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Kraftbetätigte Lenkeinrichtung für Fahrzeuge mit lenkbaren Achsen
Die Erfindung betrifft eine kraftbetätigte Lenkeinrichtung für Fahrzeuge mit lenkbaren
Achsen, deren Lenkbewegung durch je mindestens einen Stellmotor bewirkt wird, mit
einer Servopumpe, mit einer Synchronisiereinrichtung und einem Steuerventil, die
beide über ein Lenkhandrad betätigbar sind, nit einem handbetätigten Umschaltventil
und zugehörigen Leitungen.
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Derartige Lenkeinrichtungen haben en Zweck, eine zufriedenstellende
Manövrierfähigkeit von Fahrzeugen mit lenkbaren Achsen unter unterschiedlichen Fahrbedingungen
zu erzielen.
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Es ist eine Vierradlenkeinrichtung bekannt, bei der ein erster Satz
von Rädern durch eine mechanische kraftbetätigte Nachführungslenkeinrichtung gesteuert
wird und ein zweiter Satz von Adern von den Rädern des ersten Satzes gesteuert wird.
Bei dieser Anordnung dient eine Anzahl von Überdruck- und Rückschlagventilen zum
P-ufbringen einer Gegenkraft, um ein Voreilen des Ausschlags der Räder des zweiten
Satzes vor den Rädern des ersten Satzes zu vermeiden (DT-OS 1 920 381). Eine Krebsganglenkung
mit synchronisierten Aus schlägen der Räder der beiden Sätze ist nur mit weiterem
Aufwand an Uberdruck- und Rückschlagventilen möglich.
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breiter ist eine hydraulische Lenkung für ein Vierradfahrzeug mit
Zweirad-, tlrad- und Krebsganglenkung bekannt, bei der die Lenkbewegung der Räder
der beiden Fahrzeugachsen durch je einen hydraulischen Antrieb bewirkt wird (DT-OS
1 555 064). Hierbei ist ein synchrones Auslenken der Räder der beiden Fahrzeugachsen
nicht gewährleistet. Das Lenken mit Krebsganglenkung ist nur mit größerem Schaltaufwand
möglich.
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Außerdem ist ein Lenkgetriebe bekannt, bei dem Einachs-, Allrad-
und Krebsganglenkung einschaltbar ist. Zur Synchronisierung der Radausschläge bei
den verschiedenen Lenkarten werden drei lösbare mechanische Verbindungselemente
benötigt (US-PS 3 446 307).
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Eine andere bekannte hydrostatische Vierradlenkung sieht die Verwendung
von zwei verstellbaren Mehrwegve-ltilen vor, die zum Herbeiführen der gewünschten
Leitungsverbindung zwischen einem Steuergerät und den Lenkzylindern der zwei rchsen
dienen (OE-AS A 1807/69). Eine Synchronisierung der Radausachläge ist hierbei nicht
vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Aufwand eine
Lenkeinrichtung zu schaffen, die bei Zweirad-, Allrad- und Krebsganglenkung verhindert,
daß der Ausschlag der Räder der einen Achse durch Einwirkung von äußeren Kraften
auf die Räder der einen oder anderen Achse vom Ausschlag der Rader der anderen Pchse
abweicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß in den
Leitungen, durch die das Steuerventil mit den Stellmotoren verbunden ist, hydraulisch
steuerbare Rückschlagventile derart angeordnet sind, daß sie je nach Lenkrichtung
und eingeschalteter Lenkart durch in den die Stellmotoren der ersten und der zweiten
Achse miteinander bzw. das Steuerventil mit dem Stellmotor der ersten Achse verbindenden
Leitungen herrschenden Arbeitsdruck in Strömungsrichtung zum Steuerventil aufsteuerbar
sind.
