DE19961891C2 - Hydraulisches System, insbesondere Lenkvorrichtung für ein Gelenkfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Sy­ stem, insbesondere Lenkvorrichtung für ein Gelenkfahr­ zeug, mit einer Pumpe, einem Behälter, einem Steuerge­ rät und mindestens einem über zwei Motorleitungen mit diesem verbundenen Motor, mindestens einer Stopvorrich­ tung, die jeweils bei Erreichen einer Endlage anspricht und der dabei rücklaufseitigen Motorleitung zugeordnet ist, einem den dem Steuergerät zuzuführenden Fluiddruck beeinflussenden Steuerdrucksystem und mindestens einem normalerweise geschlossenen Sperrventil, das beim An­ sprechen der Stopvorrichtung das Steuerdrucksystem mit dem Behälter verbindet.

In vielen hydraulischen Systemen benötigt man eine Stopvorrichtung, damit die vom Motor angetriebenen Tei­ le gewisse Endlagen nicht überfahren. Ein typischer Fall sind Gelenkfahrzeuge, bei denen man vermeiden möchte, daß die beiden Teile des Fahrzeugs in mechani­ schen Kontakt miteinander kommen. Dies ist für den Fahrer unangenehm. Außerdem können Fahrzeugteile bei einem solchen Aufprall beschädigt werden.

US 4 558 759 beschreibt eine Stopvorrichtung, bei der die Lenkradsäule des Fahrzeuges bei Erreichen der End­ lage verriegelt wird.

US 3 993 158 beschreibt eine Stopvorrichtung mit einem normalerweise geschlossenen Sperrventil, das bei Annä­ herung an die Endstellung anspricht und die Pumpen­ druckleitung mit dem Behälter verbindet. Dies führt aber zu erheblichen Energieverlusten.

Ein hydraulisches System der eingangs beschriebenen Art ist aus US 5 117 935 A bekannt. Hier wird bei Erreichen der Endlage ein Sperrventil betätigt, das ein Steuer­ drucksystem, hier das Lastdruckfühlsystem, mit dem Be­ hälter verbindet. Dieser Zustand darf aber nur kurzfri­ stig aufrechterhalten bleiben, weil sonst der Druckauf­ bau im System, der für eine Bewegung des Motors in ent­ gegengesetzter Richtung notwendig ist, nicht erfolgen könnte. Die Bedienungsperson wird daher lediglich daran erinnert, daß die Endlage erreicht ist. Wenn sie hier­ auf nicht reagiert, kann der Motor weiter betrieben werden und die unerwünschte Berührung der beiden Fahr­ zeugteile auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrauli­ sches System der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem die Druckabsenkung in der Endlage über längere Zeit aufrechterhalten werden kann, trotzdem aber ein rascher Druckaufbau beim Verlassen der Endlage erfolgt.

Diese Aufgabe wird bei einem hydraulischen System nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vom Druck in der zugeordneten Motorleitung abhängige Mittel vorgesehen sind, die bei einer Betäti­ gung des Steuergeräts, die den Motor von der Endlage weg führt, den Steuerdruck anheben.

Wenn das Sperrventil durch die Stopvorrichtung betätigt wird, sinkt der Steuerdruck auf einen niedrigen Wert ab mit der Folge, daß auch der dem Steuergerät zugeführte Steuerdruck bis auf einen stand-by-Druck absinkt. In diesem Zustand kann das hydraulische System beliebig lange gehalten werden. Es ergibt sich eine feste und eindeutige Endlage, in der ein Schlupf praktisch voll­ ständig vermieden wird. Wenn aber die Bedienungsperson das Steuergerät in entgegengesetzter Richtung betätigt, wird aus der der Stopvorrichtung zugeordneten Motorlei­ tung, die bisher eine rücklaufseitige Motorleitung war, eine vorlaufseitige Motorleitung. Sie führt daher einen erhöhten Druck. Dieser Druck wird nun durch die bean­ spruchten Mittel ausgenutzt, um den Steuerdruck anzuhe­ ben, also zu den normalen Betriebszuständen zurückzu­ kehren.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß jedes Sperrventil beim Ansprechen der Stopvorrichtung die zu­ geordnete Motorleitung mit dem Steuerdrucksystem ver­ bindet. Da die rücklaufseitige Motorleitung mit dem Be­ hälter verbunden ist, herrscht im Steuerdrucksystem ein niedriger Steuerdruck und der dem Steuergerät zugeführ­ te Druck nimmt bis auf den erwähnten stand-by-Druck ab. Wenn später der Motor durch entsprechende Betätigung des Steuergeräts in entgegengesetzter Richtung bewegt werden soll, wird im Steuergerät die bisher rücklauf­ seitige Motorleitung zur vorlaufseitigen Motorleitung, deren Druck weiterhin über das Sperrventil im Steuerdrucksystem herrscht, so daß sich ein relativ rascher Druckaufbau ergibt.

