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Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Lenkanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
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Eine derartige Lenkanordnung ist beispielsweise aus WO 2013/ 097 925 A1 bekannt.
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Bei dieser Lenkanordnung ist es notwendig, dass sich die Hauptblende öffnet, bevor das Lenken eines mit einer solchen Lenkanordnung ausgestatteten Fahrzeugs beginnen kann.
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DE 10 2007 033 986 A1 zeigt eine hydraulische Lenkeinrichtung mit einem Hauptstrompfad und einem Nebenstrompfad. Hauptstrompfad und Nebenstrompfad sind über ein Stromteilventil mit einem Druckanschluss verbunden. Das Stromteilventil versorgt vorrangig den Hauptstrompfad mit Hydraulikflüssigkeit.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, die Lenkanordnung mit einem dynamischen Strom zu betreiben.
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Diese Aufgabe wird mit einer hydraulischen Lenkanordnung der eingangs beschrieben Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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In einer derartigen hydraulischen Lenkanordnung kann das Lenken bereits beginnen, bevor die Hauptblende und die Verstärkungsblende öffnen. Der Lastfühlanschluss dient dazu, der einstellbaren Druckquelle eine Druckinformation innerhalb der Anordnung zur Verfügung zu stellen.
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Gleichzeitig liegt jedoch ein Druck im Hauptstrompfad und im Verstärkungsstrompfad vor, in beiden Strompfaden stromabwärts der Hauptblende bzw. Verstärkungsblende. Wenn ein Fahrer, der ein mit einer solchen hydraulischen Lenkanordnung ausgestattetes Fahrzeug lenkt, ein Lenkrad nur um einen kleinen Winkel dreht (oder eine andere Steuerung betätigt), der nicht ausreicht, um die Hauptblende und die Verstärkungsblende zu öffnen, besteht demnach immer noch die Möglichkeit, der Arbeitsanschlussanordnung einen kleinen Strom von Hydraulikflüssigkeit zuzuführen. Dieser Strom wird als „dynamischer Strom“ bezeichnet. Dieser dynamische Strom kann zum Lenken genutzt werden. Ein Stromteiler verteilt den Strom sowohl auf den Hauptstrompfad als auch auf den Verstärkungsstrompfad, so dass nach dem Öffnen der Hauptblende und der Verstärkungsblende ein fließender Übergang zwischen dem dynamischen Strom und dem vollen Strom aus dem Druckanschluss erfolgt. Im Verstärkungsstrompfad ist stromab einer Leitung, die den Stromteiler mit dem Verstärkungsstrompfad verbindet, ein Sicherheitsventil angeordnet, das in Schließrichtung durch einen Druck im Hauptstrompfad stromauf des Messmotors und stromab der Hauptblende belastet wird. Das Sicherheitsventil bildet eine Art Drehmomentkompensator und verhindert eine gefährliche Situation, falls der Messmotor steckengeblieben oder blockiert ist. In diesem Fall wird, sobald der Messmotor steckengeblieben oder blockiert ist, der Verstärkungsstrompfad entsprechend blockiert oder geschlossen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Stromteiler mit einem Punkt zwischen der Hauptblende und der Hauptablaufblende verbunden. Die Hauptablaufblende kann beispielsweise mit dem Hauptstrompfad stromabwärts der Hauptblende und stromaufwärts der weiteren Blende verbunden werden. Der Druck aus dem Lastfühlanschluss erzeugt einen permanenten kleinen Strom durch die Hauptablaufblende. Wenn die Hauptablaufblende gedrosselt ist und die Hauptblende noch nicht geöffnet wurde, kann dieser Strom verwendet werden, um der Arbeitsanschlussanordnung Hydraulikflüssigkeit zuzuführen, sobald die weitere Blende geöffnet wird.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Verstärkungsablaufblende zwischen dem Stromteiler und dem Tankanschluss verbunden. Diese Verstärkungsablaufblende hat die gleiche Wirkung wie die Hauptablaufblende.
