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Die
Erfindung betrifft ein hydraulisches Lenksystem für Fahrzeuganhänger gemäß der Merkmalsausgestaltung
des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
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Bekannte
Lenksysteme, wie sie auf dem Markt frei erhältlich sind, werden üblicherweise
in Verbindung mit zwangsgelenkten Achsen benutzt, die bei Anhängern insbesondere
als heckseitige Radgruppe vorgesehen sind. Als Ansteuerzylinder
ist hierbei ein sogenannter Deichselzylinder vorgesehen, der an
der Kupplungsverbindung mit dem Zugfahrzeug so angeordnet ist, dass
Lenkmanöver
der Zugmaschine zu einer mechanischen Verschiebung des Kolbens des
als Gleichgangzylinder ausgebildeten Ansteuerzylinders führen. Der
eine Druckraum des Ansteuerzylinders ist über eine erste Steuerleitung
mit dem einen Druckraum des zumindest einen Betätigungszylinders verbunden,
und der zweite Druckraum des Ansteuerzylinders ist über eine
zweite Steuerleitung mit dem zweiten Druckraum des betreffenden
Betätigungszylinders
verbunden, wobei der zumindest eine Betätigungszylinder wiederum als
Gleichgangzylinder ausgebildet ist und die Steuerdruckdifferenzen
in erster und zweiter Steuerleitung in einen Lenkausschlag der betreffenden
Anhänger-Radgruppe
umsetzt.
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Während diese
bekannten Lenksysteme bei ungestörtem
Normalbetrieb ein gutes Lenkverhalten von Anhängern ermöglichen, weisen derartige Systeme
schwerwiegende Sicherheitsmängel
auf, wenn im Fahrbetrieb ein Störfall auftritt.
Wenn beispielsweise bei einem Bruch einer Steuerleitung oder einer
Leckage an einer Anschlußverbindung
einer Steuerleitung in dieser ein Druckverlust entsteht, der insbesondere
von einem der Steuerleitung zugeordneten Hydrospeicher nicht ausgeglichen
werden kann, dann führt
ein derartiger unzulässiger
Druckverlust zu einem ungewollten Lenkausschlag und zu einer entsprechend
großen
Betriebsgefahr. Ein anders gelagerter Störfall, bei dem ein zu lenkendes
Rad an ein den Lenkausschlag blockierendes Hindernis an der Fahrbahn
so anfährt,
dass es gegen einen auszuführenden
Lenkanschlag blockiert ist, führt
wegen der dadurch bedingten Blockade der Kolbenbewegung des Betätigungszylinders
zu einem entsprechenden Überdruck
im System und damit zu einer Gefährdung der
Systemkomponenten.
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Durch
die
DE 31 36 657 A1 ist
ein gattungsgemäßes hydraulisches
Lenksystem für
Fahrzeuganhänger
bekannt mit zumindest einem Betätigungszylinder
zur Erzeugung von Lenkkräften
für eine
lenkbare Radgruppe des Anhängers
und mit mindestens einem Ansteuerzylinder, der über Steuerleitungen mit dem
Betätigungszylinder
so verbunden ist, dass eine Wirkverbindung zur Lenkung der Radgruppe
gebildet ist, und mit mindestens einem Hydrospeicher für das Aufrechterhalten
eines Systemdruckes in den Steuerleitungen, wobei eine Sicherheitsventilanordnung
vorgesehen ist, die bei durch einen Störfall bedingter Druckänderung
anspricht. Ein vergleichbares hydraulisches Lenksystem ist auch
durch die
DE 27 32
081 C3 aufgezeigt.
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Im
Hinblick auf diesen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein hydraulisches Lenksystem für Fahrzeuganhänger zur
Verfügung
zu stellen, das gegen durch Störfälle verursachte
Gefährdungen
in hohem Maße
gesichert ist.
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Erfindungsgemäß ist diese
Aufgabe durch ein Lenksystem gelöst,
das die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
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Nach
dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 wird dies dadurch erreicht,
dass durch die im System befindliche Sicherheitsventilanordnung Druckänderungen,
die aufgrund eines Störfalles
in einer Steuerleitung auftreten, in der Weise kompensiert werden,
dass in der anderen Steuerleitung eine Druckänderung bewirkt wird. Störungen werden
dadurch so neutralisiert, dass weder die Gefahr unkontrollierter
Lenkausschläge
(etwa bei Rohrbruch einer Steuerleitung) oder einer Systemüberlastung
(bei Blockade der Lenkbewegung) besteht.