Eine ebenfalls bevorzugte Alternative besteht darin, daß jedes Sperrventil beim Ansprechen der zugehörigen Sperrvorrichtung das Steuerdrucksystem mit dem Behälter verbindet und mit einem normalerweise offenen Zusatz­ ventil in Reihe liegt, das bei erhöhtem Druck in der zugeordneten Motorleitung schließt. Hier wird die zwecks Stillstand des Motors erstrebte Absenkung des Steuerdrucks dadurch bewirkt, daß das Steuerdrucksystem über das Sperrventil mit dem Behälter verbunden wird. Das Zusatzventil übersteuert dann diese Sperrfunktion des Sperrventils, so daß bei der Betätigung des Steuer­ geräts in entgegengesetzter Richtung der Steuerdruck rasch den für den Normalbetrieb erforderlichen Wert an­ nimmt.

Eine vorteilhafte Abwandlung sieht vor, daß jedes Sperrventil beim Ansprechen der zugehörigen Stopvor­ richtung das Steuerdrucksystem mit dem Behälter verbin­ det, einen zusätzlichen Druckeingang für den Druck in der zugeordneten Motorleitung aufweist und bei erhöhtem Druck das Sperrventil schließt. Mit dem zusätzlichen Druckeingang kann der Druck in der der Stopvorrichtung zugeordneten Motorleitung wirksam gemacht werden, um wiederum die Öffnungsfunktion des Sperrventils zu über­ steuern.

Günstig ist es, daß der Endlage ein elektrischer Schal­ ter zugeordnet und das Sperrventil ein Magnetventil ist. Eine solche elektrische Schaltung ist bevorzugt, weil es genügt, leicht verlegbare elektrische Leitungen zusätzlich zu den Hydraulikleitungen vorzusehen. Es ist aber auch möglich, eine rein mechanische Lösung zu verwenden, bei der das Sperrventil direkt von dem Motorge­ stänge in die Offenstellung gebracht wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür ge­ sorgt, daß zwischen Pumpe und Steuergerät ein vom Steu­ erdruck abhängiges Prioritätsventil geschaltet ist. Hier gibt das Prioritätsventil die vom Motor benötigte Menge an den Motor ab, während die restliche Fördermen­ ge der Pumpe in einen Nebenzweig, der weitere Verbrau­ cher enthalten kann, abgeleitet wird. Bei dieser Kon­ struktion werden die weiteren Verbraucher durch das Er­ reichen der Endlage des ersten Motors nicht in ihrer Funktion beeinträchtigt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Aus­ führungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Lenkvorrichtung für ein Gelenkfahrzeug, dargestellt als Schaltbild,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Schaltbild einer zweiten Ausführungsform und

Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Schaltbild einer dritten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt ein Steuergerät 1, hier eine Lenkeinheit, die eine drehbare Lenkwelle 2 aufweist, das einen Pum­ penanschluß P für eine Pumpenleitung 3, einen Behäl­ teranschluß T für eine Behälterleitung 4, zwei Motoran­ schlüsse L und R für Motorleitungen 5 und 6 sowie einen Steuerdruckanschluß LS für ein Steuerdrucksystem 7. Diese Anschlüsse sind mit entsprechenden Anschlüssen P', T', L', R' und LS' eines Moduls 8 verbunden. Das Modul enthält einen lediglich schematisch gezeigten Durchflußverstärker 9, der mit den Leitungen 3, 4, 5 und 6 verbunden ist sowie Ausgangsleitungen 10 und 11 aufweist, die zu Ausgangsanschlüssen CL und CR führen, an die ein Lenkmotor 12, der zwei Zylinder 13 und 14 aufweist, angeschlossen werden kann. Die Motorleitungen 5 und 6 führen einen Druck P_R bzw. P_L, der bei der rücklaufseitigen Motorleitung niedrig, z. B. auf Behäl­ terdruck-Niveau, und bei der vorlaufseitigen Motorlei­ tung erhöht ist.

