DE1228151B - Lenkvorrichtung fuer selbstfahrende Fahrzeuge, insbesondere Baumaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B62d

Deutsche Kl.: 63 c-47

Nummer: 1228151

Aktenzeichen: Sch 32763 H/63 c

Anmeldetag: 12. Februar 1963

Auslegetag: 3. November 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkeinrichtung für selbstfahrende Fahrzeuge, insbesondere Baumaschinen, mit einer die Übertragung der Rückstellkräfte an das Lenkrad zeitweise sperrenden oder weitgehend dämpfenden Einrichtung.

Ein Fahrzeug ist lenkstabil, wenn seine Räder und das Lenkgetriebe derart gestaltet sind, daß sich das Lenkrad bei ausgelenkter Stellung selbsttätig in die gerade Fahrlage zurückstellt. Diese Lenkstabilität wird bei den Fahrzeugen durch die Anordnung der gelenkten Räder erzielt.

Bei der Fahrt von einer Arbeitsstelle zur anderen muß eine Baumaschine lenkstabil sein, d. h., am Lenkrad muß bei Kurvenfahrten oder kleinen Hindernissen eine die gelenkten Räder selbsttätig in Normallage zurückführende Stellkraft auftreten. Auf der Baustelle soll sich die Baumaschine jedoch leicht lenken lassen, ohne daß am Lenkrad eine Rückstellkraft wirksam wird.

Es ist bereits eine Lenkeinrichtung für selbstfah- ao rende Fahrzeuge bekannt, die eine Einrichtung aufweist, mit deren Hilfe die von den gelenkten Rädern auf das Lenkrad üblicherweise einwirkende Rückstellkraft von diesem ferngehalten wird. Diese Anordnung eignet sich jedoch nicht für Baumaschinen, weil auch dann die Rückstellkräfte nicht auf das Lenkrad übertragen werden, wenn dies bei Straßenfahrten erforderlich ist.

Ferner ist eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge bekannt, die eine unterteilte Lenkspindel mit einem zwei Ventilkörper umfassenden Steuerventil aufweist, bei der eine Druckmittelsperreinrichtung in die Verbindungsleitung eingeschaltet ist. Dadurch soll der Fahrer willkürlich bei Auftreten hoher Reaktionskräfte deren Auswirkung auf das Lenkrad verbinden können. Dem Fahrer wird aber dabei zuviel zugemutet, wenn er außer der Geschwindigkeitsregelung mit Kupplungs-, Brems- und Gangschaltbedienung auch noch willkürlich die Reaktionskraft-Sperreinrichtung betätigen soll, ohne die genaue Übersicht über den Verkehr zu verlieren.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Lenkeinrichtung eines selbstfahrenden Fahrzeuges, insbesondere einer Baumaschine der eingangs genannten Art, so auszubilden, daß die genannten Nachteile nicht auftreten.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst worden, daß die Anordnung zur Sperrung der Rückstellkräfte mit dem Gangschaltgetriebe des Fahrzeuges verbunden und durch das Getriebe im oberen Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeuges abschaltbar ist.

Lenkvorrichtung für selbstfahrende Fahrzeuge,
insbesondere Baumaschinen

Anmelder:

Scheid Maschinenfabrik G. m. b. H.,

Limburg/Lahn, Im Schlenkert 12

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. H. W. Neidhardt, Limburg/Lahn;

Dipl.-Ing. G. Hauske, Diez

Mit Hilfe einer solchen Einrichtung ist es möglich, die Rückstellkräfte zwangläufig wirksam werden zu lassen, wenn die selbstfahrende Baumaschine auf Landstraßen mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit gefahren wird. Auf der Baustelle ist hingegen die Übertragung dieser Rückstellkräfte auf die Lenkeinrichtung gesperrt oder mindestens erschwert, wenn nämlich dort in den unteren Geschwindigkeitsbereichen gefahren werden muß. Der Fahrer braucht dabei die erfindungsgemäße Anordnung nicht besonders zu betätigen, weil ihr Einschalten zwangläufig mit der Gangregelung erfolgt.