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Bei
besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen
weist die Sicherheitsventilanordnung ein 2/2-Wegeventil auf, das
bei einem einen unzulässigen
Druckverlust in einer Steuerleitung bewirkenden Störfall in
den Schaltzustand steuerbar ist, in dem es die beiden Steuerleitungen
miteinander verbindet. Dadurch wirken in einem solchen Störfall, beispielsweise
einem Rohrbruch bei einer Steuerleitung, keine hydraulisch erzeugten
Lenkkräfte
auf die Radgruppe. Bei Anhängern,
bei denen für
die zu lenkenden Hinterräder
eine äußere Kraft
zur Zentrierung vorhanden ist, die zu lenkenden Hinterräder also
in eine Neutral- oder Geradeausstellung leicht vorgespannt sind,
stellen sich diese zu lenkenden Räder daher bei einem Rohrbruch
einer betreffenden Steuerleitung in die Geradeaus-Position ein,
so dass auch bei einem solchen Störfall eine Weiterfahrt, allerdings mit
ungelenkter Radgruppe, möglich
ist. Eine solche zentrierende Vorspannkraft kann durch Federn an der
betreffenden Radgruppe oder durch die Achsgeometrie erzeugt werden.
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Bei
vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann
die Sicherheitsventilanordnung ein Druckbegrenzungsventil enthalten,
das bei einem einen unzulässigen
Druckaufbau in einer Steuerleitung bewirkenden Störfall einen
Fluidweg für
einen Druckabbau freigibt. Bei derartigen Ausführungsbeispielen ist daher
auch die Gefahr ausgeschlossen, dass bei einer mechanischen Blockade
der Lenkbewegung eine Systemüberlastung
oder -beschädigung
eintritt.
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Hinsichtlich
des Hydrauliksystems kann die Anordnung vorzugsweise so getroffen
sein, dass der Hydrospeicher über
ein erstes und ein zweites durch den Speicherdruck öffenbares
Rückschlagventil
mit der einen bzw. der anderen Steuerleitung verbunden und als Nachfüll-Reservoir
zum Ausgleich von Leckageverlusten der Steuerleitungen vorgesehen
ist.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das System
eine Art Brückenschaltung
mit vier Rückschlagventilen
auf, wobei ein Brückenzweig,
mit dem der Hydrospeicher und das erste und das zweite Rückschlagventil
verbunden sind, mit der einen bzw. der anderen Steuerleitung auch über ein
drittes bzw. ein viertes Rückschlagventil
verbindbar ist, die durch den Druck der jeweiligen Steuerleitung öffenbar
sind.
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Bei
einer solchen Brückenschaltung
kann das Druckbegrenzungsventil in den Brückenzweig so eingefügt sein,
dass es im Öffnungszustand
einen Druckabbau von der Verbindungsstelle zwischen drittem und
viertem Rückschlagventil
zur Verbindungsstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Rückschlagventil
hin ermöglicht.
Da an der Verbindungsstelle zwischen dem ersten und dem zweiten
Rückschlagventil
auch der Hydrospeicher mit dem Brückenzweig in Verbindung ist,
kann der Druckabbau von einer betreffenden, durch Überdruck
belasteten Steuerleitung sowohl zum Hydrospeicher hin als auch, über das
erste oder das zweite Rückschlagventil,
zu der jeweils anderen Steuerleitung hin erfolgen.
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Bei
besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen
ist das 2/2-Wegeventil über
eine Schaltleitung fluidbetätigbar,
die mit dem Brückenzweig
an der Verbindungsstelle mit dem ersten und dem zweiten Rückschlagventil
verbunden ist, also an einer Stelle, an der der Druckabfall in der
einen oder der anderen Steuerleitung über das erste Rückschlagventil
oder das zweite Rückschlagventil
an die Schaltleitung des 2/2-Wegeventils signalisiert wird.
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Nachstehend
ist die Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
stark schematisch vereinfachte, lediglich diagrammartig gezeichnete
Darstellung der Radgruppen eines Fahrzeuganhängers, wobei die rückwärtige Radgruppe
als sogenannte Lenkachse ausgebildet ist, versehen mit einem Lenksystem
gemäß dem Stand
der Technik;
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2 eine
Darstellung des Hydrosystems des dem Stand der Technik entsprechenden
Lenksystems von 1 und
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3 eine
Darstellung des Systems eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Lenksystemes.
