DE19646082A1 - Hydraulisches Knicklenksystem für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Knicklenksy­ stem für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Landwirtschafts- und Baustellenfahrzeuge Knicklenkfahrzeuge haben zwischen Vorder- und Hinterwagen eine hydraulische Stellvorrichtung. Ein durch ein Lenkhandrad verstellbares Lenkventil steht dabei mit einer Hochdruckpumpe in Verbindung. Das Lenkhand­ rad überträgt die Drehbewegung auf eine Handpumpe, die den Ölstrom der Hochdruckpumpe über ein Lenkventil der Stell­ vorrichtung zuteilt. Weiter ist zwischen zu der Stellvor­ richtung geführten Zylinderleitungen ein Federspeicher mit einer Feder und beidseitig auf diese wirkenden Kolben ein­ gebaut.

Derartige Knicklenksysteme sind allgemein bekannt. Ein Federspeicher in einem Schaltsystem für Knicklenkfahrzeuge in der vorbeschriebenen Anordnung ist aus einer Zeichnung der ZF FRTEDRICHSHAFEN AG - ZF-SERVOSTAT 2 unter der Nr. 8470048245 mit Datum vom 11.11.92 bekanntgeworden. Die großen Druckräume der Stellvorrichtung sind in dieser An­ ordnung an ein Servoschaltventil angeschlossen. Vor dem Servoschaltventil steht der durch das Lenkventil angeregel­ te Druck bereit. Wenn das Servoschaltventil durch den Len­ kungsdruck geöffnet wird, soll der Druckaufbau in der Stellvorrichtung nicht schlagartig, sondern durch ein Dämp­ fungsglied gedämpft erfolgen. Zu diesem Zweck ist zwischen die Stellvorrichtung 9-9 und das Lenkventil 6 (ZF-SERVO­ STAT) und zwischen die Zylinderleitungen R und L als Dämp­ fungsglied ein Federspeicher 7 eingebaut. Die Aufgabe eines Federspeichers besteht darin, die Lenkung in einem Knick­ lenksystem weicher zu machen, d. h., das Fahrzeug soll bei schnellen Lenkbewegungen keine abrupten Bewegungen ausfüh­ ren. Derartige schnelle Lenkbewegungen haben ein Fahrzeug­ schütteln zur Folge. Bisher bekannte Federspeicher sind mit auf einem Rohr aufgeschobenen Tellerfedern ausgestattet. Tellerfedern sind teuer und es werden sehr viele Tellerfe­ dern benötigt, wenn ein größeres Dämpfungsvolumen erforder­ lich ist. Ein höheres Dämpfungsvolumen bedeutet eine Erhö­ hung der Tellerfederzahl und eine Steigerung der Kosten. Bei hohen Arbeitsdrücken steigt durch die erforderliche Mehrfachschichtung der Tellerfedern die Eigenreibung und damit die Hysterese. Außerdem steigt bei hohen, in den Fe­ derspeicher eingeleiteten Frequenzen, die Eigenerwärmung. Durch die erforderliche Führung der Tellerfedersäule ist ein gehärtetes und daher teures Rohrteil nötig. Beim Einbau vieler geschichteter Tellerfedern entsteht eine große Druck- und Speichervolumen-Toleranz, die mit Hilfe von Ein­ stellscheiben mit Vormontageauswahl auszugleichen ist.

