DE1430724B2 - Lenksystem für ein Gelenkfahrzeug - Google Patents

Description

Arbeitsdruck aufweisenden Hydraulikzylinder-Auslaßöffnung, so daß äußeren Einwirkungen auf das Lenksystem, die einen Druckanstieg in einem Hydraulikzylinder bewirken, immer ein entsprechend höherer Druck auf der Einlaßseite des Steuerventils gegenübersteht, da in diesem Fall unmittelbar die Einlaßseite in einem geringeren Ausmaß mit der Rücklaufleitung verbunden wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Kammer und den Hydraulikzylindem ein druckmittelbetätigtes Axialschieberventil vorgesehen, das die Hydraulikzylinder-Auslaßöffnung, die den jeweils höheren Arbeitsdruck aufweist, selektiv mit der Kammer verbindet und gleichzeitig die Verbindung zwischen der anderen Hydraulikzylinder-Auslaßöffnung bzw. dem Hydraulikzylinder und der Kammer sperrt und das weiterhin den Druckmittelfluß von einer der Hydraulikzylinder-Auslaßöffnungen zur Kammer bei in der neutralen Stellung befindlichen Schieber sperrt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schieber des Steuerventils Schlitze an den Steuerkanten für die Hydraulikzylinder-Auslaßöffnungen aufweist, über die die Hydraulikzylinder in Abhängigkeit von der Richtung der Schieberbewegung unmittelbar mit der Kammer verbindbar sind.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn in an sich bekannter Weise durch die Steuerkanten des Steuerschiebers bei einem Steuerausschlag die zu den Hydraulikzylindern führenden Auslaßöffnungen vom Rücklaufanschluß getrennt werden, bevor diese in Verbindung mit dem Druckanschluß gelangen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Lenksystems eines Gelenkfahrzeuges;

F i g. 2 eine andere Ausführungsform des Lenksystems nach Fig. 1.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform des Lenksystems ist ein Steuerventil 10 zur Steuerung der Lenkung eines Gelenkfahrzeuges vorgesehen, das zwei durch ein Gelenk 13 miteinander verbundene Rahmen ι 11 und 12 aufweist. Zwischen den Rahmen sind Hydraulikzylinder 14 und 15 in üblicher Weise schwenkbar befestigt.

Die Hydraulikzylinder sind mittels Leitungen 17 und 19 an das Steuerventil 10 angeschlossen und werden über dieses von einer Pumpe 16 mit Druckmittel aus einem Vorratsbehälter 18 beaufschlagt.

Das Steuerventil 10 enthält in einem Ventilgehäuse 21 einen Schieber 22, über den ein Druckanschluß 23 mit einer Auslaßöffnung 24 und 25 verbunden werden kann. In axialer Richtung sind nebeneinander Steuerkanten 26 und 27 in den Schieber eingearbeitet, die in Abhängigkeit von der Richtung der Schieberbewegung wahlweise eine solche Verbindung abwechselnd zulassen. Weitere Steuerkanten 28 und 29 stellen einen in der neutralen Stellung des Ventils begrenzten Durchlaß zwischen den Auslaßöffnungen und einer Rücklaufleitung 41 her.

Die Begrenzung der Durchlaßöffnung mit Hilfe einer der Steuerkanten 26 oder 27, welche die Pumpe mit den Zylindern zum Zwecke der Lenkung verbinden, ist durch den Betrag der axialen Verschiebung des Schiebers relativ zum Ventilkörper bestimmt. Damit ist die Durchflußmenge direkt proportional der Größe einer solchen Verschiebung. Ein auf dem Schieber zwischen den Schlitzen angebrachter Steg ist vorzugsweise derart angeordnet, daß er in axialer Richtung beiderseits mit einer kreisförmigen Kante des Einlaßschlitzes um einen bestimmten Betrag Xüberlappt.