Es ist vorteilhaft, das Gestänge der Gangschalteinrichtung mit einem zum Lenkgetriebe führenden Steuergestänge für die Betätigung der Regelvorrichtung zu verbinden. Zweckmäßigerweise werden die Schaltstellungen für die Arbeits- und Transportgänge dabei für sich zusammengefaßt und in zueinander entgegengesetzten Richtungen angeordnet.

Als Verbindungselement ist die Verwendung mechanischer, pneumatischer, hydraulischer oder elektrischer Einrichtungen möglich.

Die Vorrichtung kann in einer solchen Kombination von zwei mechanischen Lenkgetrieben vorgesehen sein, bei der das eine Getriebe ein selbsthemmendes Element, z. B. Schnecke, zwecks Sperrung oder Erschwerung der Übertragung der Rückstellkräfte aufweist. Eine solche Lenkanordnung mit einer selbsthemmenden Schnecke ist beispielsweise für den Lenkbetrieb auf der Baustelle geeignet, während die Lenkung für die Straßenfahrt über ein besonderes Lenkgetriebe geleitet wird, das keine solche selbsthemmende Schnecke aufweist.

Es besteht auch die Möglichkeit, ein mechanisches Lenkgetriebe mit einem hydraulischen Lenkgetriebe derartig zu verbinden, daß das die Rückstellkräfte

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sperrende hydraulische Getriebe für die Schaltung der Langsamgänge bestimmt ist. Hierzu wird zweckmäßigerweise ein hydraulisches Lenkgetriebe bekannter Arten verwendet, das keine Einrichtungen aufweist, welche die Rückstellkraft auf das Lenkrad übertragen. Für Straßenfahrten wird das mechanische Lenkgetriebe; ^verwendet, das die Rückstellkräfte der Räder voll auf das Lenkrad überträgt.

Ein besonders günstiges Ausführungsbeispiel· für die Ausgestaltung- der- erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß bei Anordnung einer an sich bekannten Hilfskraftlenkung ein zusätzliches, mit der Lenkradsäule verbundenes Absperrorgan vorgesehen ist, das die axiale Übertragung des beim Lenken entstehenden Öldruckes auf die Lenkradsäule wahlweise sperrt- oder freigibt. Voraussetzung hierzu ist allerdings, daß die axiale Belastung der Lenkradsäule in ein Drehmoment an der Lenkradsäule umgewandelt wird, was am ehesten dadurch erreicht wird, daß die Lenkradsäule mit einem Gewinde versehen ist, das bei axialer Belastung eines mutterartigen Teiles eine Drehwirkung zur Folge hat.

In der Beschreibung ist die Erfindung an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt .

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Lenkgetriebes in einer Vereinigung mit einem Schaltgetriebe für selbstfahrende Baumaschinen,

F i g. 2 eine schematische Ansicht einer hydraulischen Lenkanordnung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Steuerteil einer hydraulischen Lenkeinrichtung gemäß F i g. 2 und

Fig.4 eine schematische Ansicht einer rein mechanischen Lenkung.

Ein Getriebe gemäß F i g. 1 ist so ausgelegt, daß im Bereich der Stellung I eines Schalthebels 1 die Arbeitsgänge und im Bereich der Stellung II die Transportgänge liegen. Die Stellungen I und II sollen möglichst weit auseinanderliegen.

Über einen Winkelhebel 2 wird ein Schaltgestänge 3 betätigt, das mit einem Kipphebel 4,6 zusammenwirkt, welcher um eine Welle 11 verschwenkbar ist. Der Schenkel 6 dieses Kipphebels ist mit einem Lenker 7 der Gangregeleinrichtung eines Mehrganggetriebes 12 verbunden. Wegen der Formschlüssigkeit des Schaltgestänges 1 bis 7 ergeben sich am Kipphebel 4,6 ebenfalls die Arbeitsstellungen I und II. Mit der Welle 11 oder dem Kipphebel 4,6 ist ein weiteres Gestänge S, 8,9 zwangschlüssig verbunden, das auf ein Teil des Lenkgetriebes 10 über eine Welle 13 einwirkt. An diesem Verbindungsgestänge 5,8,9 stellt sich die gleiche Stellung I und II ein.

