DE2208563B2

DE2208563B2 - Druckmittelversorgungseinrichtung für die Hydrauliklenkung eines von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Räderfahrzeugs

Info

Publication number: DE2208563B2
Application number: DE2208563A
Authority: DE
Inventors: Lanson Galesburg Becker; Theron Masten Paw Paw Huffman
Original assignee: General Signal Corp
Current assignee: SPX Technologies Inc
Priority date: 1971-03-05
Filing date: 1972-02-23
Publication date: 1979-10-31
Also published as: IT948615B; GB1315107A; AU462800B2; JPS5217305B1; FR2127990A5; US3719249A; DE2208563C3; CA945077A; AU3925272A; SE383303B; DE2208563A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckmittelversorgungseinrichtung gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs.

Bei bekannten Einrichtungen dieser Art (DE-GM 21 544) arbeiten sowohl die Hauptpumpe als auch die Hilfspumpe stets gleichzeitig über Rückschlagventile auf die zur Hydrauliklenkung führende Versorgungsleitung; der Lenkmotor der Hydrauliklenkung wird dabei jeweils von der Pumpe versorgt, die den größeren Druck abgibt. Dies hat den Nachteil, daß es bei dem Druckwert, bei dem der Übergang von der einen Pumpe auf die andere Pumpe erfolgt, zu Pendelungen, also zu einem mehrfachen Hin- und Herschalten zwischen den zwei Pumpen kommen kann. Außerdem ist die bekannte Einrichtung nicht in der Lage, die Hydrauliklenkung mich bei Stillstand des Räderfahr/cugs mit Druck zu versorgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe Zugrunde, eine Druckmittelversorgungseinrichtung der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß ein sauberer Übergang von der Versorgung der Hydrauliklenkung durch die Hauptpumpc auf eine Versorgung durch die Hilfspumpe erzielt wird, wobei Rückwirkungen aus dem Betrieb der Hilfspumpe auf die zur Durchführung des Umschaltvorgangs verwendete Vorrichtung vermieden werden sollen. Die zur Lösung dieser Aufgabe notwendigen Merkmale sind im Kennzeichen des Patentanspruchs angegeben. Zunächst einmal bewirkt

ί bei einem Ausfall der Hauptpumpe der Druckspeicher ein nur allmähliches Absinken des Versorgungsdrucks. Nachdem der Ausgangsdruck der Hauptpumpe dann auf einen vorbestimmten Minimalwert abgesunken ist, erfolgt die Umschaltung auf die Hilfspumpe, die dann

ίο einen Druck in einem vorbestimmten Druckbereich aufrechterhält, der niedriger als der von der Hauptpumpe im Normalfall aufrechterhaltene Druck ist. Auf Grund dieser zwei im Abstand voneinander liegenden Druckbereiche kann es nicht zu den oben als

i·: Pendelungen bezeichneten Instabilitäten des Regelkreises kommen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schemalisches Schaltbild einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Druckmittelversorgungsein-

■ ■«.MLUUg,

F i g. 2 eine schematische Draufsicht auf einen Gelenklader, in der die Einbaustellen der in Fig. 1 dargestellten hydraulischen Bauelemente gezeigt sind.

Gemäß Fig. 1 beaufschlagt die Druckmittelversorgungseinrichtung ein Lenkventil 11 mit geschlossener Mittelstellung, dai den Druckmittelstrom zu und von zwei doppelt wirkenden Lenkzylindern 12 und 13 steuert, wobei die Zuleitung des Druckmittels durch eine Versorgungsleitung 14 erfolgt, an die ein Druckspeicher 15 angeschlossen ist. Vorzugsweise hat der Druckspeicher eine Kapazität, die ausreicht, um die erforderliche Druckmittelmenge der Zylinder 12 und 13 für wenigstens einen Volleinschlag der Lenkung, d. h. ein

ü Schwenken der Fahrzeughälften über einen Winkel von 180° zu liefern. Als Sicherheitsmaßnahme ist die Versorgungsleitung 14 mit einem Entlastungsventil 16 versehen, das beispielsweise in Verbindung mit dem Abschalten des Zündschalter ^-öffnet werden kann,

•»o um den Druckspeicher zu entleeren, wenn das Fahrzeug geparkt ist. Dies bedeutet eine Sicherheit gegen ungewollte Lenkbewegungen, falls beim geparkten Fahrzeug das Steuerrad gedreht werden sollte.

