DE2138291A1

DE2138291A1 - Hydraulische Lenkung

Info

Publication number: DE2138291A1
Application number: DE19712138291
Authority: DE
Inventors: Donald LeRoy Waterloo Ia. Henderson (V.StA.). B60t 7-20
Original assignee: Deere & Co., Moline, Ul. (V.St.A.)
Priority date: 1971-01-25
Filing date: 1971-07-30
Publication date: 1972-08-17
Also published as: FR2124773A5; CA930281A; GB1327547A; US3710689A

Description

Case No.,5288 Deere & Company

Hydraulische Lenkung

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Lenkung mit einem mit einer Pumpe, einen Sammelbehälter und den beiden Druckräumen eines doppelseitig beaufschlagbaren Steuerzylinders über je eine Leitung verbundenen Steuerventil, das aus seiner Neutralstellung, in der .der Zu- und Rückfluß zu und aus den Druckräumen des Steuerzylinders unterbrochen ist, über ein über einen doppelseitig beaufschlagbaren Hilfszylinder verstellbares Gestänge in zwei Endstellungen verschiebbar ist, in der je ein Druckraum des Steuerzylinders beaufschlagbar und sein anderer Druckraum mit dem Sammelbehälter verbunden ist, wobei der eine Druckraum des Hilfszylinders mit einer Leitung, die das Steuerventil mit einem der Druckräume des Steuerzylinders verbindet, und der andere Druckraum mit einer Drucksäule in Verbindung steht.

Bei einer bekannten Vorrichtung obiger Gattung (US PS 2 920 712) ist zur Aufnahme der Drucksäule ein Nachlaufzylinder vorgesehen, der im Bereich des Lenkgestänges angeordnet, mit diesem verbunden und in Flüssigkeit sverbindung mit dem Hilfszylinder steht, der mit

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beträchtlichem Abstand im Bereich des Steuerrades angeordnet ist. Derartige Systeme zeigen Nachteile, wie ruckartiges Steuern, das dadurch hervorgerufen v/ird, daß ein gewisser Nachlauf herrscht, der durch das gewöhnliche Spiel bei der Befestigung des NachlaufZylinders mit dem Steuergestänge entsteht. Ein weiterer Nachteil muß darin gesehen werden, daß bei manchen Fahrzeugen der zur Befestigmig des NachlaufZylinders erforderliche Kaum nicht vorhanden ist.

Die mit dem Erfindungsgegenstand zu lösende Aufgabe v/ird darin gesehen, die hydraulische Lenlcung vorteilhafter auszubilden als bisher. Diese Aufgabe ist gemäi3 der Erfindung dadurch gelöst worden, daß der Steuerzylinder eine hohl ausgebildete Kolbenstange aufweist, die auf einer mit dem Steuerzylinder verbundenen Dichtung verschiebbar ist und einen Folgezylinder bildet, der die Drucksäule aufnimmt. Auf diese V/eise ist der Folgezylinder mit der Drucksäule Bestandteil des Steuerzylinders, so daß auf zusätzliche Befestigungen verzichtet werden kann, eine raumsparende Anordnung erreicht und ein ruckfreier Steuervorgang gewährleistet ist.

Im einzelnen sind erfindungsgemäß die Hübe von Folgezylinder und Hilfszylinder gleich, wobei der Steuerzylinder jedoch voll ausgefahren werden kann.

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Zur Anordnung des Folgezylinders im Steuerzylinder wird geiiiäß dc-r Erfindung vorgeschlagen, daß die Dichtung mit dein Ende einer koaxial im S teuer zylinder angeordneten Stange verbunden ist, die anderenends am Zylinder angreift und teleskopisch in der Kolbenstange geführt ist.

Nach der Erfindung ist des weiteren-in der Leitung zwischen Steuerventil und Sammelbehälter ein Rück1aufsteuerventil nit einen Kolben vorgesehen, dessen Druckfläche mit der Drucksäule in Verbindung steht und über die Drucksäule entgegen der v/irkung einer Feder in eine den Rücklauf zun Sammelbehälter gestattende Position verschiebbar ist.

