DE19727681C1 - Hydraulischer Kreislauf für eine Lenkeinrichtung und weitere Verbraucher sowie eine entsprechende Lenkeinrichtung dazu - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kreislauf für eine Lenkeinrichtung und weiteren Verbrau­ chern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine entspre­ chende hydraulische Lenkeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Kreisläufe dieser Art werden in mobilen Anlagen einge­ setzt, wo neben einer hydraulischen Lenkeinrichtung wei­ tere Verbraucher beliebiger Art von einer gemeinsamen Pumpe versorgt werden, wobei die Versorgung der hydrau­ lischen Lenkeinrichtung gegenüber den anderen Verbrau­ chern absolute Priorität besitzt.

Ein solcher Kreislauf ist beispielsweise in der DE 44 10 693 C2, aber auch in der DE 44 34 532 A2 und in der US 4,454,716 beschrieben. Der Kreislauf besteht in der Hauptsache aus einer gemeinsamen Versorgungspumpe und einem gemeinsamen Stromteilventil, sowie einer Lenkein­ richtung und einem Lenkzylinder einerseits und einem Ar­ beitskreislauf anderseits.

Das Stromteilventil ist federbelastet ausgeführt und er­ hält sein Steuersignal als sogenanntes Lastsignal aus der hydraulischen Lenkeinrichtung.

Nach diesem Lastsignal reguliert das Stromteilventil seine Durchflußquerschnitte in der Art, daß der Lenk­ kreislauf vorrangig und bedarfsgerecht und der Arbeits­ kreislauf mit den anderen Verbrauchern mit dem über­ schüssigen Drucköl versorgt wird.

Eine entsprechende hydraulische Lenkeinrichtung ist u. a. ebenfalls aus dieser DE 44 10 693 C2 bekannt.

Diese Lenkeinrichtung besteht aus einer handbetriebenen und nach dem Gerotorprinzip arbeitenden Verdrängerein­ heit und aus einer Steuereinheit mit einem inneren Steu­ erkolben und einer äußeren Steuerhülse. Die Lenkeinrichtung besitzt einen Einlaßanschluß, einen Rücklaufanschluß, zwei Zylinderanschlüsse und einen Lastsignalanschluß für ein dynamisches Lastsignal. Dem­ entsprechend besitzt die Lenkeinrichtung einen vom Ein­ laßanschluß über die Verdrängereinheit zu einem der Zylinderanschlüsse führenden Hauptpfad und einem vom an­ deren Zylinderanschluß zum Rücklaufanschluß führenden Rücklaufpfad. Innerhalb der Lenkeinrichtung führt ein Nebenpfad vom Hauptpfad zum Rücklaufanschluß und zum Lastsignalanschluß. Im Hauptpfad ist eine verstellbare Eingangsdrossel und im Nebenpfad eine verstellbare Last­ signaldrossel angeordnet, die beide eine im Gegensinn verlaufende Verstellcharakteristik aufweisen.

Diese Lenkkreisläufe und die entsprechenden Lenkeinrich­ tungen arbeiten grundsätzlich zufriedenstellend.

Der wesentliche Nachteil dieses kombinierten Lenk- und Arbeitskreislaufes besteht aber darin, daß der gesamte angeforderte Druckölstrom, unabhängig davon, welche der Verbraucher versorgt werden müssen, das Stromteilventil passieren muß. Insbesondere im höheren Druckölstrombe­ reich ergeben sich erhebliche Druckverluste, die den hy­ draulischen Wirkungsgrad des gesamten Kreislaufes negativ beeinflussen.

Diese Energieverluste sowie die notwendige Verwendung eines zusätzlichen Ventiles machen einen solchen Kreis­ lauf aufwendig und teuer.

Es besteht daher die Aufgabe, einen hydraulischen Kreis­ lauf der vorliegenden Gattung ohne ein gesondertes Stromteilventil zu entwickeln, sowie eine entsprechende Lenkeinrichtung mit Mitteln zur Gewährleistung einer vorrangigen Ölstromversorgung ohne Stromteilventil aus­ zugestalten.

Diese Projektierungsaufgabe wird durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckdienliche Ausgestaltungen dazu ergeben sich aus dem Unteranspruch 2.

Die konstruktive Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3 gelöst, wobei sich weitere Merkmale aus den dazugehörenden Unteransprüchen 4 und 5 ergeben.

Mit der Erfindung werden die Nachteile des Standes der Technik gelöst.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausfüh­ rungsbeispieles näher erläutert werden.