In die Versorgungsleitung 14 speist eine motorgetriebene Hauptpumpe 17 mit fester Fördermenge Druckmittel aus einem Vorratsbehälter 18 über eine Überwachungseinrichtung 19 ein. Die dargestellte Überwachungseinrichtung besteht aus einer von einer Förderleitung 22 der Hauptpumpe 17 zu der Versorgungsleitung 14 führenden Verbindungsleitung 21, einem Entlastungsventil 23, das eine Auslaßleitung 24 öffnet und schließt, die die Verbindungsleitung 21 mit dem Vorratsbehälter verbindet, sowie einem in die Verbindungsleitung 21 eingebauten Rückschlagventil

ίί 25, das ein Entweichen von Hydrau'iköl aus der Versorgungsleitung 14 immer dann verhindert, wenn sich das Entlastungsventil 23 in einer Entlastungsstellung befindet, oder die Hauptpumpe 17 nicht in Betrieb ist oder nicht in der Lage ist, Hydrauliköl zu fördern. Das Entlastungsventil 23 wird durch eine Feder 26 in die dargestellte Belastungsstellung gedrückt und es wird durch ein Paar von in entgegengesetzter Richtung wirkenden Stellkolben 27 und 28 betätigt. Der Stellkolben 27, der das Ventil in die Entlastungsstellung drückt, ist mit der Verbindungsleitung 21 verbunden und er spricht kontinuierlich auf den Druck in Strömungsrichtung oberhalb des Rückschlagventils 25 an. Der Stellkolben 28 ist den Drücken ausgesetzt, die durch

eine auf den Druck in der Versorgungsleitung 14 ansprechende Steuervorrichtung geliefert werden. Durch eine Steuerleitung 29, die eine Drosselstelle 31 enthält, ist der Stellkolben 28 an die Verbindungsleitung 21 angeschlossen. Die Steuervorrichtung weist eine zweite Steuerleitung, die von dem Stellkolben 28 zu dem Vorratsbehälter 18 führt und die durch ein Steuerventil 33 gesteuert wird, auf. Das Steuerventil 33 wird durch eine Feder 34 ·η die geschlossene Stellung gedrückt und es wird durch einen Stellkolben 35 geöffnet, der auf den Druck in der Steuerleitung 29 anspricht. Da dieser Druck im wesentlichen der gleiche ist wie der Druck in der Versorgungsleitung 14, öffnet sich das Steuerventil 33, wenn der Druck in der Versorgungsleitung 14 ein vorbestimmtes Niveau erreichL Da die Steuerleitung 29 gedrosselt ist, bringt ein öffnen des Ventils 33 die Drücke, mit denen die Stellkolben 27 und 28 beaufschlagt werden, aus dem Gleichgewicht Hierdurch wird es dem Stellkolben 27 ermöglicht, das Ventil 23 in die Entlastungsstellung zu verschieben. Nachdem das Steuerventil 33 geöffnet hat, wird es durch einander entgegenwirkende Motoren 36 und 37, -lie aui die Drücke in der Versorgungsleitung 14 bzw. in der Steuerleitung 29 ansprechen, in dieser Stellung gehalten. Die Motoren 36 und 37 haben gleiche wirksame Flächen und sie sind den gleichen Drücken ausgesetzt, wenn das Steuerventil 33 geschlossen ist. Daher haben sie keine Wirkung auf die Öffnungsbewegung des Steuerventils 33. Wenn sich jedoch das Steuerventil 33 öffnet, wird der Motor 37 druckentlastet und dadurch wird der Motor 36 wirksam. Der Motor 36 hat eine größere wirksame Fläche als der Stellkolben 35, so daß de, Druck in der Versorgungsleitung, bei dem das Steuerventil 33 sich schließt, wesentlich niedriger ist als der Druck, bei dem das Steuerventil 33 sich öffnet. Dieser Unterschied ist erforderlich, um die Überwachungseinrichtung 19 zu stabilisieren und beträgt ca. 15% des maximalen Druckes. Somit wird unter der Annahme, daß der Druckspeicher 15 in dem dargestellten Syste ι mit einem maximalen Druck von ca. 2000 N/cm² gefüllt ist. der Stellkolben 35 das Steuerventil 33 bei diesem Druck öffnen und der Motor 36 wird das Ventil offenhalten, bis der Druck in der Versorgungsleitung auf ca. 1700 N/cm² abnimmt.

Bei Notfällen erhält die Versorgungsleitung 14 des Lenkver.tils 11 unter Druck stehendes Hydrauliköl aus einer Hilfspumpeneinheit 38, mit der die Versorgungsleitung 14 über eine Überwachungseinrichtung 19;i verbunden ist. Die Hilfspumpeneinheit 38 enthält eine von einem Fahrzeugrad angetriebene Hilfspumpe 39 mit einer festen Fördermenge und vier Rückschlagventile 41 — H, die so angeordnet sind, daß eine Förderung der Hilfspumpe in eine Leitung 45 unabhängig von der Drehrichtung der Pumpe sichergestellt ist. Die Überwachungseinrichtung 19a enthält im übrigen die gleichen Bauelemente wie die vorerwähnte Überwachungseinrichtung 19, die jedoch zur Unterscheidung von diesen jeweils zum Bezugszeichen noch den Buchstaben »a« tragen. Um jedoch ein Pendeln zu vermeiden, ist die Überwachungseinrichtung 19a so ausgelegt, daß sie bei einem niedrigen Druckbereich arbeitet. In dem dargestellten Fall, bei dem der Betätigungsbereich der Überwachungseinrichtung 19 zwischen ca. 1700 N/cm² und ca. 2000 N/cm² liegt, ist das Steuerventil 33a der Überwachungseinrichtung 19a so eingestellt, daß es sich bei einem Druck von ca. 1400 N/cm² öffnet und be^; einem Druck von ca. I 50 N/cm² schließt.