In der Zeichnung ist ein nachfolgend beschriebenes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, dessen hydraulisches System 10 besonders für die Verwendung von Fahrzeugen mit Knicklenkung gedacht ist, d.h. für Fahrzeuge die zwei über eine vertikale Zapfenkonstruktion miteinander \^rerbundene Fahrzeugteile aufweisen. Die hydraulische Lenkung gemäß der Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Fahrzeuge beschränkt.

Im einzelnen ist das hydraulische System mit einem doppelseitig beaufschlagbaren Steuerzylinder 12 versehen, der endseitig über Schwenkzapfen mit einem steuergestänge verbindbar ist. Der Steuerzylinder 12 selbst weist einen

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Kolben 14 auf, in den eine koaxiale Bohrung 16 eingearbeitet ist, in die wiederum das Ende einer Kolbenstange 18 eingeschraubt werden kann.

Der Steuerzylinder 12 ist des weiteren mit einem einseitig beaufschlagbaren Folgesylinder 20 versehen, wozu seine Kolbenstange 18 eine koaxial verlaufende Zylinderbohrung 22 aufweist. Ferner ist koaxial im-Steuerzylinder 12 eine Stange 24 angeordnet, deren linkes Ende mit dem Zylinderkopf verbunden ist und deren rechtes Ende in die Zylinderbohrung 22 reicht sowie eine zylindrische Dichtung 26 aufnimmt. Somit ist die Kolbenstange 18 teleskopisch von der Stange 24 aufgenommen und der Steuerzylinder 12 sowie Folgezylinder 20 werden gleichzeitig aus- und eingefahren und es besteht kein Nachlauf beim Ansprechen des Steuer- und Folgezylinders.

Druckmedium zum Beaufschlagen des SteuerZylinders 12 und somit auch des Folgezylinders 20 wird von einer Pumpe 28 aus geliefert, deren Saugseite mit einem Sammelbehälter verbunden ist und deren Druckseite mit einem Steuerventil 32 in Verbindung steht. Der Sammelbehälter 30 ist in gleicher Weise mit dem steuerventil 32 über eine Rücklaufleitung 34 verbunden, in der im übrigen ein Rücklaufsteuerventil 36 vorgesehen ist. Zwei Zuführleitungen 38, 40 verbinden das Steuerventil 32 mit den rechten und.

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linken Einlassen 42, 44 des SteuerZylinders 12. In der Zeichnung ist die neutrale Stellung des Steuerventils eingezeichnet, in der die Druckseite der Pumpe 28 und die Rücklaufleitung 34 nicht mit den Einlassen 42 und 44 in Verbindung sind. Die Einlasse 42 und 44 sind wahlweise dadurch druckbeaufschlagbar, daß das Steuerventil 32 entweder nach rechts oder nach links in je eine Endstellung verschiebbar ist, wobei der andere nicht druckbeaufschlagte Einlaß mit der Rücklaufleitung 34 verbunden wird.

Das Steuerventil 32 ist wahlweise aus seiner Neutralstellung in seine beiden Endstellungen über eine Steuerung 46 verschiebbar. Diese weist ein Lenkrad auf, an dessen Nabe sich eine Lenkradsäule 50 anschließt, die wiederum in eine Buchse 54 ausläuft und in einem Fahrzeugrahmenteil 56 drehbar gelagert ist. Mit Bezug auf die Zeichnung ist das linke Ende einer Welle 58 in der Buchse gelagert und mit dieser über einen Keil 60 oder Splint derart verbunden, daß bei sich drehender Welle 58 und sich drehender Lenkradsäule 50 die Welle 58 eine relative Axialbewegung ausführen kann. Die Welle 58 selbst wird von einem Gehäuse 62 mit einem Verschluß 64 umgeben, der das rechte Ende der Welle 58 in einem Lager 66 aufnimmt· Im Ver- .,. schluß 64 ist des weiteren ein mit der Welle 58 ver keilter Stellkragen 68 angeordnet, wobei eine innere

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Oberfläche 70 des Verschlusses 64 un,d eine im Gehäuse vorgesehene Wand 72 axial auseinanderliegende Anschlagflächen _t Mlden, gegen die die sich gegenüberliegenden radialen Flächen des Stellkragens 68 zur Anlage kommen" können, um die Axialbewegung der Welle 58 zu begrenzen.

