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Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Lenkanordnung, die eine Versorgungsanschlussanordnung mit einem Druckanschluss und einem Tankanschluss, eine Arbeitsanschlussanordnung mit zwei Arbeitsanschlüssen, eine Lenkeinheit, die zwischen der Versorgungsanschlussanordnung und der Arbeitsanschlussanordnung angeordnet ist, und ein Lenkventil aufweist, das zwischen der Versorgungsanschlussanordnung und der Arbeitsanschlussanordnung angeordnet ist.
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Eine derartige Lenkanordnung kann in einer manuellen Lenkbetriebsweise betrieben werden, in der die Lenkeinheit durch ein Lenkhandrad betätigt wird, dass durch einen Fahrer betätigt werden kann. Wenn das Lenkhandrad nach links gedreht wird, wird das mit einer derartigen Lenkanordnung gelenkte Fahrzeug nach links gelenkt. Wenn das Lenkhandrad nach rechts gedreht wird, wird das gelenkte Fahrzeug nach rechts gelenkt.
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Eine Lenkeinheit weist normalerweise ein Richtungsventil und einen Messmotor auf. Das Richtungsventil kann aus einer Hülse und einem Schieber gebildet sein, die relativ zueinander gedreht werden können, um einige Blenden zu öffnen und andere Blenden zu schließen. Die Hydraulikflüssigkeit, die von der Versorgungsanschlussanordnung zu der Arbeitsabschlussanordnung fließt, fließt durch den Messmotor. Der Messmotor seinerseits dreht Schieber und Hülse zurück in die Ausgangsposition, sobald die notwendige Menge von Hydraulikflüssigkeit einem Lenkmotor zugeführt worden ist, der mit der Arbeitsanschlussanordnung verbunden ist.
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Das Lenkventil kann verwendet werden, um der Arbeitsanschlussanordnung zusätzlich Hydraulikflüssigkeit zuzuführen, natürlich in einer gesteuerten Art und Weise. Wenn die Lenkeinheit verwendet wird, um das Fahrzeug zu lenken, wird dies „manuelle Lenkbetriebsweise“ genannt.
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Zusätzlich kann das Lenkventil verwendet werden, um das Fahrzeug automatisch zu lenken, beispielsweise unter Verwendung von GPS-Daten. Dementsprechend wird eine Betriebsweise, in der das Fahrzeug ausschließlich mit Hilfe des Lenkventils gelenkt wird, „automatische Lenkbetriebsweise“ genannt.
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Ein Problem kann entstehen, wenn das Lenkventil eine Fehlfunktion hat oder defekt ist, beispielsweise wenn es feststeckt. In einer derartigen Situation gibt es ein Risiko, dass das Lenkverhalten des Fahrzeugs außer Kontrolle gerät.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe ist es, eine hydraulische Lenkanordnung mit einem Sicherheitsmerkmal zu haben.
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Diese Aufgabe wird mit einer Lenkanordnung der eingangsgenannten Art dadurch gelöst, dass in einer manuellen Lenkbetriebsweise das Lenkventil mit der Arbeitsanschlussanordnung durch die Lenkeinheit verbunden ist.