Da die Ausgangsleistung der Pumpe 16 normalerweise die Kapazität der Durchgangsöffnung an den Steuerkanten 26 oder 27 übersteigt, wird vorsätzlich an der hierbei gebildeten Durchlaßbegrenzung ein Druckabfall erzeugt. Um die beim Durchströmen der Schlitze verbleibende, überschüssige Flüssigkeit zum Vorratsbehälter 18 umleiten zu können, ist ein Differentialkolben 30 vorgesehen. Dieser ist im Ventilgehäuse verschiebbar gelagert und besitzt radiale öffnungen 31, durch die der Flüssigkeitsdruck im Druckanschluß 23 auf eine innere Wandung 32 wirken kann. Ferner sind weitere radiale Öffnungen 33 in der seitlichen Wand des Differentialkolbens 30 vorgesehen, die in Abhängigkeit von dessen Stellung einen mehr oder weniger großen Verbindungsquerschnitt des Kolbeninneren mit der Rücklaufleitung 41 herstellen.

Eine der Wandung 32 gegenüberliegende stirnseitige Abschlußkammer 34 des Differentialkolbens ist jeweils mit derjenigen Hydraulikzylinder-Auslaßöffnung des Steuerventils verbunden, die gegenüber^der anderen den höheren Druck führt, wobei dieser Druck niedriger als der Druck im Druckanschluß 23 ist. Dieser niedrige Druck wirkt zusammen mit der durch eine Schraubenfeder 35 auf den Differentialkolben 30 ausgeübten Kraft dem höheren gegen die Wand 32 wirksamen Druck entgegen. In der Abschlußkammer 34 ist eine kappenförmige Halterung 36 vorgesehen, durch die eine genaue Lagerung und sichere Halterung der Feder gewährleistet wird. Aus den bisherigen Ausführungen kann entnommen werden, daß Einrichtungen vorhanden sind, mit denen eine festgelegte Druckdifferenz an den veränderbaren Durchlaßeinrichtungen aufrechterhalten wird, solange der Druck in den Arbeitszylindern zum Schwenken des Fahrzeugs anwächst.

Der Ventilkegel eines Sicherheitsventils 37 verschließt unter dem Druck einer Feder 39 eine öffnung 38 in der kappenförmigen Halterung 36. Der Flüssigkeitsdruck in der Kammer 34 wirkt dem Sicherheitsventil, d. h. der Feder 39 entgegen, so daß das Ventil 37 geöffnet wird, sobald der Druck im System einen festgelegten Grenzwert übersteigt. Die Druckflüssigkeit kann dann aus der Kammer 34 durch eine Leitung 40 in die Durchlaufleitung 41 und zum Vorratsbehälter 18 abfließen.

Ein druckmittelbetätigtes Axialschieberventil 44 ist über Leitungen 46 und 47 mit den Auslaßöffnungen 24 bzw. 25 verbunden und verbindet diese wechselweise durch eine Leitung 45 mit der Kammer 34. Ein im Axialschieberventil aufgenommener Kolben 48 weist in Bunden an seinen Enden schlitzförmige Kanäle 51 und 52 auf. Eine Folgesteuerung 53 des Steuerventils 10 ist in F i g. 2 schematisch angedeutet.

Wenn der Schieber 22 des Steuerventils von Hand bzw. nach rechts in F i g. 1 verschoben wird, tritt Druckflüssigkeit in die Kammer 24 und damit in die Leitungen 17 und 46 ein.

Die Druckflüssigkeit verschiebt dann den Kolben 48 nach oben in der Zeichnung und verbindet die Leitung 46 über den Kanal 52 mit der Leitung 45 und der Kammer 34. Dieser Vorgang verschließt gleichzeitig die Leitung 47.

Sobald die Druckdifferenz am Schlitz 26 ausreicht, um auf der Wand 32 des Differentialkolbens 30 eine solche Kraft wirksam werden zu lassen, die die Summe der

Kraft der Feder 35 und des Druckes in der Kammer 34 übersteigt, wird der Differentialkolben 30 nach rechts verschoben und eine Verzweigung geschaffen, durch welche die überschüssige Pumpenkapazität durch die radialen öffnungen 33 und die Leitung 41 zum Vorratsbehälter 18 zurückgeführt wird. Ein beim Verschwenken des Fahrzeugs auftretender Widerstand erhöht den Druck in den Zylindern 14 und 15 und dementsprechend auch in der Kammer 24, den Leitungen 36 und 45 sowie in der Kammer 34. Dieser Vorgang verursacht eine Verschiebung des Differentialkolbens 30 nach links und überdies eine Drosselung der abgezweigten Flüssigkeit, wodurch der Druck in der Einlaßkammer 23 um einen genügend großen Betrag angehoben wird, um die erforderliche Druckdifferenz und so die Strömungsmittelmenge zu der Hydraulikzylindern unabhängig von der zur Steuerung des Fahrzeuges erforderlichen Kraft konstant zu halten. Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird die Druckdifferenz zweckmäßigerweise auf einem Wert von nahezu 0,042 kg/cm² (60 p.s.i.) gehalten.