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In einer Ausführungsform der Erfindung entspricht ein Verhältnis des Öffnungsverhaltens der Hauptablaufblende und der Verstärkungsablaufblende einem Verhältnis des Öffnungsverhaltens der Hauptblende und der Verstärkungsblende. Wenn beispielsweise die Verstärkungsblende immer eine Fläche aufweist, die doppelt so groß ist wie die der Hauptblende, hat die Verstärkungsablaufblende ebenfalls eine Fläche, die immer doppelt so groß ist wie die der Hauptablaufblende. Dementsprechend sind die Ablaufblenden und die Hauptblende bzw. Verstärkungsblende aufeinander abgestimmt.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist in einer Verbindung zwischen dem Stromteiler und dem Hauptstrompfad ein Rückschlagventil angeordnet, wobei sich das Rückschlagventil in eine Richtung vom Stromteiler weg öffnet. Dieses Rückschlagventil wirkt einem Rückschlag aus dem Hauptstrompfad entgegen.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben, wobei:
- 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Lenkanordnung zeigt und
- 2 schematisch die Öffnungsgrade einiger Blenden der Lenkanordnung zeigt.
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Eine hydraulische Lenkanordnung 1 weist eine Versorgungsanschlussanordnung mit einem Druckanschluss P und einem Tankanschluss T auf. Darüber hinaus weist die Lenkanordnung eine Arbeitsanschlussanordnung mit einem linken Arbeitsanschluss L und einem rechten Arbeitsanschluss R auf. Zwischen dem Druckanschluss P und der Arbeitsanschlussanordnung ist ein Hauptstrompfad 2 angeordnet. Es hängt von der Lenkrichtung ab, welcher der beiden Arbeitsanschlüsse L, R mit dem Hauptstrompfad 2 verbunden wird. Der Hauptstrompfad 2 weist eine Hauptblende A1 und einen Messmotor 3 auf. Weiterhin ist eine erste Messmotorblende A2 stromauf des Messmotors 3 angeordnet und eine zweite Messmotorblende A3 ist stromab des Messmotors 3 angeordnet.
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Zwischen der Arbeitsanschlussanordnung L, R und dem Tankanschluss ist ein Rückstrompfad 4 angeordnet. Auch hier hängt es von der Lenkrichtung ab, welcher der Arbeitsanschlüsse L, R mit dem Rückstrompfad 4 verbunden ist.
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Hydraulikflüssigkeit, die durch den Hauptstrompfad 2 strömt, erreicht über eine Arbeitsanschlussblende A4 einen der Arbeitsanschlüsse R, L und Hydraulikflüssigkeit, die durch den anderen Arbeitsanschluss zurückkehrt, strömt durch eine weitere Arbeitsanschlussblende As in den Rückstrompfad 4.
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Zwischen einem Punkt 5 im Hauptstrompfad 2, der stromabwärts zwischen der Hauptblende A1 und der ersten Messmotorblende A2 angeordnet ist, und dem Rückstrompfad 4 ist eine Hauptablaufblende Amd angeordnet.
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Die Lenkanordnung 1 umfasst ferner einen Verstärkungsstrompfad 6 mit einer Verstärkungsblende Au. Der Verstärkungsstrompfad 6 ist zwischen dem Druckanschluss P und der Arbeitsanschlussanordnung L, R angeordnet. Er ist mit dem Hauptstrompfad 2 an einem Punkt 7 zwischen der zweiten Messmotorblende A3 und der Arbeitsanschlussblende A4 verbunden. Die Arbeitsanschlussblenden A4, As sind so bemessen, dass sie den kombinierten Strom des Hauptstrompfades 2 und des Verstärkungsstrompfades 6 übernehmen können.
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Ein Überdruckventil 8 verbindet eine Lastfühlleitung mit dem Tank.