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Die Erfindung besteht ferner darin, daß in einer der beiden Leitungen
vom Steuerventil zum Stellmotor der ersten Achse ein Umschaltventil mit drei Schaltstellungen
angeordnet ist, an das die Leitungen zum Stellmotor der zweiten Achse angeschlossen
sind, wobei in der ersten Schaltstellung der Stellmotor der ersten Achse mit dem
Steuerventil hydraulisch verbunden ist und der Stellmotor der zweiten Achse hydraulisch
blockiert ist, in der zweiten Schaltstellung der eine Druckraum des Stellmotors
der ersten Achse mit dem einen Druckraum des Stellmotors der zweiten Achse verbunden
ist und die entgegengesetzten Druckräume der Stellmotoren der ersten und der zweiten
achse mit dem Steuerventil verbunden sind und in einer dritten Schaltstellung der
eine Druckraum des Stellmotors
der zweiten Achse verbunden ist
und die entgegengesetzten Druckräume der Stellmotoren der ersten und der zweiten
Achse mit dem Steuerventil verbunden sind, Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile
bestehen darin, daß bei Fahrzeugen mit mehreren lenkbaren Achsen bei den verschiedenen
einschaltbaren Lenkarten der Ausschlag der Räder der sekundär gelenkten Achse mit
dem Ausschlc, der Räder der primär gelenkten Achse synchronisiert wird, so daß ,eim
Einwirken von äußeren Kräften auf die Räder der sel,undär gelenkten achse kein Voreilen
der Lenkbewegung der Räder dieser Achse gegenüber den Adern der prim.är gelenkten
Achse auftritt.
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Durch die Umschaltbarkeit der Lenkeinrichtung in Einachs-, @@@rad-
oder Krebsgenglenkung wird eine optimale @anövrierfähigkeit unter unterschiedlichen
Fahrbedingungen erreicht.
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Diese Umschaltbarkeit der Lenkeinrichtung auf eine oder mehrere Achsen
ermöglicht in erforderlichen Abständen eine Korrektur der Radstellung der gelenlten
Achrsen zueinander, die dadurch erforderiich werden kann, der durch unvermeidbare
Innere
Leckverluste der Lenkeinrichtung eine Änderung der Radstellungen der gelenkten Achsen
zueinander eintreten kann.
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Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
einer schematischen Z@ichnung naher erlautert.
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Es zeigt: Rg. 1 eine kraftbetitigte Lenkeinrichtung für ein Fahrzeug
mit zwei lenkbaren Achsen, mit einem Umschaltventil und drei hydraulisch steuerbaren
Rückschagventilen, Fig. 2 eine kraftbetätigte L nkeinrichtung gleicher Art jedoch
mit einem mechanischen Lenkgetriebe und zwei hydraulisch steuerbaren Rückschlagventilen.
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Fig, 2a eine schematische Darstellung der drei ocilaltstellungen
des Umschaltventils.
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Die kraftbetätigte Lenkeinrichtung nach Fig. 1 besteht im einzelnen
aus einer Servopumpe 1, aus einer Steuerpumpe 2 und einem Steuerventil 3, die beide
über ein Lenkhandrad 4 betätigbar sind. Außerdem sind drei hydraulisch steuerbare
Rückschlagventile 5, 6 und 7, ein Umschaltventil 8, eine lenkbare Achse 9 mit einem
Stellmotor 10 und eine weitere lenkbare Achse 11 mit einem Stellmotor 12 vorgesehen.
Anstelle der Stellmotoren 10 und 12 körnen auch je zwei Stellmotoren an den beiden
Achsen angeordnet sein, um eine Lenksymmetrie zu erreichen.
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Die Saugseite der Servopumpe 1 ist an einen Behalter 13 angeschlossen,
die Druckseite ist über eine Leitung 14 mit dem Steuerventil 3, einem 6/3-Wegeventil,
verbunden. Eine Rückleitung 15 führt vom Steuerventil 3 zum Behälter 13. ei ausfall
der servopumpe 1 wird das Druckmittel über ein chsaugventil 16 der Leitung 14 zugeführt.
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Die Steuerpumpe 2 führt eine der Drehung am Lenkhnra 4 proportionale
Druckmittelmenge über zwei Leitungen 17 und 18 dem Steuerventil 3 zu, während der
hierbei entstehende Differenzdruck iiber zwei Leitungen 17a und 18a übertragen wird,
wodurch
das Steuerventil 3 aus der mittleren Schaltstellung in
eine der beiden äußeren Schaltstellungen verschoben wird.