Sobald der Schieber 22 nach links verschoben wird, fließt die unter Druck stehende Flüssigkeit durch die Auslaßkammer 25 zu den Hydraulikzylindern und durch die Leitung 47, um den Kolben 48 nach unten zu verschieben und um so die Auslaßkammer 25 mit der Kammer 34 über die Leitung 47, die Durchlässe 51 und die Leitung 45 zu verbinden.

Der Druckaufbau in der Kammer 34 wird durch die Verschiebung des Schiebers 22 geringfügig verzögert, entsprechend der Zeit, die erforderlich ist, um den Kolben 48 derart zu verschieben, daß er entweder die Leitung 46 oder 47 mit der Leitung 45 verbindet. Diese Verzögerung dämpft jegliches anfängliches Überschwingen der Flüssigkeit und hilft auf diese Weise ein eigenstabiles System zu schaffen. Eine weitere Möglichkeit zur Stabilisierung des Systems ist in der speziellen Gestaltung und Anordnung der Steuerkanten 26, 27, 28 und 29 gegeben. Eine derartige Anordnung sieht vor, daß die Steuerkanten 28 und 29 zur Verhinderung eines Strömuhgsflußes von der Kammer 34 zum Vorratsbehälter früher geschlossen wird, als die Verbindung der Pumpe 16 mit den Lenk-Hydraulikzylindern erfolgt. Bei einer speziellen Ausführungsform beträgt z. B. die Überdeckung X ungefähr 1,8 mm (0,070 inch) und die Überdeckung Y ungefähr 0,8 mm (0,030 inch), so daß, nachdem der Schlitz 28 bzw. 29 verschlossen ist, der Schieber 22 ungefähr 1 mm (0,040 inch) verschoben werden muß, bevor die Flüssigkeit in die Arbeitszylinder eintreten kann. Diese nacheinander folgende Anordnung reduziert in erster Linie Druckschwankungen, die durch die Umleitung der Druckflüssigkeit bei wechselnden Lenkausschlägen hervorgerufen werden und normalerweise zur Instabilität des Lenksystems führen, wenn dieses in Verbindung mit einem üblichen Gestänge zur Folgesteuerung benutzt wird.

Sobald das Steuerventil in seiner neutralen in F i g. 1 dargestellten Lage gehalten wird, fließt die Druckflüssigkeit über die Steuerkanten 28 und 29 und eine ringförmige Kammer, welche mit der Leitung 41 in Verbindung steht, aus der Kammer 34 zum Vorratsbehälter zurück. Um dieses Verhalten zu erreichen, wird der Kolben 48 in einer Richtung verschoben, in der die Kammer 34 mit den auf einem höheren Druckniveau liegenden Auslaßöffnung 24 oder 25 durch die Leitungen 45 und 46 oder 45 und 47 verbunden ist. Dadurch kann die Pumpmenge von der Einlaßöffnung 31 zum Vorratsbehälter umgeleitet werden, indem lediglich der zusammengesetzte Druck aus der Kraft der Feder 35 und dem mometan in den Arbeitszylindern wirkenden Druck zur Verbindung der öffnungen 33 mit der Rücklaufleitung 41 überwunden wird.

Während des Fahrens des Fahrzeugs versucht der ungleiche Rollwiderstand der Räder unter der Voraussetzung, daß der Schieber 22 sich in seiner neutralen Lage befindet, das Fahrzeug in der Lenkung zu beeinflussen, indem Druckmittelflüssigkeit aus den Arbeitszylindern 14 und 15 durch die vor den Steuerkanten 28 und 29 gebildete Drosselöffnung gedrückt wird. Diese äußeren Einflüsse auf die Lenkung wirken über die Folgesteuerung 53 auf den Schieber 22 und verschieben ihn in eine Richtung, die geeignet ist, die entsprechende der beiden Steuerkanten 28 oder 29 zu schließen und die Flüssigkeit in den Arbeitszylindern zurückzuhalten. Durch diese Art der Steuerung kann diese unerwünschte Lenkbeeinflussung auf einen Minimum gehalten und damit das »Ziehen« des Fahrzeugs nach einer Richtung bzw. eine übermäßige Drift verhindert werden. Bei einer speziellen Ausführungsform war ein Lenkwinkel von 0° 10' für die hydraulische Blockierung der Arbeitszylinder ausreichend. Das Verhältnis der axialen Überdeckungen X und Y zueinander verhindert unter diesen Bedingungen eine Verbindung der Pumpe mit den Arbeitszylindern.