Im Mittenbereich der Welle 58 ist ein Gewinde 74 eingeschnitten, auf das eine Mutter 76 aufschraubbar ist.

* Letztere ist gegen Drehung durch Rollen 78 gesichert, die an den sich gegenüberliegenden Seiten der Mutter 76 vorgesehen sind und die in im Inneren des Gehäuses 62 eingearbeitete Führungsrillen 80 eingreifen.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß bei Drehung des Lenkrades 48 in einer Richtung die Welle 58 mit Bezug auf die Mutter 76 eine Axialbewegung ausführt. Diese Axialbewegung wird über ein Gestänge 82 übertragen, dessen Enden mit dem Stellkragen 68 und dem Steuer-

* ventil 32 verbunden sind, um letzteres aus seiner Neutralstellung in eine der beiden Endstellungen, in der der Steuerzylinder 12 beaufschlagbar ist, zu verschieben.

Um jedoch das Steuerventil 32 wieder in seine Neutralstellung zurückzuverstellen, sobald die Bedienungsperson aufhört, das Lenkrad 48 zu drehen, ist ein doppelseitig beaufschlagbarer Hilfszylinder 84 vorgesehen. Dieser . weist ein Zylindergehäuse 86 auf', das Bestandteil des _t linken Teils des Gehäuses 62 ist. Ein Kolben 88 ist im

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Zylindergehäuse 86 verschiebbar vorgesehen und mit einer hohl ausgebildeten Kolbenstange 90 ausgerüstet, die wiederum auf der Welle 58 gelagex^t ist. Hierbei ist das rechtsseitige Ende der Kolbenstange 90 über einen Stift 92 mit der Mutter 76 versplintet, so daß die Mutter mit der Kolbenstange axial verschiebbar ist. Der Hilfszylinder 84 und somit auch die Kolbenstange 90 werden über den Folgezylinder 20 gesteuert, mit dem der Hilfszylinder über eine Leitung 94 verbunden ist, die sich zwischen einem Einlaß 96 an der linken Seite des Hilfszylinders 84 und einem Auslaß 98 an der rechten Seite des Zylinders 20 erstreckt. Die Eübe des Folgezylinders und des Kilfszylinders sind aufeinander abgestimmt und eine konstante Flüssigkeitsmenge, die diesen Hüben entspricht, ist zwischen den Zylindern über die Leitung 94 eingeschlossen. Des weiteren ist das rechtsseitige Ende des Hilfszylinders 84 über eine Leitung 100 mit der Zuführleitung 40 verbunden, damit sein rechtes Ende gleichzeitig druckbeaufschlagbar und mit der Rücklaufleitung verbindbar ist, wie das linke Ende des S teuer Zylinders

Das Rücklaufsteuerventil 36 hat eine Bohrung 102 mit einem ringförmigen Ventilsitz 104, der mittig zwischen ihren Enden vorgesehen ist. Eine Kolbenstange 106 ist axial verschiebbar in der Bohrung 102 vorgesehen und an ihren Enden mit einem Ventilteil 108 sowie einem Kolben versehen. Eine Feder 112 liegt gegen das rechte Ende der

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Bohrung 102 sowie den Ventilteil 108 an und ist bestrebt, letzteren in eine Schließposition zu verschieben, in der der Ventilteil 108 gegen den Ventilsitz 104 anliegt. Mit dem linksseitigen Ende der Bohrung ist die Leitung 94 verbunden, um den Kolben 110 entgegen der Wirkung der Feder 112 zu verschieben. Die Kolbenstange 106 ist somit über das Druckmedium in der Leitung 94 betätigbar. Der Teil der Rücklaufleitung 34, der sich zwischen den Ventilen 32 und 36 erstreckt, ist mit der Bohrung 102 an einer Stelle verbunden, die rechts vom Ventilsitz 104 liegt, während der Teil der Rücklaufleitung 34, der sich zwischen dem Ventil 36 und dem Sammelbehälter 30 erstreckt, mit der Bohrung 102 an einer Stelle verbunden ist, die links neben dem Ventilsitz 104 liegt. Somit kann der Steuerzylinder 12 nur ein- und ausgefahren werden, wenn das Steuerventil 32 in eine seiner Endstellungen verschoben wurde.