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Auf diese Weise wird der Strom zu der Arbeitsanschlussanordnung durch die hydraulische Lenkeinheit gesteuert. Dementsprechend hat der Fahrer die volle Kontrolle über das Lenkverhalten des Fahrzeugs durch die hydraulische Lenkeinheit und das Risiko eines Fehlers in Bezug auf die Hydraulikflüssigkeit von dem Lenkventil ist erheblich vermindert. Selbst wenn das Lenkventil Hydraulikflüssigkeit von der Versorgungsanschlussanordnung zuführt, kann der Fahrer die Menge des der Arbeitsanschlussanordnung zugeführten Flüssigkeit steuern.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist in der manuellen Lenkbetriebsweise der Ausgangsstrom des Lenkventils in eine Richtung erlaubt und in die andere Richtung mit Hilfe eines Abschneideventils blockiert. Dies ist eine einfache Lösung, um die volle Kontrolle über die Menge der Flüssigkeit zu haben, die durch das Lenkventil in der manuellen Lenkbetriebsweise geliefert wird.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist in der manuellen Lenkbetriebsweise ein umgekehrter Lenkstrom durch das Lenkventil mit Hilfe eines Rückschlagventils verhindert. Dies ist eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme im Fall einer nicht beabsichtigten Lenkventilrichtung.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Umschaltventil vorgesehen, dass den Betrieb des Lenkventils begrenzt, wobei eine Diagnoseabdeckung des Umschaltventils mit Hilfe eines Rückschlagventils erreicht werden kann. In dem ausgeschalteten Zustand des Umschaltventils kann das Lenkventil nur in eine Richtung bewegt werden. In dem angeschalteten Zustand des Umschaltventils kann das Lenkventil in beide Richtungen bewegt werden. Die Bewegung des Lenkventils kann mit Hilfe eines Positionssensors überprüft werden. Eine korrekte Beziehung zwischen angeschalteten und ausgeschalteten Zustand ist Nachweis eines korrekten U mschaltventi lbetriebs.
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In einer Ausführungsform der Erfindung kann in der manuellen Lenkbetriebsweise das Lenkventil nur in eine Richtung betätigt werden. Mit anderen Worten, nur eine Seite des Lenkventils wird in der manuellen Lenkbetriebsweise verwendet und diese Seite ist dieselbe, wenn der Fahrer nach links oder nach rechts lenkt. Dies vereinfacht die Anordnung der jeweiligen Kanäle, die notwendig sind, um einen Strömungspfad für die Hydraulikflüssigkeit bereit zu stellen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Lenkventil ein hydraulisch betriebenes Ventil mit zwei Steueranschlüssen, wobei ein Steueranschluss mit einem Rückschlagventil verbunden ist, das von dem Steueranschluss weg öffnet. Wenn die Ausgangsseite des Rückschlagventils mit dem niedrigeren Druck verbunden ist, kann sich kein Druck an dem Steueranschluss des Lenkventils, der mit dem Rückschlagventil verbunden ist, aufbauen. Auf der anderen Seite, wenn die Ausgangsseite des Rückschlagventils mit einem höheren Druck belastet ist, so dass es nicht öffnen kann, kann das Lenkventil in beide Richtungen betrieben werden, was für die automatische Lenkbetriebsweise erforderlich ist.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Abschneideventil zwischen dem Lenkventil und der Lenkeinheit angeordnet, wobei in einer automatischen Lenkbetriebsweise das Abschneideventil einen Strömungspfad zwischen dem Lenkventil und der Lenkeinheit unterbricht und einen Reaktionsströmungspfad zwischen dem Lenkventil und der Arbeitsanschlussanordnung unterbricht. In der automatischen Lenkbetriebsweise wird das Fahrzeug nur unter der Steuerung des Lenkventils gelenkt. Dementsprechend ist kein Strom durch die Lenkeinheit gewünscht.
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In einer Ausführungsform der Erfindung unterbricht in der automatischen Lenkbetriebsweise das Abschneideventil einen Reaktionsströmungspfad von der Lenkeinheit zu der Arbeitsanschlussanordnung. Auf diese Weise ist die Lenkeinheit vollständig von der Arbeitsanschlussanordnung isoliert.