Dazu zeigen

Fig. 1: einen hydraulischen Kreislauf mit einem Lenkungskreislauf und mit einem Arbeits­ kreislauf,

Fig. 2: eine hydraulische Lenkeinrichtung im Schnitt,

Fig. 3: eine symbolhafte Darstellung der Steuer­ einheit und

Fig. 4: Diagramm mit dem Öffnungsverlauf der Eingangsdrossel und der Zusatzdrossel.

Der hydraulische Kreislauf besteht gemäß der Fig. 1 aus einem Tank 1, einer Versorgungspumpe 2 mit verstellbarem Förderstrom und einerseits aus einer Lenkeinrichtung 3 mit einem Lenkzylinder 4 und andererseits aus einem Steuerblock 5 mit einer lastdruckunabhängigen Durchfluß­ verteilung für einen oder mehrere Verbraucher 6', 6". Die Lenkeinrichtung 3 besitzt einen Zulaufanschluß 7, einen Rücklaufanschluß 8, zwei Zylinderanschlüsse 9, 10 sowie einen Lastsignalanschluß 11.

Der Steuerblock 5 ist mit einem Zulaufanschluß 12, einem Rücklaufanschluß 13, einem Lastsignalanschluß 14 sowie mit beliebig vielen Verbraucheranschlüssen 15', 15" ausgerüstet.

In parallerer Weise ist die Versorgungspumpe 2 über eine Druckleitung 16 mit dem Zulaufanschluß 7 der Lenkein­ richtung 3 und über eine Druckleitung 17 mit dem Zulauf­ anschluß 12 des Steuerblockes 5 verbunden.

Beide Rücklaufanschlüsse 8 und 13 der Lenkeinrichtung 3 und des Steuerblockes 5 münden über eine gemeinsame Rücklaufleitung 18 in den Tank 1.

Über eine Lastsignalleitung 19 ist die Verstelleinheit der Versorgungspumpe 2 sowohl mit dem Lastsignalanschluß 14 des Steuerblockes 5 als auch mit dem Lastsignalan­ schluß 11 der Lenkeinrichtung 3 verbunden.

In der zur Lenkeinrichtung 3 führenden Lastsignalleitung 19 befindet sich ein in Richtung zur Lenkeinrichtung 3 schließendes Rückschlagventil 20, das eine Beeinflus­ sung des Lastsignals der Lenkeinrichtung 3 durch das Lastsignal des Steuerblockes 5 verhindert.

Der Steuerblock 5 besitzt für jeden Verbraucher 6' bis 6" eine lastunabhängig arbeitende Druckwaage 21' bis 21" deren federbelastete Seite mit der Lastsignallei­ tung 19 und deren gegenüberliegende nichtfederdruckbela­ stete Seite mit dem Zulaufanschluß 12 des Steuerblockes 5 verbunden ist. Der Anschluß für den geregelten Ablauf hat mit dem jeweiligen Verbraucheranschluß 15' bis 15" Verbindung.

Wie die Fig. 2 zeigt, besteht die Lenkeinrichtung 3 in der Hauptsache aus einer Steuereinheit 22 mit einem in­ neren, von einem Lenkrad 23 ansteuerbaren Steuerkolben 24 und einer äußeren Steuerhülse 25 und einer nach dem Gerotorprinzip arbeitenden Verdrängereinheit 26. Die Steuerhülse 25 ist mechanisch mit der Verdrängereinheit 26 verbunden.

Der Steuerkolben 24 und die Steuerhülse 25 besitzen mit­ einander und mit der Verdrängereinheit 26 kommunizieren­ de axiale und radiale Kanäle und sind beide gegen die Kraft einer Feder 27 in einem begrenzten Winkel zueinan­ der drehbar.

Diese Kanäle in der Steuereinheit 22 bilden u. a., wie auch die Fig. 3 zeigt, einen Hauptpfad, der vom Zulau­ fanschluß 7 über eine verstellbare Eingangsdrossel 28 und der Verdrängereinheit 26 zum Lenkzylinder 4 führt. Von diesem Hauptpfad zweigt hinter der verstellbaren Eingangsdrossel 28 ein erster Nebenpfad für das Lastsig­ nal ab und hat somit über eine Lastsignaldrossel 29, dem Lastsignalanschluß 11 der Lenkung und der Lastsignal­ leitung 19 sowohl Verbindung zum Lastsignalanschluß 14 des Steuerblockes 5 als auch zur Verstelleinheit der Versorgungspumpe 2.

