordnung
- 33
- Zusatzdruckmittelleitung
- 34
- Pumpenleitung
- 35
- Zusatzdruckmittelleitung
- 36
- Ablaufleitung
- 38
- Wegaufnehmer
- 40
- Steuergerät
- 42
- Lenksensor
- 44
- Lenksensor
- 46
- Feder
- 47
- Schaltmagnet
- 48
- Endlagenschalter
- 50
- Druckwaage