Über die Welle 13 des Lenkgetriebes 10 ist durch Schalten des Hebels 1 in die Stellung II ein Schaltorgan beliebiger Art einstellbar, mit dessen Hilfe die Übertragung der Rückstellkraft ermöglicht oder verhindert wird. Dieses Organ kann ein Steuerorgan sein, welches den Druck eines hydraulischen oder pneumatischen Mediums der Lenkeinrichtung steuert. In der Stellung Π soll der Druck am größten sein und in der Stellung I möglichst am geringsten. Durch diese Verstellung kann beispielsweise ein Drehzahlveränderung der Pumpe oder eine Querschnittsveränderung der Druckleitung vorgenommen werden.

Durch Verschwenken des Hebels 9 könnte auch eine Beaufschlagungsfläche für das Arbeitsmedium veränderbar sein, das der Übertragung der Rückstellkraft auf das Lenkrad dient. Die Verstellung des Hebels 9 könnte auch zur Folge haben, daß eine oder mehrere Pumpen an- oder abgestellt werden, um auf diese Weise unterschiedliche Drücke durch einen vergrößerten Durchfluß zu erzeugen. Vom Gangschalthebel könnte in bestimmten Stellungen das Gestänge 1,2,3 betätigt werden. Es wäre auch sinnvoll, das Gangschaltgestänge von dem Gestänge 5,8,9 zu trennen und eine Sperre vorzusehen, die verhindert, daß beim Einschalten der Transportgänge gemäß Stellung II das Gestänge 5,8,9 nicht eingestellt wird. Dadurch würden sich allerdings Schwierigkeiten ergeben, weil besondere Bedienungsmaßnahmen vorgesehen- werden müßten,--Die zwaagschlüssige Kopplung des Schalthebels 1 mit dem Gestänge 5,8,9 wäre daher vorzuziehen.

In Fig. 2 ist das Schaltschema einer_; üblichen hydraulischen Hilfskraftlenkung dargestellt. Eine Druckpumpe 46 saugt das hydraulische Medium aus dem Sammelbehälter 45 an. Dieses Medium wird durch eine Leitung 21 in ein Gehäuse 19 eingeführt, in dem ein in F i g. 3 beispielsweise dargestelltes Ventil angeordnet ist. Mit Hilfe dieses Ventils, das abhängig von der Betätigung des Lenkrades 14 bewegt wird, kann die Beaufschlagung von Druckleitungen 24 oder 25 vorgenommen werden. Wird die Leitung

24 beaufschlagt, dann erfolgt eine Beaufschlagung zweier Lenkzylinder 41 und 42 von gemäß der zeichnerischen Darstellung unten her, wobei der Zylinder 42 durch eine Beipaßleitung 44 gefüllt wird. Die Kolbenstangen dieser Zylinder 41 und 42 bewegen sich nach oben und bedingen demgemäß eine Linkseinstellung der Räder, die durch ein Gestänge untereinander verbunden sind. Über die Leitung

25 bzw. eine Beipaßleitung 43 wird das verdrängte hydraulische Medium zum Gehäuse 19 zuriickgelei-r tet, von wo aus es durch die Rückflußleitungen 22 und 23 zum Sammelbehälter 45 zurückgelangen kann. Durch das Gestänge 63 und 64 erfolgt die übliche mechanische Verstellung des Lenkgestänges.