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Die Blenden A1-A5, Au und Amd sind beispielsweise in einem Schiebersatz ausgebildet, in dem ein Innenschieber und ein Außenschieber gegeneinander drehbar angeordnet sind. Einer der Schieber ist mit einem Lenkhandrad (nicht dargestellt) und der andere mit dem Messmotor 3 verbunden. Innenschieber und Außenschieber bilden zusammen die genannten Blenden. Wenn der Innenschieber in Bezug auf den Außenschieber gedreht wird, beginnt die Hauptablaufblende Amd mit der Drosselung, d.h. der Strömungsquerschnitt der Hauptablaufblende Amd wird verringert. Bei weiterer Drehung öffnen sich die Blenden A1-A5 und Au und lassen Hydraulikflüssigkeit vom Druckanschluss P zu einem der Arbeitsanschlüsse L, R strömen. Dieser Strom treibt den Messmotor 3 an. Der Messmotor 3 ist betriebsmäßig mit dem anderen Teil des Schiebersatzes verbunden, der nicht mit dem Lenkrad verbunden ist, und dreht ihn zurück in die Ausgangsposition, sobald der Arbeitsanschlussanordnung die erforderliche Menge an Hydraulikflüssigkeit zugeführt wurde.
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Wie in 2 zu sehen ist, beginnen die Hauptblende A1 und die Verstärkungsblende Au beim gleichen Winkel des Lenkrads zu öffnen. Sie öffnen sich jedoch erst, wenn die Hauptablaufblende Amd mit der Drosselung begonnen hat.
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Die Funktion des Öffnungsgrades der Verstärkungsblende Au hängt von dem Verstärkungsfaktor ab, der durch die Verwendung des Verstärkungsstrompfades 6 erreicht werden soll. Der Öffnungsgrad der Verstärkungsblende Au steigt, wie in 2 zu sehen ist, schneller an als der Öffnungsgrad der Hauptblende A1, was bedeutet, dass mehr als 100 % der Flüssigkeit, die durch den Hauptstrompfad 2 fließt, durch den Verstärkungsstrompfad 6 fließt.
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Die Lenkanordnung 1 weist eine einstellbare Druckquelle 9 auf. Die Druckquelle 9 weist eine Pumpe 10 auf, die eine feste Verdrängung aufweisen kann und die von einem Motor oder einer Maschine des zu steuernden Fahrzeugs über eine Welle 11 angetrieben wird.
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Die Pumpe 10 ist mit einem Prioritätsventil 12 verbunden, genauer gesagt mit einem Eingang 13 des Prioritätsventils 12. Das Prioritätsventil 12 weist einen Kolben 14 auf, der zwischen einer Druckkammer 15 und einer Federkammer 16 angeordnet ist. In der Federkammer 16 ist eine Feder 17 angeordnet.
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Das Prioritätsventil 12 weist einen Prioritätsausgang CF und einen weiteren Ausgang EF auf.
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Der Prioritätsausgang CF ist über eine Blende App mit der Druckkammer 15 verbunden. Darüber hinaus ist er über eine dynamische Blende Adyn mit der Federkammer 16 verbunden. Der Kolben 14 nimmt eine Position ein, in der eine durch die Druckdifferenz zwischen der Druckkammer 15 und der Federkammer 16 erzeugte Kraft im Gleichgewicht mit der Kraft der Feder 17 steht.
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Das Prioritätsventil 12 weist einen Lastfühlanschluss 18 auf, der über eine Lastfühlblende ALS mit einem Stromteiler 19 verbunden ist. Der Stromteiler 19 ist mit dem Punkt 5 im Hauptstrompfad 2 und über eine Leitung 20 mit dem Verstärkungsstrompfad 6 verbunden. Eine Verstärkungsablaufblende Aad verbindet die Leitung 20 mit dem Tank.
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Ein Sicherheitsventil 21 ist im Verstärkungsstrompfad 6 angeordnet. Das Sicherheitsventil 21 umfasst ein Ventilelement 22, beispielsweise in Form einer Kugel, das in Öffnungsrichtung mit dem Druck im Verstärkungsstrompfad 6 und in Schließrichtung durch die Kraft einer Feder 23 und einem Druck am Punkt 5 im Hauptstrompfad 2 stromabwärts der Hauptblende A1 belastet ist.