Von dem Hauptpfad der Steuereinheit 22 zweigt vor oder nach der verstellbaren Eingangsdrossel 28 ein zweiter Nebenfad mit einer verstellbaren Zusatzdrossel 30 ab. Dieser zweite Nebenpfad verläuft parallel zum ersten Ne­ benpfad und mündet hinter der Lastsignaldrossel 29 in die Lastsignalleitung 19 ein.

Beide Verstelldrosseln, nämlich die verstellbare Ein­ gangsdrossel 28 und die verstellbare Zusatzdrossel 30 besitzen eine gleichgerichtete Öffnungscharakteristik, wobei die verstellbare Zusatzdrossel 30 im Vergleich zur verstellbaren Eingangsdrossel 28 vorzugsweise zu einem späteren Zeitpunkt öffnet.

In der Neutralstellung der Lenkeinrichtung 3 ist die verstellbare Eingangsdrossel 28 und die verstellbare Zu­ satzdrossel 30 geschlossen.

Bei unbetätigter Lenkung wird das von der Versorgungs­ pumpe 2 bereitgestellte Drucköl über die Druckleitung 17 ausschließlich dem Steuerblock 5 und damit den ange­ schlossenen Verbrauchern 6' bis 6" in der druckwaagen­ geregelten Menge zur Verfügung gestellt. Das Rückschlag­ ventil 20 ist geschlossen.

Für den Fall, daß bei Auslenkung des Steuerkolbens 24 der Lenkeinrichtung 3 der Steuerblock 5 unbetätigt ist bzw. das Druckniveau der Steuerblockverbraucher 6', 6" unterhalb des Lenkungsdruckes liegt, öffnet die ver­ stellbare Eingangsdrossel 28. Das von der Versorgungs­ pumpe 2 bereitgestellte Drucköl gelangt über die verstellbare Eingangsdrossel 28 zur Verdrängereinheit 26 und von dort zum Lenkzylinder 4. Gleichzeitig wird in­ nerhalb der Steuereinheit 22 über den ersten Nebenpfad ein Lastsignal über die Lastsignaldrossel 29 der Last­ signalleitung 19 und dem sich öffnenden Rückschlagventil 20 der Verstelleinheit der Versorgungspumpe 2 zugeführt. Damit wird die Förderleistung der Versorgungspumpe 2 bei gleichzeitiger bedarfsgerechter Versorgung der Verbrau­ cher 6' bis 6" an den Bedarf der Lenkeinrichtung 3 angepaßt.

Für den Fall, daß bei Auslenkung des Steuerkolbens 24 der Lenkeinrichtung 3 das Druckniveau der Steuerblock­ verbraucher 6', 6" oberhalb des Lenkungsdruckes liegt, reduziert die verstellbare Eingangsdrossel 28 das Druck­ niveau der zur Lenkeinrichtung 3 führenden Druckleitung 16 auf das für die Lenkbetätigung erforderliche Maß. Das Rückschlagventil 20 bleibt geschlossen.

Für den Fall, daß bei Auslenkung des Steuerkolbens 24 der Lenkeinrichtung 3 das Druckniveau der Steuerblock­ verbraucher 6', 6" unterhalb des Lenkungsdruckes liegt, und bei einer sehr hohen Lenkdrehzahl und eines damit zusammenhängenden großen Druckölstrombedarfs durch die Lenkeinrichtung 3 und bei gleichzeitigem hohen Bedarf aller Verbraucher 6' bis 6" auf niedrigem Druckniveau und niedriger Pumpendrehzahl reicht das Fördervolumen der Versorgungspumpe 2 nicht aus, da sie aus Wirtschaft­ lichkeitsgründen für solche Extremfälle nicht ausgelegt ist.

Um auch dann die Lenkeinrichtung 3 vorrangig und be­ darfsgerecht zu versorgen, muß die Versorgung der Ver­ braucher 6' bis 6" gedrosselt werden, was dadurch geschieht, daß die verstellbare Zusatzdrossel 30 in die­ ser Situation öffnet und einen definierten Öffnungsquer­ schnitt freigibt. Über den damit freigemachten zweiten Nebenpfad wird ein Zusatzstrom aus dem Hauptpfad in die Lastsignalleitung 19 übertragen, wo er über das Rück­ schlagventil 20 zum Lastsignalanschluß 14 des Steuer­ blockes 5 gelangt. Dieser Zusatzstrom bewirkt, daß die Druckdifferenz über den Druckwaagen 21 im Steuerblock 5 verringert und demzufolge auch der Ölstrom zu den Ver­ brauchern 6' bis 6" verringert wird. Die Lastsignal­ drossel 29 in der Steuereinheit 22 der Lenkeinrichtung 3 verhindert, daß die Druckdifferenz über der verstellba­ ren Eingangsdrossel 28 in gleicher Weise vermindert wird. Über die verstellbare Eingangsdrossel 28 fließt daher ein zu Lasten der Verbraucher 6' bis 6" gehender größerer Volumenstrom. Der Vorrang der Lenkeinrichtung 3 gegenüber den Verbrauchern 6' bis 6" ist gewährleistet.