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Das Steuerventil 3 kann so ausgebildet sein, daß es in seiner Neutralstellung
die Verbindung zwischen der Steuerpumpe 2 und den Stellmotoren 10 und 12 unterbricht,
oder aber daß die Neutralstellung als Schwimmstellung ausgebildet ist, wie in Fig.
2 als Steuerventil 33 dargestellt.
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Vom Steuerventil 3 führt eine Leitung 19 zu einer Kolbenseite des
Stellmotors 10 der ersten Achse 9 und eine Leitung 20 zu dem Umschaltventil 8, von
dem zwei Leitungen 21 bzw. 22 zu den beiden Kolbenseiten des Stellmotors 12 der
zweiten Achse 11 und eine Leitung 23 zur anderen Kolbenseite des Stellmotors 10
der ersten Achse 9 führen.
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In den Leitungen 19, 21 und 22 sind die Rückschlagventile 5 bzw.
6 bzw. 7 eingebaut, die durch in den Leitungen 23 bzw. 22 bzw. 21 herrschenden Arbeitsdruck
über Steuerleitungen 24 bzw. 25 bzw. 26 in Richtung zum Behälter 13 aufgesteuert
werden.
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Das Umschaltventil 8, das als 4/3-Wegeventil oder -wie in Fig. 2,
Nr. 38 gezeigt - als Drehschieberventil ausgebildet ist, weist drei Schaltstellungen
a, b und c auf: In der ersten Schaltstellung a für Zweiradlenkung wird die eine
Kolbenseite des Stellmotors 10 der ersten Achse 9 über die Leitung 19 und das Rückschlagventil
5 mit dem Steuerventil 3 und die andere Kolbenseite des Stellmotors 10 iiber die
Leitung 23, das Umschaltventil 8 und die Leitung 20 mit dem Steuerventil 3 verbunden.
In dieser Schaltstellung wird beim Lenken in der Richtung, in der das Druckmittel
von der Steuerpumpe 2 über die Leitung 18, das Steuerventil 3, die Leitung 20, das
Umsteuerventil 8 und die Leitung 23 zur anderen Kolbenseite des Stellmotors 10 fließt,
das Rückschlagventil 5 durch in der Leitung 23 herrschenden Arbeitsdruck über die
Steuerleitung 24 aufgesteuert. Der Stellmotor 12 der zweiten Achse ist hydraulisch
blockiert.
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In der zweiten Schaltstellung b für Allradlenkung wird die Lenkeinrichtung
so geschaltet, daß das Druckmittel in der einen Lenkrichtung vom Steuerventil 3
über die Leitung 20,
das Umschaltventil 8, die Leitung 22 mit dem
Rückschlagventil 7 zur einen Kolbenseite des Stellmotors 12 der zweiten Achse 11,
von der anderen Kolbenseite des Stellmotors 12 über die Leitung 21 mit dem Rückschlagventil
6, das Umschaltventil 8 und die Leitung 23 zur einen Kolbenseite des Stellmotors
10 der ersten Achse 9 und von der anderen Kolbenseite des Stellmotors 10 über die
Leitung 19 mit dem Ruckschlagventil 5 zum Steuerventil 3 fließt. In dieser Lenkrichtung
werden die Rückschlagventile 5 und 6 durch in den Leitungen 23 bzw. 22 herrschenden
Arbeitsdruck über die Steuerleitungen 24 bzw. 25 aufgesteuert. In der Gegenrichtung
wird das Rückschlagventil 7 durch in der Leitung 21 herrschenden Prbeitsdruck über
die Steuerleitung 26 aufgesteuert.