Eine Pumpe 15 mit konstantem Fördervolumen speist ein Prioritätsventil 16, an dessen Prioritätsausgang die Pumpenleitung 3 angeschlossen ist. Das Prioritätsventil wird in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem über eine Leitung 17 dem Anschluß PP zugeführten Pum­ pendruck und dem in dem Steuergerät 1 abgegriffenen Steuerdruck, der über das Steuerdrucksystem 7 weiterge­ leitet wird, betätigt. Die nicht benötigte Druckflüs­ sigkeitsmenge wird über eine Nebenleitung 18 zu einem Anschluß EF und dann entweder direkt oder unter Zwi­ schenschaltung eines oder mehrerer Verbraucher 19 zum Behälter 20 geleitet. Die Behälterleitung 4 im Modul 8 führt zu einem Behälteranschluß HT, an dem der Behälter 20 angeschlossen ist.

In beiden Endpositionen betätigt der Motor 12 einen elektrischen Schalter 21 bzw. 22. Der Schalter 21 gibt ein elektrisches Signal an ein Sperrventil 23, das das Steuerdrucksystem 7 mit der zugeordneten derzeit rück­ laufseitigen Motorleitung 6 verbindet. In ähnlicher Weise wird, wenn am Ende der Bewegungsbahn der Schalter 22 betätigt wird, das Sperrventil 24 erregt und öffnet die Verbindung zwischen dem Steuerdrucksystem 7 und der dann den Rücklauf bildenden Motorleitung 5.

Sobald eines der Sperrventile 23 oder 24 betätigt wird, wirkt der in der rücklaufseitigen Motorleitung herr­ schende Behälterdruck auf das Prioritätsventil 16, so daß das Prioritätsventil den Druck in der Pumpenleitung 3 auf einen stand-by-Druck von beispielsweise 10 bar absenkt. In dieser Situation können die zusätzlichen Verbraucher 19 in üblicher Weise weiter betrieben wer­ den. Die hydraulischen Verluste sind minimal. Die End­ position kann beliebig lange beibehalten bleiben.

Wenn nun in dem Steuergerät das Lenkrad in der entge­ gengesetzten Richtung gedreht wird, führt die nach wie vor mit dem Steuerdrucksystem 7 verbundene Motorleitung 6 einen höheren Druck und nicht mehr den Behälterdruck. Dies wirkt sich sofort auf das Prioritätsventil 16 aus, was zu einem raschen Druckanstieg, wie er gewünscht wird, führt. Das hydraulische System ist daher sofort wieder betriebsbereit.

In das Steuerdrucksystem 7 ist eine Drossel 25 einge­ schaltet, die dafür sorgt, daß bei einer Betätigung der Sperrventile 23 und 24 der Druckaufbau und Druckabbau nicht abrupt, sondern allmählich erfolgt. Eine weitere Drossel kann im Steuergerät 1 vorgesehen sein. Das hy­ draulische System arbeitet aber auch ohne solche Dros­ seln.

Als Steuerdrucksysteme kommen zahlreiche Ausführungs­ formen in Betracht, bei denen der Steuerdruck die Größe des dem Steuergerät zuzuführenden Fluiddrucks bestimmt. Dies trifft beispielsweise für statische Lastdrucksy­ steme zu, wie sie aus US 5 117 935 A bekannt sind, und auch für dynamische Steuerdrucksysteme, wie sie in DE 43 42 933 C2 beschrieben werden.

Das Steuergerät 1 kann eine beliebige bekannte Form ha­ ben, beispielsweise vom Typ der Danfoss-Lenkeinheit OSPB, OSPC oder OSPF sein. Auch das Modul 8 ist be­ kannt, beispielsweise unter der Bezeichnung OSQA oder OSQB der Firma Danfoss A/S.