Die in Fig.2 dargestellte Ausführungsform des Lenksystems entspricht im wesentlichen der Darstellung nach der Ausführungsform gemäß F i g. 1. Entsprechende Teile wurden mit gleichen Bezugszeichen versehen, die lediglich durch einen Strich voneinander verschieden sind. Der grundsätzliche Unterschied dieses in Fig.2 dargestellten Systems besteht darin, daß der effektive Hydraulikdruck an Auslaßöffnungen 24' und 25' über einen axial angeordneten Schlitz 61 bzw. 62, der im Schieber 22' vorgesehen ist, sowie eine Leitung 63 und eine ringförmige Kammer 64 in der Kammer 34 zur Wirkung gelangt. Diese Anordnung ermöglicht mit einem Kolben 30' die gewünschte Druckdifferenz für eine wirkungsvolle, weiche Lenkung im wesentlichen mit denselben Mitteln, wie bereits oben beschrieben, aufrecht zu halten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Lenksystem für ein Gelenkfahrzeug mit zwei gelenkig miteinander verbundenen Rahmen, bei welchem zwischen den Rahmen Hydraulikzylinder angeordnet sind, deren Betätigung den einen Rahmen relativ zum anderen verschwenkt und bei welchem zum wahlweisen Verbinden einer Druckmittelquelle mit den Hydraulikzylindern ein Steuerventil vorgesehen ist, welches einen hin- und herverschiebbaren Schieber aufweist, in welchem mit Abstand voneinander veränderbare Durchlaßöffnungen angeordnet sind, um den Hydraulikzylinder das Druckmittel abhängig von der Richtung der Schieberbewegung durch eine dieser veränderbaren •Durchlaßöffnungen in einem der Verschiebung proportionalen Ausmaß zuzuführen, wobei Regeleinrichtungen zur Regelung des dem Steuerventil zugeführten Druckes vorgesehen sind, die einen Differentialkolben einschließen, dessen eine Seite mit dem Pumpendruck beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben (30,30') durch eine dem Pumpendruck entgegenwirkende Feder (35) vorgespannt ist, deren Kammer (34) mit dem Druck in der den jeweils höheren Arbeitsdruck aufweisenden Hydraulikzylinder-Auslaßöffnung (24, 25, 24', 25') des Steuerventils (10) beaufschlagt is_t und daß die mit dem Pumpendruck beaufschlagte Seite des Differentialkolbens (30, 30') Drosselventilelemente (33) aufweist, über die in Abhängigkeit von der Stellung des Differentialkolbens (30, 30') und damit von dem relativen Druck zwischen dem Pumpendruck und dem Druck in der Kammer (34) die Einlaßseite des Steuerventils (10) in einem größeren oder kleineren Ausmaß mit einer Rücklaufleitung (41) verbindbar ist.

2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kammer (34) und den Hydraulikzylindern ein druckmittelbetätigtes Axialschieberventil (44) vorgesehen ist, das die Hydraulikzylinder-Auslaßöffnung (24, 25), die den jeweils höheren Arbeitsdruck aufweist, mit der Kammer (34) verbindet und gleichzeitig die Verbindung zwischen der anderen Hydraulikzylinder-Auslaßöffnung (24, 25) bzw. dem Hydraulikzylinder (14, 15) und der Kammer (34) sperrt und das weiterhin den Druckmittelfluß von einer der Hydraulikzylinder-Auslaßöffnungen zur Kammer (34) bei in der neutralen Stellung befindlichem Schieber (22) sperrt.

3. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (2') des Steuerventils Schlitze (61, 62) an den Steuerkanten für die Hydraulikzylinder-Auslaßöffnungen aufweist, über die die Hydraulikzylinder in Abhängigkeit von der Richtung der Schieberbewegung unmittelbar mit der Kammer (34) verbindbar sind.

4. Lenksytem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise durch die Steuerkanten (26,27,28, 29) des Steuerschiebers bei einem Steuerausschlag die zu den Hydraulikzylindern führenden Auslaßöffnungen vom Rücklaufanschluß getrennt werden, bevor diese in Verbindung mit dem Druckanschluß gelangen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenksystem für ein Gelenkfahrzeug mit zwei gelenkig miteinander verbundenen Rahmen, bei welchem zwischen den Rahmen Hydraulikzylinder angeordnet sind, deren Betätigung den einen Rahmen relativ zum anderen verschwenkt und bei welchem zum wahlweisen Verbinden einer Druckmittelquelle mit den Hydraulikzylindern ein Steuerventil vorgesehen ist, welches einen hin- und herverschiebbaren Schieber aufweist, in welchem mit

ίο axialem Abstand voneinander veränderbare Durchlaßöffnungen angeordnet sind, um den Hydraulikzylindern das Druckmittel abhängig von der Richtung der Schieberbewegung durch eine dieser veränderlichen Durchlaßöffnungen in einem der Verschiebung proportionalen Ausmaß zuzuführen, wobei Regeleinrichtungen zur Regelung des dem Steuerventil zugeführten Druckes vorgesehen sind, die einen Differentialkolben einschließen, dessen eine Seite mit dem Pumpendruck beaufschlagt ist.

Bei einem bekannten Lenksystem dieser Art (US-PS 26 14 644, insbesondere Fig. 8) sind zwei Pumpen mit unterschiedlicher Förderleistung vorgesehen, von denen die Pumpe mit der kleineren Förderleistung im Normalbetrieb die für die Steuerung des Fahrzeugs erforderliche Leistung liefert. Wenn jedoch die Lenkeinrichtungen sehr schnell betätigt werden und damit ein höherer Strömungsmitteldruck an den Lenkzylindern erforderlich ist, so wird über ein von dem Schieber des Steuerventils mechanisch betätigtes zusätzliches Ventil die Pumpe mit der größeren Förderleistung zusätzlich eingeschaltet, um die für die Betätigung der Lenk-Hydraulikzylinder in der Zeiteinheit zur Verfügung stehende Druckmittelmenge zu erhöhen. Hierdurch wird eine gewisse Anpassung der Pumpenleistung an die zur Lenkung erforderliche Leistung erreicht. Der bei einem bestimmten Lenkausschlag bzw. bei gerader Ausfahrt an der Einlaßöffnung des Steuerventils zur Verfügung stehende Druck ist hierbei konstant, was in vielen Fällen unerwünscht ist, da bei Auftreten von äußeren auf die Lenkeinrichtungen wirkenden Kräften ein möglichst stabiles Steuerverhalten erzielt werden soll, was voraussetzt, daß bei Auftreten derartiger äußerer Kräfte eine Erhöhung des Druckes an der Einlaßöffnung des Steuerventils erzielt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenksystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bei einfachem Aufbau unter allen Umständen eine festgelegte Druckdifferenz zwischen der Einlaßöffnung des Steuerventils und seinen zu den Hydraulikzylindern führenden Auslaßöffnungen aufrechterhalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Differentialkolben durch eine dem Pumpendruck entgegenwirkende Feder vorgespannt ist, deren Kammer mit dem Druck in der den jeweils höheren Arbeitsdruck aufweisenden Hydraulikzylinder-Auslaßöffnung des Steuerventils beaufschlagt ist und daß die mit dem Pumpendruck beaufschlagte Seite des Differentialkolbens Dosselventilelemente aufweist, über die in Abhängigkeit von der Stellung des Differentialkolbens und damit von dem relativen Druck zwischen dem Pumpendruck und dem Druck in der Kammer die Einlaßseite des Steuerventils in einem größeren oder kleineren Ausmaß mit einer Rücklaufleitung verbindbar ist.

Durch diese Ausgestaltung des Lenksytems wird auf der Einlaßseite des Steuerventils immer ein Druck aufrechterhalten, der um eine bestimmte Druckdifferenz höher ist als der Druck an der den höheren