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In einer Ausführungsform der Erfindung unterbricht das Abschneideventil in der automatischen Lenkbetriebsweise einen Strömungspfad durch eine erste Lastfühlblende, die in der manuellen Lenkbetriebsweise parallel zu einer zweiten Lastfühlblende angeordnet ist, wobei die Lastfühlblenden mit einem Lastfühlanschluss verbunden sind. Die Lastfühlblenden werden verwendet, um einen Lastfühldruck am Lastfühlanschluss zu erzeugen. Dieser Lastfühldruck wird beispielsweise verwendet, um eine Position und einen Öffnungsgrad eines Prioritätsventils zu steuern. In der manuellen Lenkbetriebsweise, beispielsweise auf der Straße, ist es von Vorteil, die Durchflusskapazität zu begrenzen und dementsprechend wird der Lastfühldruck begrenzt. In der automatischen Lenkbetriebsweise ist es hingegen von Vorteil, einen höheren Lastfühldruck zu haben, um das Prioritätsventil weiter zu öffnen. In diesem Fall wird nur eine Lastfühlblende verwendet, um den Lastfühldruck zu erzeugen. Da eine Parallelschaltung von zwei Lastfühlblenden einen kleineren Drosselwiderstand hat als nur eine einzige Lastfühlblende, ist dies ein einfacher Weg, um den Lastfühldruck zu manipulieren, der beispielsweise den Leerlaufdruck für das Prioritätsventil bildet.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird in der manuellen Lenkbetriebsweise ein Lastfühldruck von dem Lenkventil zum Tank entlastet. Der Lastfühldruck wird ausschließlich durch die Lenkeinheit beeinflusst.
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In einer Ausführungsform der Erfindung bildet in der manuellen Lenkbetriebsweise das Lenkventil eine erste variable Blende, die in Reihe durch das Abschneideventil und ein Rückschlagventil durch eine zweite variable Blende in dem Richtungsventil verbunden ist. Der sich ergebene Drosselwiderstand deckt eine zusätzliche Flüssigkeitsmenge ab, die zu der Arbeitsanschlussanordnung gerichtet ist.
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Eine Ausführungsform wird nun genauer unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, worin:
- die einzige Figur ein hydraulisches Diagramm einer hydraulischen Lenkanordnung zeigt.
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Eine hydraulische Lenkanordnung 1 weist eine Versorgungsanschlussanordnung mit einem Druckanschluss P und einem Tankanschluss T, eine Arbeitsanschlussanordnung mit zwei Arbeitsanschlüssen L, R, eine Lenkeinheit, die zwischen der Versorgungsanschlussanordnung P, T und der Arbeitsanschlussanordnung L, R angeordnet ist, und ein Lenkventil 3 auf, das zwischen der Versorgungsanschlussanordnung P, T und der Arbeitsanschlussanordnung L, R angeordnet ist.
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Die Lenkeinheit 2 weist ein Richtungsventil 4 und einen Messmotor 5 auf. Das Richtungsventil 4 weist einen Schieber und eine Hülse auf, die relativ zueinander verdreht werden können, um einige Blenden zu öffnen und einige andere Blenden zu schließen. Die Verdrehung von Schieber und Hülse relativ zueinander wird mit Hilfe eines Lenkhandrades 6 bewirkt. Hydraulikflüssigkeit, die von dem Druckanschluss P zu einem der Arbeitsanschlüsse L, R fließt, läuft durch den Messmotor 5 und treibt den Messmotor an. Der Messmotor 5 seinerseits dreht Schieber und Hülse zurück in die Ausgangs- oder Neutralposition, sobald die notwendige Hydraulikflüssigkeit dem jeweiligen Arbeitsanschluss zugeführt worden ist.
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Das Richtungsventil 4 ist mit dem Druckanschluss P über ein Rückschlagventil 7 verbunden, dass in eine Richtung auf das Richtungsventil 4 hin öffnet.
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Das Lenkventil 3 ist ein hydraulisch betätigtes Ventil mit zwei Steueranschlüssen 8, 9, die mit einer Brücke aus Pilotventilen 11-14 verbunden sind. Die Pilotventile 11-14 werden mit Hilfe einer Steuereinrichtung 15 gesteuert, die mit einem Positionssensor 16 verbunden ist, der eine Position eines Ventilelements 17 des Lenkventils 3 erfasst.
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Der rechte Steueranschluss 8 ist mit einem Rückschlagventil 18 verbunden, das von dem rechten Steueranschluss 8 weg öffnet. Die Funktion des Rückschlagventils 18 wird später erläutert werden.