Bei der Schaltung nach Fig. 2 werden für entsprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen gegenüber Fig. 1 verwendet. Das Steuerdrucksystem 107 ist über zwei Lei­ tungen 126 und 127 mit dem Behälter 120 verbunden. Die Leitung 126 weist ein Sperrventil 124 auf, das öffnet, wenn der elektrische Schalter 122 die Endlage des Mo­ tors signalisiert. In Reihe damit liegt ein Zusatzven­ til 128, das unter dem Einfluß eines erhöhten Drucks P_R in der rechten Motorleitung schließt. Bei Erreichen der Endlage wird daher die Leitung 126 geöffnet und bei Be­ tätigung des Steuergeräts in entgegengesetzter Richtung wieder geschlossen, so daß der Steuerdruck LS wieder rasch ansteigen kann. Ähnliche Überlegungen gelten be­ züglich der zweiten Leitung 127, welche die Reihen­ schaltung des Sperrventils 123, das vom elektrischen Schalter 121 betätigbar ist, und eines Zusatzventils 129, das durch einen erhöhten Druck P_L in der linken Motorleitung in die Sperrstellung gebracht wird, auf­ weist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 werden für entspre­ chende Teile um 200 gegenüber Fig. 1 erhöhte Bezugszei­ chen verwendet. Hier sind die Funktionen der beiden in Reihe liegenden Ventile gemäß Fig. 2 in einem abgewan­ delten Sperrventil 223, 224 vereinigt. Zu diesem Zweck ist ein zusätzlicher Druckeingang 230, 231 vorgesehen, dem der Druck P_R in der rechten Motorleitung bzw. der Druck P_L in der linken Motorleitung zugeführt wird. Ist der Motorleitungsdruck niedrig, weil es sich um die rücklaufseitige Motorleitung handelt, geht das Sperr­ ventil beim Ansprechen eines der elektrischen Schalter 221 bzw. 222 in die Öffnungsstellung. Wenn allerdings der Druck in der zugeordneten Motorleitung ansteigt, weil es sich durch Betätigung des Steuergeräts 1 um ei­ ne vorlaufseitige Motorleitung handelt, überwindet der Motorleitungsdruck P_R bzw. P_L die Magnetkräfte und führt das Sperrventil 223, 224 in die Sperrstellung zu­ rück.

Das hydraulische System ist nicht nur für Gelenk- oder Knick-Fahrzeuge geeignet, sondern bewährt sich überall dort, wo ein Motor eine Endlagen-Begrenzung haben soll, um ein Auftreffen auf ein festes Widerlager zu verhin­ dern.

Von der dargestellten Ausführungsform kann in vielfa­ cher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise ist der Durchflußverstärker 9 kein Zwangsmerkmal. Die Pumpe 15 kann auch eine Verstellpumpe sein, deren Fördermenge vom Steuerdruck abhängt. Die Sperrventile 23, 123, 223 und 24, 124, 224 sind als Magnetventile veranschau­ licht, die über die Schalter 21 und 22 betätigt werden. Die Sperrventile 23 und 24 können aber auch unmittelbar beim Motor angeordnet sein und direkt mechanisch betä­ tigt werden. Auch die Verwendung beliebiger anderer be­ kannter Näherungsschalter ist möglich.

Claims (6)

1. Hydraulisches System, insbesondere Lenkvorrichtung für ein Gelenkfahrzeug, mit einer Pumpe (15), einem Behälter (20), einem Steuergerät (1) und mindestens einem über zwei Motorleitungen (5, 6) mit diesem verbundenen Motor (12), mindestens einer Stopvor­ richtung, die jeweils bei Erreichen einer Endlage anspricht und der dabei rücklaufseitigen Motorlei­ tung zugeordnet ist, einem den dem Steuergerät zu­ zuführenden Fluiddruck beeinflussenden Steuerdruck­ system (7) und mindestens einem normalerweise ge­ schlossenen Sperrventil (23, 24), das beim Anspre­ chen der Stopvorrichtung das Steuerdrucksystem (7) mit dem Behälter (20) verbindet, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vom Druck (P_R, P_L) in der zugeordne­ ten Motorleitung (5, 6) abhängige Mittel vorgesehen sind, die bei einer Betätigung des Steuergeräts (1), die den Motor (12) von der Endlage weg führt, den Steuerdruck (LS) anheben.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Sperrventil (23, 24) beim Ansprechen der Stopvorrichtung die zugeordnete Motorleitung (5, 6) mit dem Steuerdrucksystem verbindet.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Sperrventil (123, 124) beim Ansprechen der zugehörigen Sperrvorrichtung das Steuerdrucksystem (107) mit dem Behälter (120) verbindet und mit ei­ nem normalerweise offenen Zusatzventil (128, 129) in Reihe liegt, das bei erhöhtem Druck (P_R, P_L) in der zugeordneten Motorleitung schließt.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Sperrventil (223, 224) beim Ansprechen der zugehörigen Stopvorrichtung das Steuerdrucksystem (207) mit dem Behälter (220) verbindet, einen zu­ sätzlichen Druckeingang (230, 231) für den Druck (P_R, P_L) in der zugeordneten Motorleitung (5, 6) aufweist und bei erhöhtem Druck das Sperrventil (223, 224) schließt.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlage ein elektrischer Schalter (21, 22) zugeordnet und das Sperrventil (23, 24) ein Magnetventil ist.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Pumpe (15) und Steuer­ gerät (1) ein vom Steuerdruck (LS) abhängiges Prio­ ritätsventil (16) geschaltet ist.