Bezugszeichenliste

1

Tank

2

Verstellpumpe

3

Lenkeinrichtung

4

Lenkzylinder

5

Steuerblock

6

',

6

''Verbraucher

7

Zulaufanschluß, Lenkung

8

Rücklaufanschluß, Lenkung

9

Zylinderanschluß, Lenkung

10

Zylinderanschluß, Lenkung

11

Lastsignalanschluß, Lenkung

12

Zulaufanschluß, Steuerblock

13

Rücklaufanschluß, Steuerblock

14

Lastsignalanschluß, Steuerblock

15

',

15

''Verbraucheranschluß, Steuerblock

16

Druckleitung, Lenkung

17

Druckleitung, Steuerblock

18

Rücklaufleitung

19

Lastsignalleitung

20

Rückschlagventil

21

',

21

''Druckwaage

22

Steureinheit

23

Lenkrad

24

Steuerkolben

25

Steuerhülse

26

Verdrängereinheit

27

Feder

28

verstellbare Eingangsdrossel

29

Lastsignaldrossel

30

verstellbare Zusatzdrossel

Claims (5)

1. Hydraulischer Kreislauf für eine Lenkeinrichtung (3) und weiteren Verbrauchern (6', 6''), bestehend aus der Lenkeinrichtung (3) mit einem statischen Lastsignal­ anschluß (11), einem Steuerblock (5) für die weiteren Verbraucher (6', 6'') mit einem Lastsignalanschluß (14) und einer gemeinsamen Verstellpumpe (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkeinrichtung (3) mit einer Einrichtung zur Einspeisung eines Zusatzstromes in die Lastsignalleitung (19) ausgerüstet ist und der Steu­ erblock (5) über ein Lastsignal ansteuerbare und lastun­ abhängig arbeitende Druckwaagen (21', 21'') besitzt, wobei die Lenkeinrichtung (3) und der Steuerblock (5) über Druckleitungen (16, 17) und eine Rücklaufleitung (18) parallel geschaltet sind und die Lenkeinrichtung (3) und der Steuerblock (5) über eine Lastsignalleitung (19) miteinander und mit der Stelleinheit der Verstell­ pumpe (2) verbunden sind.

2. Hydraulischer Kreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zur Lenkeinrichtung (3) führenden Lastsignalleitung (19) ein in Richtung zur Lenkeinrichtung (3) schließendes Rückschlagventil (20) angeordnet ist.

3. Hydraulische Lenkeinrichtung mit Lastsignal, be­ stehend aus einer nach dem Gerotorprinzip arbeitenden Verdrängereinheit (26) und einer Steuereinheit (22) mit einem inneren, von einem Lenkrad (23) ansteuerbaren Steuerkolben (24) und einer äußeren Steuerhülse (25), die beide miteinander und mit der Verdrängereinheit (26) kommunizierende radiale und axiale Kanäle besitzen und die Kanäle einen Hauptpfad zwischen einem Zulaufanschluß (7) und der Verdrängereinheit (26) bilden, in der eine verstellbare Eingangsdrossel (28) angeordnet ist und die einen Nebenpfad vom Hauptpfad stromabwärts der verstell­ baren Eingangsdrossel (28) zum Lastsignalanschluß (11) bilden, in der eine Lastsignaldrossel (29) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle der Steuereinheit (22) einen zweiten, parallel zum ersten Nebenpfad ver­ laufenden, Nebenpfad bilden, der hinter der Lastsignal­ drossel (29) einmündet und in der sich eine verstellbare Zusatzdrossel (30) befindet, die zur verstellbaren Ein­ gangsdrossel (28) eine gleichgerichtete Öffnungscharak­ teristik mit einem frühestens gleichen Öffnungspunkt besitzt.

4. Hydraulische Lenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Zusatzdros­ sel (30) gegenüber der verstellbaren Eingangsdrossel (28) einen späteren Öffnungspunkt und einen annähernd gleichen Öffnungsverlauf besitzt.

5. Hydraulische Lenkeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Lastsi­ gnaldrossel (29) deutlich geringer als der Querschnitt der geöffneten Zusatzdrossel (30) ist.