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Der Druckanschluss P ist mit einem Prioritätsventil 19 verbunden. Ein Prioritätsausgang 20 des Prioritätsventils 19 ist mit dem Lenkventil 3 und mit der Lenkeinheit 2 verbunden. Weiterhin weist das Prioritätsventil 19 einen sekundären Ausgang auf, der mit einem Anschluss EF verbunden ist.
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Der Prioritätsausgang 20 des Prioritätsventils 19 ist mit einem Drucksteuerventil 21 verbunden, das einen Druck an seinem Ausgang so einstellt, dass er beispielsweise 12 bar beträgt. Dieser Druck wird der Brücke der Pilotventile 11-14 zugeführt, vorausgesetzt, dass ein Umschaltventil 22 in die nicht gezeigte Position geschaltet worden ist. In der gezeigten Position verbindet das Umschaltventil 22 das Rückschlagventil 18 mit dem Tankanschluss T, so dass es am Ausgang des Rückschlagventils 18 nur einen Druck gibt, der dem Tankdruck entspricht. Es ist deswegen nicht möglich, einen Druck an dem rechten Steueranschluss aufzubauen, der in der Lage wäre, das Ventilelement 17 des Lenkventils 3 in eine rechte Lenkposition zu verschieben. Es ist nur möglich, dass Ventilelement 17 des Lenkventils 3 in eine linke Lenkposition zu verschieben.
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Durch das Vorhandensein des Rückschlagventils 18 kann eine Diagnoseabdeckung für den korrekten Betrieb des Umschaltventils 22 erreicht werden. Wenn das Umschaltventil 22 abgeschaltet ist, kann das Ventilelement 17 des Lenkventils nicht in die rechte Lenkposition verschoben werden. Dies wird mit Hilfe des Positionssensors 16 verifiziert. Wenn das Umschaltventil 22 angeschaltet ist, kann das Ventilelement 17 in die rechte Lenkposition verschoben werden. Dies wird wiederrum durch den Positionssensor 16 verifiziert. Wenn das erwartete Verhalten des Ventilelements 17 beobachtet wird, kann daraus geschlossen werden, die Betriebsweise des Umschaltventils 22 korrekt ist.
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Die Lenkanordnung kann in einer „manuellen“ Betriebsweise“ und in einer „automatische Betriebsweise“ betrieben werden. In der manuellen Lenkbetriebsweise wird Lenken unter Steuerung des Lenkhandrades 6 mit Hilfe der Lenkeinheit 2 durchgeführt. In der manuellen Lenkbetriebsweise kann der Arbeitsanschlussanordnung L, R zusätzliche Hydraulikflüssigkeit über das Lenkventil 3 zugeführt werden, jedoch in einer gesteuerten Weise.
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In der automatischen Lenkbetriebsweise wird die Lenkung des Fahrzeuges ausschließlich mit Hilfe des Lenkventils 3 durchgeführt.
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Ein Abschneideventil 23 wird verwendet, um zwischen diesen beiden Lenkbetriebsweisen umzuschalten.
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Die Zeichnung zeigt, dass Abschneideventil 23 in der manuellen Lenkbetriebsweise.
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Wie man in der Zeichnung sehen kann, ist in der manuellen Lenkbetriebsweise das Lenkventil mit der Arbeitsanschlussanordnung L, R nur durch die Lenkeinheit 2 verbunden, d. h. ein Strömungspfad von dem Lenkventil 3 zu einem der Arbeitsanschlüsse L, R läuft durch das Richtungsventil 4. Dementsprechend hat der Fahrer die volle Kontrolle über das Lenkverhalten des Fahrzeugs, selbst wenn das Lenkventil 3 eine Fehlfunktion hat. In der manuellen Lenkbetriebsweise verbindet das Abschneideventil 23 das Lenkventil 3 und das Richtungsventil 4 und verbindet den Reaktionsströmungspfad und die Arbeitsanschlussanordnung L, R.