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In 1 sind
eine erste Radgruppe eines ansonsten nicht dargestellten Fahrzeuganhängers mit 1 und
eine zweite, rückwärtige Radgruppe
mit 3 bezeichnet, welch letztere als sogenannte Lenkachse ausgebildet
ist. Eine lediglich schematisiert angedeutete Anhängerkupplung 5 für die Verbindung
mit einem nicht dargestellten Zugwagen ist mit einem Ansteuerzylinder 7 mechanisch
derart verbunden, dass dieser Gleichgangzylinder als sogenannter
Deichselzylinder wirkt, dessen Kolben in Abhängigkeit von den Lenkbewegungen
des Zugwagens in der einen oder anderen Richtung verschoben wird.
Mit dem einen und dem anderen, an den Kolben angrenzenden Druckraum
des Ansteuerzylinders 7 ist eine erste Steuerleitung 9 bzw.
eine zweite Steuerleitung 11 verbunden. Jede Steuerleitung 9 und 11 ist
mit einem Hydrospeicher 13 bzw. 15 sowie über Absperrorgane 17 mit
einer Hydropumpe 19 verbunden, durch die die Steuerleitungen 9 und 11 und
damit die Hydrospeicher 13 bzw. 15 mit einem Systemdruck
versorgt sind. Manometer, die den Systemdruck in der Steuerleitung 9 und
in der Steuerleitung 11 anzeigen, sind mit 19 bzw. 20 bezeichnet.
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Die
Räder 23 und 25 der
Radgruppe 3 sind mit je einem Betätigungszylinder 27 bzw. 29 so
verbunden, dass die Kolbenbewegungen dieser Gleichgangzylinder einen
Lenkausschlag der Räder 23, 25 bewirken.
Die Steuerleitungen 9 und 11 sind mit den Druckräumen der
Betätigungszylinder 27 und 29 so verbunden,
dass Druckdifferenzen der Steuerleitungen 9 und 11 Lenkausschläge der Räder 23 und 25 in
jeweils gleichem Lenksinn bewirken. So führt eine durch Lenkbewegungen
des Zugwagens über
die Kupplung 5 übertragene
Verschiebebewegung des Kolbens 31 des Ansteuerzylinders 7 in 2 nach links
zu einer Druckzunahme in der Steuerleitung 9 und damit
in den Druckräumen 33 und 35 der
Betätigungszylinder 27 bzw. 29,
mit einem entsprechenden Lenkausschlag beider damit verbundener
Räder 23 und 25 in
gleichem Lenksinn. Eine Bewegung des Kolbens 31 des Ansteuerzylinders 7 in 2 nach rechts
führt zu
einer Druckerhöhung
in der zweiten Steuerleitung 11 und damit in den Druckräumen 37 und 39 der
Betätigungszylinder 27 bzw. 29 und
damit zu einem Lenkausschlag der Räder 23 und 25 im
anderen Lenkungssinne.
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Wenn
es zu einem Rohrbruch oder anderweitigem Druckabfall in der ersten
Steuerleitung 9 oder der zweiten Steuerleitung 11 kommt
und wenn es sich dabei um einen solchen Störfall handelt, dass der Druckverlust
nicht durch den einen Hydrospeicher 13 oder den anderen
Hydrospeicher 15 ausgeglichen werden kann, kommt es zu
einer ungewollten Verschiebung der Kolben beider Betätigungszylinder 27 und 29 und
damit zu einem ungewollten, unkontrollierten Lenkausschlag der Räder 23 und 25.
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Kommt
es andererseits zu einem Störfall,
bei dem das Rad 23 und/oder 25 gegen eine gewollte Lenkbewegung
mechanisch blockiert ist, entsteht im einen oder anderen Druckraum
der Betätigungszylinder 27 bzw. 29 ein Überdruck,
der, wenn er durch die Kapazität
eines der Hydrospeicher 13 und 15 nicht kompensierbar
ist, zur Systemgefährdung
führt.
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Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung
weist das Lenksystem demgegenüber
einen Sicherheitsblock 41 auf, durch den hindurch die erste
Steuerleitung 9 von einem Anschluß A1 zu einem Anschluß A2 durchgehend
hindurchgeführt
und die zweite Steuerleitung 11 von einem Anschluß B1 her
zu einem Anschluß B2
durchgehend hindurchgeführt
sind. Beide Steuerleitungen 9 und 11 sind von
den Anschlüssen
A2 und B2 her mit den Druckräumen 33 bzw. 39 nur
eines dargestellten Betätigungszylinders 27 verbunden.