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Die Hauptablaufblende Amd und die Verstärkungsablaufblende Aad können das gleiche Drosselverhalten aufweisen, wenn die Hauptblende A1 und die Verstärkungsblende Au ebenfalls das gleiche Drosselverhalten aufweisen. Wie im vorliegenden Fall, in dem sich die Verstärkungsblende Au schneller öffnet als die Hauptblende A1, weist die Verstärkungsablaufblende Aad jedoch einen größeren Öffnungsgrad bei einem Lenkhandradwinkel von 0° auf als die Hauptablaufblende Amd, so dass der Strom vom Stromteiler 19 zum Hauptstrompfad 2 das gleiche Verhältnis zum Strompfad durch die Leitung 20 hat wie der Strom durch den Hauptstrompfad 2 und der Strom durch den Verstärkungsstrompfad 6, wenn die Hauptblende A1 und die Verstärkungsblende Au geöffnet sind.
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Die Funktionsweise der hydraulischen Lenkanordnung 1 kann wie folgt beschrieben werden.
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Solange das Lenkhandrad nicht betätigt wird, sind die Hauptblende A1, die Verstärkungsblende Au, die Messmotorblenden A2, A3 und die Arbeitsanschlussblenden A4, As geschlossen, während die Hauptablaufblende Amd und die Verstärkungsablaufblende Aad geöffnet sind. Folglich gibt es einen kleinen Strom vom Lastfühlanschluss 18 der Druckquelle 9 zum Hauptstrompfad 2 und der Hauptablaufblende Amd zum Tank und durch die Leitung 20 und die Verstärkungsablaufblende Aad ebenfalls zum Tank.
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Wenn das Lenkhandrad um einen kleinen Winkel gedreht wird, der ausreicht, um die Messmotorblenden A2, A3 und die Arbeitsanschlussblenden A4, A5 zu öffnen, aber nicht die Hauptblende A1 und die Verstärkungsblende Au, werden die Hauptablaufblende Amd und die Verstärkungsablaufblende Aad so gedrosselt, dass ein Strom, der sogenannte „dynamische Strom“ des Hydraulikfluids, vom Lastfühlanschluss 18 zur Arbeitsanschlussanordnung L, R fließt, ohne die Hauptblende A1 und die Verstärkungsblende Au zu passieren. Auf diese Weise ist ein „dynamisches Lenken“ möglich.
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Bei weiterer Drehung des Lenkhandrads werden die Hauptblende A1 und die Verstärkungsblende Au geöffnet und liefern mehr Hydraulikflüssigkeit an die Arbeitsanschlussanordnung. Da jedoch der Verstärkungsstrompfad 6 über den Stromteiler 19 mit dem dynamischen Strom versorgt wird, ist der Übergang zwischen dem dynamischen Lenken und dem „normalen“ Lenken für den Fahrer glatt und komfortabel.
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Unter normalen Betriebsbedingungen bleibt das Sicherheitsventil 21 geöffnet, da der Druck hinter der Verstärkungsblende Au größer ist als der Steuerdruck an Punkt 5 hinter der Hauptblende A1. Daher kann ein Teil der Hydraulikflüssigkeit vom Druckanschluss P bis zur Arbeitsanschlussanordnung L, R durch den Verstärkungsstrompfad 6 geleitet werden.
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Wenn jedoch der Hauptstrompfad 2 stromabwärts die Hauptblende A1 blockiert ist, z.B. wenn der Messmotor 3 durch Schmutz oder dergleichen blockiert ist, steigt der Druck am Punkt 5 an, um größer oder mindestens gleich dem Druck stromab der Verstärkungsblende Au zu werden. In dieser Situation reicht die Kraft der Feder 23 aus, um das Ventilelement 22 in eine Schließstellung zu bewegen, um einen Strom durch den Verstärkungsstrompfad 6 zu unterbrechen.
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Zwischen dem Stromteiler 19 und dem Hauptstrompfad 2 ist ein Rückschlagventil 24 angeordnet, das sich in eine Richtung vom Stromteiler 19 weg öffnet. Dieses Rückschlagventil ist im Strompfad des dynamischen Stroms angeordnet, der mit dem Messmotor 3 verbunden ist, um einem Rückschlag entgegenzuwirken.