Durch die Mehrfachschichtung benötigt man eine hohe Montagezeit und die Gefahr von Fehlmontagen und Fehlein­ stellungen ist verhältnismäßig groß. Um die Tellerfederzahl möglichst klein zu halten, muß man einen großen, auf die Federn wirkenden Kolbendurchmesser wählen. Dieser große Kolbendurchmesser ruft bei Druckbeaufschlagung große im Federspeicher wirksame Kräfte hervor, die sich auf die Di­ mensionierung und die Kosten der Speichereinzelteile aus­ wirken. Je mehr Einzelteile verwendet werden, um so größer ist die Wahrscheinlichkeit eines vorzeitigen Ausfalls. Aus Sicherheitsgründen ist daher die Anzahl der Einzelteile zu verringern und nach Möglichkeit auf eine kleine Zahl einzu­ schränken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen wesentlich preisgünstigeren Federspeicher mit einfacheren Einzelteilen zu schaffen. Außerdem soll das Betriebsverhal­ ten des Federspeichers verbessert werden. Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Merkmalen des Anspruchs 1 enthalten. Vor­ teilhafte Ausgestaltungen geben die Unteransprüche 2 bis 4 an. Nach Anspruch 1 stützt sich eine Spiralfeder über ein Druckstück mit einem Federteller am Kolben ab und der Kol­ ben ist in einer Kolbenführung mit begrenzter Wegverstel­ lung verschieblich gelagert. Weiter trägt nach Anspruch 2 das Druckstück einen Zapfen mit einem Kugelabschnitt, der sich in einer Sackbohrung des Kolbens abstützt. Ein Endan­ schlag der Wegverstellung ist in der Kolbenführung und im Kolben angeordnet. Schließlich ist nach Anspruch 3 der In­ nendurchmesser der Sackbohrung größer als der Durchmesser des Druckstückzapfens. Der Zapfen im Kolben ermöglicht durch den Kugelabschnitt ein Kippen der Feder ohne, daß eine seitliche Kraftkomponente auf den Kolben ausgeübt wer­ den kann. Da weiterhin der Kraftangriff des Druckstücks in der Sackbohrung des Kolbens liegt, also nahe an der druck­ beaufschlagten Seite, kann die Feder kippen ohne Einwirkung einer seitlichen Kraftkomponente auf den Kolben. Durch die erfindungsgemäße Krafteinleitung über das Druckstück er­ reicht man, daß der Kolben nicht verkantet, wenn eine seit­ liche Kraft auftritt. Da die Spiralfeder mehr Hub als eine Tellerfedersäule zuläßt, kann der Kolbendurchmesser kleiner sein. Die Belastung der Deckel, sowie eines Rohres, sind kleiner und lassen sich mit einem geringeren Gewicht her­ stellen. Hinzu kommt das durch die Verlegung des Endan­ schlags in die Kolben und in die Kolbenführung jeder Kolben unabhängig vom Gegenkolben angesteuert und bewegt werden kann.

Man kann den Federspeicher auch mit einseitiger Wir­ kung verwenden. In diesem Fall braucht man in dem System zwei einseitige Ausführungen. In der Anmeldung ist jedoch die wechselseitigs Ausführung beschrieben.

Weiters Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeich­ nung, die ein Ausführungsbeispiel eines doppelseitigen Fe­ derspeichers zeigt, näher erläutert.

Ein Federspeicher 1 ist zwischen die Zylinderleitun­ gen 2 und 3 eingebaut, die von einer Stellvorrichtung zu dem mit der Handpumpe vereinigten Servoventil (nicht ge­ zeichnet) führen. Über die Anschlüsse 4 oder 5 wirkt der Lenkungsdruck auf die Kolben 6 oder 7. Im folgenden wird immer nur eine Kolbenseite beschrieben, wobei die Teile der anderen Kolbenseite mit der entsprechend höheren Bezugszif­ fer angegeben ist. Steigt der Lenkungsdruck so stark an, daß die Federvorspannkraft überwunden wird, dann verschiebt sich der Kolben 6, 7 gegen die Kraft einer Spiralfeder 8 und der Federspeicher 1 nimmt Ölvolumen auf. Der Kolben 6, 7 läßt sich bei ausreichendem Lenkungsdruck bis zu einem Endanschlag 10, 11 verschieben. Dabei nimmt der Federspei­ cher 1 in einem Raum 29, 39 das Höchstvolumen auf. Ein vom wirksamen Kolbendurchmesser und einem Absatz für den Endan­ schlag 10, 11 gebildeter Ringraum 12, 13 dient der hydrau­ lischen Endlagedämpfung des Federspeichers 1. Zur Be- und Endlüftung ist der Ringraum 12, 13 an den Anschluß 4, 5 angeschlossen. Der bei schnellen Lenkmanövern auftretende geräuschvolle metallische Anschlag läßt sich durch den Rin­ graum 12, 13 verhindern. Dazu ist eine Abstimmung des Ringquerschnitts zwischen dem Durchmesser des Kolbens 6, 7, dem Durchmesser des Endanschlags 10, 11 und dem Innendurch­ messer einer Kolbenführung 9, 19 erforderlich.

Der Kolben 6, 7 besitzt eine Sackbohrung 14, 15, des­ sen Auslauf kegelig endet. In der kegeligen Sackboh­ rung 14, 15 stützt sich ein Druckstück 16, 17 mit einem Federteller 18, 20 ab. Das Druckstück dient zur Mittenzen­ trierung und zur zentrischen Krafteinleitung auf die Spi­ ralfeder 8. Der Durchmesser der Sackbohrung 14, 15 ist grö­ ßer als der Durchmesser eines Zapfens 21, 22 des Druck­ stücks 16, 17. Auf diese Weise schafft man einen räumlichen Freiheitsgrad. Um die Beweglichkeit zu sichern, liegt der Zapfen 21, 22 mit einem Kugelabschnitt 23, 24 im Kolben 6, 7 an. Zwischen dem Federteller 18, 20 und dem federseitigen Ende des Kolbens 6, 7 mit der Kolbenführung 9, 19 sieht man einen Freiraum 25, 26 vor, der zur seitlichen Beweglichkeit des Druckstücks 16, 17 dient. Die Kolbenführung 9, 19 ist derart ausgeführt, daß eine verhältnismäßig kurze Führung für den Kolben 6, 7 entsteht, die jedoch eine Hochdruck­ dichtung 27, 28 aufnehmen kann. Außerdem ist am Außendurch­ messer der Kolbenführung 9, 19 ein O-Ring 30, 31 einge­ setzt, der nach außen abdichtet. Ein in ein Rohr 32 einge­ schraubter Deckel 33, 34 hält die Kolbenführung 9, 19 an einem Absatz in Anlage und dient dem Kolben 6, 7 als An­ schlag.