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In der dritten Schaltstellung c fidr Krebsganglenkung fließt das
Druckmittel in der einen Lenkrichtung vom Steuerventil 3 über die Leitung 20, das
Umschaltventil 8, die Leitung 21 mit dem Rückschlagventil 6 zur anderen Kolbenseite
des Stellmotors 12 der zweiten Achse 11, von der einen Kolbenseite des Stellmotors
12 über die Leitung 22 mit dem Ruckschlagventil 7, das Umschaltventil 8 und die
Leitung 23 zur einen Kolbenseite des Stellmotors 10 der ersten Achse 9 und von der
anderen Kolbenseite des Stellmotors 10 über die Leitung 19 mit dem Rückschlagventil
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zum Steuerventil 3. In dieser Lenkrichtung werden die Rückschlagventile 5 und 7
durch in den Leitungen 23 bzw.
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21 herrschenden Prbeitsdruck über die Steuerleitungen 24 Dzw.
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26 aufgesteuert. In der Gegenrichtung wird das Rückschlagventil 6
durch in der Leitung 22 herrschenden Arbeitsdruck über die Steuerleitung 25 aufgesteuert.
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Die :irkungsweise der Rückschlagventile wird anhand des Beispieles
der zuletzt erwähnten Lenkrichtung für Krebsganglenkung beschrieben. Durch eine
auf die gelenkten Räder der zweiten Achse 11 in einer Richtung, in der die Druckkraft
des Druckmittels wirkt, einwirkenden äußeren Kraft kann diesen Rädern eine den Rädern
der ersten achse 9 voreilende Lenkbewegung mitgeteilt werden. Durch die voreilende
Bewegung des Kolbens des Stellmotors 12 fallt der Druck in der Leitung 22 und damit
in der Steuerleitung 25 ab. Dadurch wird das Rückschlegventil 6 gesperrt und ein
Voreilen des Stellmotors 12 der zweiten Achse gegenüber dem Stellmotor 10 der ersten
Achse verhindert.
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Die Umschaltung von Allradlenkung oder Krebsganglenkung auf Zweiradlenkung
kann über eine nicht dargestellte Vorrichtung nur in Geradeausfahrtstellung der
bei der Zweiradlenkung nicht gelenkten Räder erfolgen.
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In Fig. 2 ist eine weitere Ausfuehrung einer kraftbetätigten Lenkeinrichtung
dargestellt, die sich von der in Fig. 1 gezeigten darin unterscheidet* daß hier
zur Synchxonisierung der Lenkbewegung der gelenkten Räder init der Drehbewegung
des Lenkliandrades anstelle der Steuerpumpe 2 ein mechanisches Lenkgetriebe 32 tritt,
das mit den Rädern einer ersten gelenkten Pchse 39 verbunden ist.
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Da über dieses Lenkgetriebe 32 die Räder der Achse 39 in beiden Lenkrichtungen
direkt mit einem Lenkhandrad 34 verbunden sind, kann ein dem Rückschlagventil 5
entsprechendes Rückschlagventil entfallen.
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Die Lenkeinrichtung besteht demnach weiter aus einer Servopumpe 31,
einem in dem mechanischen Lenkgetriebe 32 enthaltenen Steuerventil 33, zwei Rückschlagventilen
36 und 37, einem drei Schaltstellungen aufweisenden Umschaltventil 38 und zwei lenkbare
Achsen 39 und 41 mit Stellmotoren 40 und 42.
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Die Saugseite der Servopumpe 31 ist mit einem Behälter 43 verbunden.
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Vom Steuerventil 33 führt eine Leitung 49 zu einer Kolbenseite des
Stellmotors 40 der ersten Achse 39 und eine Leitung 50
zu dem Uischaltsentil
38, von dem zwei Leitungen 51 bzw.
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52 zu den beiden Kolbenseiten des Stellmotors 42 der zweiten Achse
41 und eine Leitung 53 zur anderen Kolbenseite des Stellmotors 40 der ersten Achse
39 führen.
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In den Leitungen 51 und 52 sind die Rückschlagventile 36 bzw. 37
eingebaut, die durch in den Leitungen 52 bzw. 51 herrschenden Arbeitsdruck über
Steuerleitungen 55 bzw. 56 in Richtung zum Behälter 43 aufgesteuert werden.
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Der Aufbau und die Wirkungsweise der Lenkeinrichtung entspricht im
übrigen der vorstehenden Beschreibung des ersten Ausführungsbeispieis.