Fig. 3 zeigt den Längsschnitt durch eine im Gehäuse 19 vorgesehene Ventilanordnung, mit deren Hilfe es möglich ist, Rückstellkräfte vom Lenkrad fernzuhalten oder auf dieses zu übertragen. Die Lenkradsäule 14 wirkt über ein Gewinde 18 und eine Mutter 15 auf ein Segment 16 ein, an dem ein Lenkübertragungshebei 17 angeordnet ist. Die Mutter 15 weist zweckmäßigerweise eine Verzahnung im Sinne einer Zahnstange auf. Beim Betätigen des Lenkrades erfolgt keine Bewegung in axialer Richtung der verschieblich angeordneten Lenksäule, bis beim Drehen der einzuschlagenden Räder ein bestimmter Widerstand auftritt. Wird das Lenkrad 14 beispielsweise im Uhrzeigersinne weitergedreht, dann bleibt die Mutter 15 relativ zum Gehäuse 19 stehen, so daß eine Axialverschiebung geringen Ausmaßes der Lenksäule stattfindet. Ein mit der Lenksäule verbundener Kolben 20 wird dabei verschoben. Dieser Kolben 20 weist Nuten 26 und 27 auf, mit deren Hilfe der Durchfluß hydraulischen Mediums im Zusammenwirken mit den entsprechend angeordneten Abflußleitungen überwacht wird. Beim Verschieben des Kolbens 20 nach unten erfolgt ein Sperren der Rückflußleitung 22, während das durch die Leitung 21 zugeführte Druckmedium durch die Leitung 24 zu den Lenkzylindeni 41 und 42 gemäß F i g. 2 gelangt. Die Leitungen 23 und 25 sind miteinander verbunden, so daß durch diese Leitungen das aus den Lenkzylindern 41 und

42 verdrängte Medium zum Sammelbehälter 45 zurückströmt.

Wird das Lenkrad 14 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, dann erfolgt unter Berücksichtigung der am Segment 16 auftretenden Kräfte ein Aufwärtsbewegen des Kolbens 20. Dabei wird die Leitung 23 abgesperrt, und das durch die Leitung 21 zugeführte Druckmedium strömt durch die Leitung 25 zu den Lenkzylindern 41 und 42. Das verdrängte Medium wird in diesem Fall durch die Rückflußleitung 24 ίο bzw. die Beipaßleitung 44 sowie die Rückflußleitung 22 zum Sammelbehälter 45 geführt.

Im Gehäuse 19 ist ein Drehschieber 28 vorgesehen, der im Gehäuseteil 29 gelagert ist. Dieser Gehäuseteil 29 weist Querbohrungen 30 und 31 auf, die mit den Nuten 27 und 26 des Kolbens 20 je nach der vom Kolben eingenommenen Stellung in Verbindung stehen. Der Drehschieber 28 hat zwei Querbohrungen 32 und 33, die auf der gleichen Ebene wie die Querbohrungen 30 und 31 liegen. Durch diese Querbohrungen 30 bis 33 kann das Medium aus der Druckleitung 21 bis in einen Zylinderraum 34 strömen, der an seinen beiden Enden durch Kolben 35 und 36 abgeschlossen ist. Diese Kolben 35 und 36 werden durch die Anschläge 37 bzw. 38 des Gehäuses 19 in ihrer axialen Bewegung begrenzt. Der Kolben 20 trägt an beiden Stirnseiten je eine flanschartige Scheibe 39 und 40 auf, die mit dem Kolben 35 bzw. 36 zusammenwirken. Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Anordnung ist wie folgt:

Beim oben erläuterten Verschieben des Kolbens 20 deckt der zwischen den Nuten 26 und 27 befindliche Kolbenteil 20 die untere Querbohrung 30 des Gehäuseteiles 19 ab, während die obere Querbohrung 31 vom Druckmedium beaufschlagt wird. Befindet sich der Drehschieber 28 in der Abschlußstellung, dann wird im Zylinderraum 34 kein Druck aufgebaut. In dieser Stellung kann eine vom Druck des zurückfließenden Mediums herrührende Rückstellkraft nicht übertragen werden. Wird hingegen der Drehschieber 28 um 90° verdreht, dann liegen die Bohrungen 31 und 33 koaxial zueinander, wodurch sich ein Flüssigkeitsdruck in der Zylinderkammer 34 aufbaut. Durch die Scheibe 39 wurde der Kolben 35 in der Zylinderkammer 34 nach unten mitgenommen. Bei beaufschlagter Zylinderkammer 34 stützt sich der Kolben 35 über den Kolben 36 am Anschlag 38 ab. Die Abstützkräfte bedingen über die Scheibe 39 und die mit der Mutter zusammenwirkende Lenksäule ein Rückstellmoment am Lenkrad. Die Lenkradsäule 14 wird dadurch in die ursprüngliche Ausgangsstellung zurückgedreht. Die Beaufschlagung der Zylinderkammer durch die Querbohrung 32 bei Umkehr der Drehrichtung am Lenkrad bewirkt eine entsprechende Reaktion, deren Ableitung ohne besonderen Hinweis vorgenommen werden kann. Durch Verschwenken des Drehschiebers 28 kann also die Übertragung der Rückstellkraft auf das Lenkrad verhindert oder zugelassen werden. Auf der Baustelle erfolgt die Unterbrechung der Übertragung, während eine Freigabe bei normalem Straßenbetrieb vorgenommen wird.

Im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 ist eine rein mechanische Lenkung dargestellt, wie sie bei Baumaschinen häufig üblich ist. Durch Verdrehen der Lenkradsäule 14 wird über eine Schnecke 48 in einem Gehäuse 47 und ein mit dieser zusammenwirkendes Schneckenrad 49 ein Hebel 50 verschwenkt. Über ein Lenkgestänge 51,52,53 wird das Lenkdrehmoment auf die Räder übertragen. Bei Verwendung einer selbsthemmenden Schnecke wird die von den Lenkrädern der Baumaschine herrührende Rückstellkraft nicht übertragen. Wird hingegen eine nicht selbsthemmende Schnecke 48 verwendet, dann erfolgt eine Rückdrehung der Lenkradsäule 14 unter der Wirkung der Rückstellkraft. Durch Anordnen jeweils einer derartigen mechanischen Lenkeinrichtung nebeneinander besteht die Möglichkeit, je nach Bedarf entweder die eine oder die andere einzuschalten. Es können dabei beispielsweise zwei getrennte Lenkräder 14 vorgesehen werden, wobei das Lenkgestänge 51,52, durch Kupplungsglieder mit dem einen oder mit dem anderen Lenkrad verbindbar ist. An einem Lenkrad 14 können jedoch auch zwei Schnecken vorgesehen werden, die durch entsprechende Kupplungsglieder anschließbar oder vom Lenkrad trennbar angeordnet werden können.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Lenkeinrichtung für selbstfahrende Fahrzeuge, insbesondere Baumaschinen, mit einer die Übertragung der Rückstellkräfte an das Lenkrad zeitweise sperrenden oder weitgehend dämpfenden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Sperrung der Rückstellkräfte mit dem Gangschaltgetriebe des Fahrzeuges verbunden und durch das Getriebe im oberen Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeuges abschaltbar ist.

2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als Vereinigung von zwei mechanischen Lenkgetrieben ausgebildet ist, bei der das eine Getriebe ein selbsthemmendes Element, z. B. Schnecke, zwecks Sperren oder Erschweren der Übertragung der Rückstellkräfte aufweist.

3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als Vereinigung eines mechanischen Lenkgetriebes mit einem hydraulischen Lenkgetriebe ausgebildet ist, bei der das die Rückstellkräfte sperrende hydraulische Getriebe für die Schaltung der Langsamgänge bestimmt ist.

4. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung einer an sich bekannten hydraulischen Hilfskraftlenkung ein zusätzliches, mit der Lenkradsäule verbundenes Absperrorgan vorgesehen ist, das die axiale Übertragung des beim Lenken entstehenden Öldruckes auf die Lenkradsäule wahlweise sperrt oder freigibt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 219 229, 699 353,
672;

deutsche Auslegeschriften Nr. 1016 135,
083 675;

deutsche Patentanmeldung O 2679
(bekanntgemacht am 17.3.1955);

deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 859 518;

USA.- Patentschrift Nr. 2 213 271.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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