Um die Wirkungsweise dieses Steuersystems zu beschreiben, wird angenommen, daß der Steuerzylinder mit den vorderen und rückwärtigen Fahrzeugteilen des Knicklenkung aufweisenden Fahrzeugs in entsprechender Weise verbunden ist, damit in Abhängigkeit vom Einschlag des Lenkrades im Uhrzeiger- oder entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn rechte und linke Kurven durchfahren werden können.

Im einzelnen muß für eine Rechtskurve das Steuerrad im Uhrz ei gerdrehs inn eingeschlagen werden. Der ".,⁷icie-_'wi*;^d

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der Fahrzeugteile beim Einschlagen wirkt durch das Hydrauliksystem, um den Kolben 88 im Hilfszylinder hydraulisch festzu stellen, so daß zeitweilig die Position des Kolbens 88 sowie die der Mutter 76 festgestellt ist. Infolge des Gewindes der Mutter 76 bewirkt das Einschlagen des Lenkrades 48 eine Axialbewegung der Welle 58 nach rechts, wodurch ebenfalls der Stellkragen 68 nach rechts gegen die ,innere Oberfläche verschoben wird. Hierdurch wiederum wird das Gestänge 82 derart verstellt, daß das Steuerventil 32 nach links aus seiner neutralen Stellung in eine Endstellung verschoben wird, in der die Pumpe '28 mit der Zuführleitung 40 und die Rücklaufleitung 34 mit der Zuführleitung 38 verbunden sind. Zu Anfang allerdings ist '■ das Rücklaufsteuerventil 36 noch geschlossen, wodurch der Rückfluß des Druckmediums aus der rechten Seite des Steuerzylinders 12 unterbunden ist. Das Eintreten der Druckflüssigkeit in die Zuführleitung 40 jedoch bewirkt ein Ansteigen des Flüssigkeitsdrucks an der rechten Seite des Hilfszylinders 88, wodurch gleichzeitig ein Ansteigen des Druckes in der Drucksäule zwischen der linken Seite -des Kolbens 88 und der rechten Seite der Dichtung 26 des Folgezylinders 20 entsteht. Dieser Druckanstieg in der Drucksäule ist ausreichend, um das Rücklaufsteuerventil entgegen der Wirkung der Feder 112 zu öffnen, wodurch das rechte Ende des Steuerzylinders 12 mit dem Sammelbehälter 30 verbunden wird. Der Steuerzylinder 12 kann dann ausgefahren werden, damit das Fahrzeug.eine Recucskurve

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durchfahren kann. Sobald aber der Zylinder 12 ausgefahren wird, wird das Fassungsvermögen, das durch die Dichtung und.die Druckzylinderbohrung 22 des Folgezylinders 20 bestimmt.ist, ansteigen, wodurch der Kolben 88 des Hilfszylinders nach links verschoben werden kann. Wird jedoch das Lenkrad 48 weiter im Uhrzeigerdrehsinn eingeschlagen, wird die Welle 58 weiter nach rechts verschoben und das Gestänge 82 und das Steuerventil 32 werden in ihrer Stellung verbleiben, d.h. nicht davon beeinflußt werden, trotz der nach links gerichteten Bewegung des Kolbens 88, der Kolbenstange 70 und der Mutter 76. Es wird festgestellt, daß infolge der besonderen Anordnung des Folge— Zylinders 20 und des Hilfszylinders 84 der Steuerz}^rlinder voll ausgefahren werden kann, wenn das Lenkrad entsprechend eingeschlagen wird.

Ist es nun erwünscht, einen bestimmten Lenkeinschlag während der Kurvenfahrt nach rechts beizubehalten, so braucht lediglich die Bedienungsperson damit aufzuhören, das Lenkrad weiter einzuschlagen. Sobald aber die Drehung des Lenkrades zum Stillstand kommt, wird die nach links gerichtete Bewegung des Kolbens 88, da er mit der Kolbenstange 90 und der Mutter 76 verbunden ist, die Welle 58 nach links schieben, was wiederum das Gestänge 82 derart verstellt, daß das Steuerventil 82 zurück in seine Neutralstellung verschoben wird.