Bei Normalbetrieb, wenn kein Störfall
gegeben ist, greift der Sicherheitsblock 41 nicht in die
Funktion des Lenkkreises ein, d. h. die Bewegungen des Kolbens 31 des
Ansteuerzylinders 7 erzeugen über die Anschlüsse A1 und
B1 die entsprechenden Lenksignale an den Anschlüssen A2 und B2.
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Von
einem Füllanschluß F ist
das System über
ein Füllventil 43 mit
einem Systemdruck von beispielsweise 100 bar befüllbar, wobei auch der zuvor mit
beispielsweise 30 bar vorgespannte Hydrospeicher 13 geladen
wird, der mit der Verbindungsstelle zwischen einem ersten Rückschlagventil 45 und
einem zweiten Rückschlagventil 47 verbunden
ist, die beide auf einen geringen Öffnungsdruck (beispielsweise
0,5 bar) eingestellt und durch den Druck des Hydrospeichers 13 öffenbar
sind, so dass sich in den Steuerleitungen 9 und 11 der
Systemdruck (Druck des Speichers 13) einstellt und der
Hydrospeicher 13 auch als Nachfüll-Reservoir zum Ausgleich
von Leckageverlusten der Steuerleitungen 9 und 11 wirksam
ist. Mit der Verbindungsstelle zwischen erstem Rückschlagventil 45 und
zweitem Rückschlagventil 47 ist
auch die Schaltleitung 49 eines druckbetätigbaren
2/2-Wegeventils 51 in
Verbindung. Dieses dient als Sicherheitsventil, über das erste Steuerleitung 9 und
zweite Steuerleitung 11 unmittelbar miteinander verbindbar
sind, wenn der Druck in der Schaltleitung 49 auf einen
niedrigen Wert abfällt,
beispielsweise auf einen Wert von 15 bar. Dies signalisiert den
Störfall
eines Rohrbruches oder einer anderen starken Leckage, die nicht
durch den Hydrospeicher 13 ausgeglichen werden kann, wobei
der das eine oder andere Rückschlagventil 45 oder 47 zur
jeweils leckgeschlagenen Steuerleitung 9 oder 11 hin
entladen wird. Durch die über
das 2/2-Wegeventil 51 freigegebene
Verbindung zwischen beiden Steuerleitungen 9 und 11 führt dieser
Störfall
nicht zu einem ungewollten Lenkausschlag der gelenkten Radgruppe 3.
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Bei
einem andersartigen Störfall,
d. h. der erwähnten
mechanischen Blockade am Betätigungszylinder 27,
wirkt die erfindungsgemäße Sicherheitsventilanordnung
einem sich aufbauenden Überdruck in
einer betreffenden Steuerleitung 9 oder 11 entgegen.
Zu diesem Zweck sind ein drittes Rückschlagventil 53 und
ein viertes Rückschlagventil 55 vorgesehen,
wobei das Rückschlagventil 53 mit
der ersten Steuerleitung 9 und das vierte Rückschlagventil 55 mit
der zweiten Steuerleitung 11 sowie beide miteinander so
verbunden und geschaltet sind, dass sie jeweils durch den Druck
der Steuerleitungen 9, 11 öffenbar sind. Diese Rückschlagventile 45, 47, 53 und 55 bilden
eine Art Brückenschaltung
in der Weise, dass ihre jeweiligen Verbindungsstellen über einen Brückenzweig 57 miteinander
verbunden sind, in den ein Druckbegrenzungsventil 59 eingefügt ist.
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Für den Störfall des Überdruckes
in einer der Steuerleitungen 9 oder 11 ergibt
sich dadurch folgende Funktionsweise: Wenn der Überdruck von einer der Steuerleitungen 9, 11 über das öffnende
Rückschlagventil 53 oder
55 zum Brückenzweig 57 gelangt
und der Überdruck
den Ansteuerdruck (z. B. 150 bar) des Druckbegrenzungsventils 59 übersteigt, erfolgt
der Druckabbau über
den Brückenzweig 57 zur
Verbindungsstelle zwischen erstem Rückschlagventil 45 und
zweitem Rückschlagventil 47 und gleichzeitig
zum Hydrospeicher 13. Dadurch kommt es zum Druckangleich
in den Steuerleitungen 9 und 11, abgefedert durch
den am Brückenzweig 57 ebenfalls
angeschlossenen Hydrospeicher 13.
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In 3 ist
ein Absperrorgan mit 61 bezeichnet, über das das System bei Bedarf über den
Füllanschluß F drucklos
gemacht und entleert werden kann, beispielsweise für Wartungs-
oder Kalibrierungsmaßnahmen.