Steht ein Ende der Spiralfeder 8 nicht genau senkrecht zu ihrer Federachse, d. h., wenn die Spiralfeder durch die Krafteinleitung auf die halbangeschliffene Endwindung seit­ lich wegkippt, so wird auch das Druckstück 16, 17 mit dem Federteller 18, 20 diese Schräglage einnehmen. Durch den Kugelabschnitt 23, 24 kann dieses Kippen stattfinden, ohne daß eine seitliche Kraftkomponente auf den Kolben 6, 7 auf­ tritt. Da der Kraftangriff an dem Kolben 6, 7 nahe seiner beaufschlagten Fläche am Kugelabschnitt 23, 24 erfolgt und die Kolbenführung 9, 19 bei der Hochdruckdichtung 27, 28 an der entgegengesetzten Seite liegt, wird der Kolben 6, 7 durch das Druckstück 16, 17 immer mittig in die Achse des Federspeichers 1 gezogen. Die Spiralfeder 8 kommt also mit dem Innendurchmesser des Rohres 32 nicht in Berührung. So ergibt sich auch keine Hysterese und Verschleiß am Feder­ speicher 1.

Bezugszeichenliste

1

Federspeicher

2

Zylinderleitung

3

Zylinderleitung

4

Anschluß

5

Anschluß

6

Kolben

7

Kolben

8

Spiralfeder

9

Kolbenführung

10

Endanschlag

11

Endanschlag

12

Ringraum

13

Ringraum

14

Sackbohrung

15

Sackbohrung

16

Druckstück

17

Druckstück

18

Federteller

19

Kolbenführung

20

Federteller

21

Zapfen an

16

22

Zapfen an

17

23

Kugelabschnitt

24

Kugelabschnitt

25

Freiraum

26

Freiraum

27

Hochdruckdichtung

28

Hochdruckdichtung

29

Raum

30

O-Ring

31

O-Ring

32

Rohr

33

Deckel

34

Deckel

35

-

36

-

37

-

38

-

39

Raum

Claims (4)

1. Hydraulisches Knicklenksystem für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Landwirtschafts- und Baustellenfahrzeuge mit folgenden Merkmalen:

• - zwischen einem Vorderwagen und einem Hinterwagen ist eine Stellvorrichtung vorgesehen;
• - ein durch ein Lenkhandrad verstellbares Lenkventil steht mit einer Hochdruckpumpe in Verbindung; das Lenkhandrad überträgt die Drehbewegung auf eine Handpumpe, die den von der Hochdruckpumpe erzeugten Ölstrom über das Lenkventil der Stellvorrichtung zuteilt;
• - zwischen zu der Stellvorrichtung geführten Zylinder­ leitungen (2 und 3) ist ein Federspeicher (1) mit beidseitigen Kolben (6, 7) eingebaut,
  gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
• - eine Spiralfeder (8) des Federspeichers (1) stützt sich über ein Druckstück (16) mit einem Federtel­ ler (18) am Kolben (6) ab und
• - der Kolben (6) ist in einer Kolbenführung (9) mit begrenzter Wegverstellung verschieblich gelagert.

2. Hydraulisches Knicklenksystem mit einem Federspei­ cher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - das Druckstück (16) trägt einen Zapfen (21) mit einem Kugelabschnitt (23) der sich in einer Sack­ bohrung (14) des Kolbens (6) abstützt und
• - der Endanschlag (10) der Wegverstellung ist in der Kolbenführung (9) und im Kolben angeordnet.

3. Hydraulisches Knicklenksystem mit einem Federspei­ cher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Sackbohrung (14) größer ist als der Innendurchmesser des Zapfens (21) des Druck­ stücks (16)

4. Hydraulisches Knicklenksystem mit einem Federspei­ cher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelabschnitt (23) des Zapfens (21) möglichst nahe bei der druckbeaufschlagten Fläche des Kolbens (6) liegt.