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Zum DurcnPaiiren von Linkskurven muß die Bedienungsperson das Lenlcrad 48 entgegen dein tfhrzeigerdrehsinn einschlagen, worauf die Welle 58 nach links verschoben und das Gestänge 82 tätig wird, um das Steuerventil 32 nach rechts in eine Endstellung zu verschieben, in der die Pumpe 28 mit der Zuführleitung 38 und die Rücklauf leitung 34 mit der Zuführleitung 40 verbunden ist. Auch hier ist das Rücklaufsteuerventil 36 zunächst geschlossen. Da jedoch der Flüssigkeitsdruck in der Zuführleitung 38 auf die rechte Seite des Kolbens 14 im Steuerzylinder wirkt, wird infolge der sich auf der linken Seite des Kolbens 14 befindlichen Druckmediur.imenge die rechte Seite des Kolbens des Hilfszylinders 84 druckbeaufschlagt. Der Kolben 88 wiederum wirkt gegen die Flüssigkeit an seiner linken Seite und bewirkt, daß sich das Rücklaufsteuerventil 36 öffnet. Dann ist die linke Seite des SteuerZylinders 12 mit dem Sammelbehälter 30 verbunden und der Zylinder 12 kann eingefahren werden, um ein Durchfahren von Linkskurven zu ermöglichen. Sobald der Zylinder 12 eingefahren wird, wird auch der Folgezylinder 20 eingefahren, wodurch das sich in der Zylinder bohrung 22 befindliche Druckmedium die linke Seite des Kolbens 88 beaufschlagt, und letzterer wiederum nach rechts verschoben wird, sobald die Bedienungsperson nicht damit fortfährt, das Lenkrad 48 weiter entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn einzuschlagen, wird die Welle 58 zusammen mit dem Kolben 88 nach rechts verschoben und gleichfalls das Gestänge 82 derti. verschieben, daß das Steuerventil 32 in seine Neutralstellung zurückkehrt. 209834/057 4

Patentansprüche

Claims

Patentansprüche

Hydraulische Lenkung mit einem mit einer Pumpe, einen Sammelbehälter und den beiden Druckräujnen eines doppelseitig beau£sch3agbaren Steuerzylinders über je eine Leitung verbundenen Steuerventil, das aus seiner Neutralsteilung, in der der Zu- und Eückfluß zu und aus den Druckräumen des Steuerzylinders unterbrochen ist, über ein über einen doppelseitig beaufschlagbaren Hilfszylinder verstellbares Gestänge in zwei Endstellungen verschiebbar ist, in denen je ein Druckraum des SteuerZylinders beaufschlagbar und sein anderer Druckraum mit dem Sammelbehälter verbunden ist, wobei der eine Druckraum des Hilfszylinders mit einer Leitung, die das Steuerventil mit einem der Druckräume des SteuerZylinders ver- ^ bindet, und der andere Druckraum mit einer Drucksäule in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerzylinder (12) eine hohl ausgebildete Kolbenstange (18) aufweist, die auf einer mit dem Steuerzylinder verbundenen Dichtung (26) verschiebbar ist und einen Folgezylinder (20) bildet, der die Drucksäule aufnimmt.

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2. Lenkung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Hübe von Folgezylinder (20) und Hilfszylinder (84) gleich sind, der Steuerzylinder (12) jedoch voll ausgefahren werden kann.
3. Lenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (26) mit dem Ende einer koaxial im Steuerzylinder (12) angeordneten Stange (24) verbunden ist, die anderenends am Zylinder angreift und teleskopisch in der Kolbenstange (18) geführt ist.
4. Lenkung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (34) zwischen Steuerventil (32) und Sammelbehälter (30) ein Rücklaufs tellerventil (36) mit einem Kolben (110) vorgesehen ist, dessen Druckfläche ir.it der Drucksäule in Verbindung steht und über die Drucksäule entgegen der Wirkung einer Feder (112) in eine den Rücklauf zum Sammelbehälter gestattende Position verschiebbar ist.

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