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In der automatischen Lenkbetriebsweise unterbricht das Abschneideventil 23 die Verbindung zwischen dem Lenkventil 3 und der Lenkeinheit 2 und unterbricht ebenfalls einen Reaktionsströmungspfad zwischen der Lenkeinheit 2 und der Arbeitsanschlussanordnung L, R.
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Das Abschneideventil wird hydraulisch über das Umschaltventil 22 betätigt, d. h. wenn das Umschaltventil 22 seine Position von der gezeigten Position zu einer Position wechselt, in der es das Drucksteuerventil 21 mit dem Ausgang des Rückstauventils 18 verbindet, schiebt es zur gleichen Zeit das Abschneideventil 23 in die Postion, die zu der automatischen Lenkbetriebsweise gehört.
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Wenn das Umschaltventil umgeschaltet hat, ist der Druck auf der Kugelseite des Rückschlagventils 18 höher als der Druck am Steueranschluss 8, so dass das Rückschlagventil 18 nicht länger öffnen kann. In dieser Situation ist es mit Hilfe der Brücke 10 möglich die Drücke an beiden Steueranschlüssen 8, 9 des Lenkventils 3 zu steuern, so dass das Lenkventil 3 verwendet werden kann, um in beide Richtungen betätigt zu werden.
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Die Lenkanordnung weist weiterhin einen Lastfühlanschluss LS auf. Der Lastfühlanschluss LS ist mit einem Steueranschluss 24 des Prioritätsventils 19 verbunden. Er wird beispielsweise verwendet, um eine Position des Prioritätsventils 19 einzustellen, d. h. die Flusskapazität des Prioritätsventils 19 zu bestimmen. Das Prioritätsventil 19 weist weiterhin eine Feder 25 auf, die beispielsweise einem Druck von 7 bar entspricht. Das Prioritätsventil 19 hat einen weiteren Steueranschluss 26, der, wie der Steueranschluss 24, mit dem Prioritätsausgang 20 verbunden ist, so dass ein Ventilelement des Prioritätsventils 19 eine Position einnehmen wird, die durch die Differenz zwischen den Drücken an den Steueranschlüssen 24, 26 und der Kraft der Feder 25 eingestellt ist.
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In der manuellen Lenkbetriebsweise ist der Lastfühlanschluss LS mit der Lenkeinheit 2 über eine erste Lastfühlblende 27 und eine zweite Lastfühlblende 28 verbunden, die parallel geschaltet sind. In der automatischen Lenkbetriebsweise hingegen unterbricht das Abschneideventil 23 den Strömungspfad durch die erste LS Blende, so dass der Lastfühldruck am Lastfühlanschluss LS leicht verändert wird. Dies wird verwendet, um den Leerlaufdruck für das Prioritätsventil 19 zu manipulieren. In der manuellen Lenkbetriebsweise ist die Durchflusskapazität durch das Prioritätsventil 19 begrenzt.
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Die Lenkanordnung 1 kann zumindest teilweise auf einfache Weise überprüft werden. Zu diesem Zweck versucht die Steuereinrichtung 15 in der manuellen Lenkbetriebsweise das Lenkventil 3 durch Unterdrucksetzen des rechten Steueranschlusses 8 zu aktivieren. Wenn dies möglich ist, obwohl das Umschaltventil 22 in der gezeigten Position ist, ist dies ein Anzeichen für eine Fehlfunktion.
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Das Lenkventil 3 ist mit der Lenkeinheit 2 mit Hilfe eines Rückschlagventils 29 verbunden, das in eine Richtung auf die Lenkeinheit 2 hin öffnet. Das bedeutet, dass in der manuellen Lenkbetriebsweise ein umgekehrter Lenkstrom durch das Lenkventil 3 verhindert wird, beispielsweise im Fall einer unbeabsichtigten Lenkventil-Richtung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2762387 B1 [0002]
- DE 102007053024 B4 [0002]