Die Überwachungseinrichtung 19<; wird über eine

ίο

Umschalteinrichtung 46 mit Druckmittel beaufschlagt, die die Förderleitung 45 an eine zu dem Vorratsbehälter 18 führende Auslaßleitung 47 in einer gegen die Kraft einer Feder 48 durch Druckbeaufschlagung eines Hydraulikmotors 49 von der Förderleitung 22 der Hauptpumpe 17 her eingenommenen zweiten Schaltstellung anschließt. Diese Teile sind so ausgelegt, daß die Umschalteinrichtung 46 in der offenen Stellung oder in der Entlastungsstellung gehalten wird, solange der Druck in der Förderleitung 22 über einem Niveau von ca. 70 N/cm² liegt, was zur Anzeige, daß die Haup'pumpe normal arbeitet, gerade hoch genug ist. Auf diese Weise stellt das System sicher, daß die Hilfspumpe 39 normalerweise nicht den hohen Drücken ausgesetzt ist, wenn sie mit einer geringen Geschwindigkeit läuft. Hierdurch wird die Gefahr eines Fressens in den Fällen vermindert, in denen die Hilfspumpe mit Gleitlagern ausgerüstet ist. Die Hilfspumpe 39 steht unter ihre Lebensdauer möglicherweise verkürzenden hohen Drücken bei gleichzeitig niedrigen Drehgeschwindigkeiten nur während eines Notier.«.Vorganges. Dann ist jedoch durch die erhöhte LenksLherheit, die die Einbeziehung der Hilfspumpeneinheit 38 bietet, die Inkaufnahme der Gefahr einer Pumpenbeschädigung gerechtfertigt.

Bc. einem typischen Gelenklager sind die Lenksystemteile so angeordnet, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Da der Motor und die Fahrerkabine dieses Fahrzeuges sich auf dem hinteren Teilfahrzeug 51 befinden, ist das Lenkventil Il der einzige Teil des Lenksystems, der sich auf einem vorderen Fahrzeugteil 52 befindet. Während die Hauptpumpe 17 direkt von dem Motor angetrieben wird, wird die Hilfspumpe 39 durch eine Kardanwelle 53 angetrieben, die von dem Motorgetriebe zu den Vorderrädern führ:.

Wenn das Fahrzeug in Betrieb ist und der Motor läuft. liegt der Druck in der Förderleitung 22 der Hauptpumpe 17 über der Einstellung der Umschalteinrichtung 46. Daher hält das Ventil 46 die Auslaßleitung 47 offen und somit ist eine Belastung der durch den Boden angetriebenen Pumpe 39 ausgeschlossen. Das von der Hauptpumpe 17 geförderte Druckmittel wird durch die Förderleitung 22 und die Verbindungsleitung 21 zu der Versorgungsleitung 14 geliefert.

Wenn der Druckspeicher 15 gefi'Mt ist. steigt der Druck in diesem Kreis an. Wenn der Druck das erwünschte Maximum von ca. 2000 N/cm- erreicht, verschiebt der Stellkolben 35 das Steuerventil 33 in die Offenstellung. Hierdurch wird der Stellkolben 28 entlastet und der Stellkolben 27 kann das Steuerventil 23 in die Entlasttngsstellung verschieben. Nun wird die von der Hauptpumpe 17 geförderte Hydraulikölmcnge im Nebenweg durch die Auslaßleitung 24 zu dem Vorratsbehälter 18 geführt. Obwohl der Druck in der Förderleitung 22 stark abnimmt, wenn sich das Ventil 23 verschiebt, ist die Strömungsmenge durth den Entlastungsweg mit ca. 190 l/min groß genug, um einen ausreichenden Gegendruck aufrechtzuerhalten, der ein Verschieben de^r Umschalteinrichtung 46 verhindert. Während der Lenkvorgänge nimmt der Druck in der Versorgungsleitung 14 ab, wenn das Hydrauliköl von dem Druckspeicher 15 in die Zylinder 12 und 13 geleitet wird, und unter Umständen erreicht der Druck die untere Grenze der Überwachungseinrichtung 19 von ca. 1700 N/cm². Zu d'esem Zeitpunkt schließt die Feder 34 das Steuerventil 33 und bewirkt eine Angleichung der Drücke an den Stellkolben 27 und 28. Das bedeutet, daß die Feder 26 das Ventil 23 in die F.ntlasttingsMellung

verschiebt, und die Hauptpumpe 17 liefert erneut Hydrauliköl zu der Versorgungsleitung 14 und bewirkt ein Wiederauffüllendes Druckspeichers 15.

Solange die Hauptpumpe 17 normal arbeitet, bleiben die Drücke in der Versorgungsleitung 14 und in der Förderleitung 22 über ca. 1700 N/cm² bzw. ca. 70 N/cm². Dementsprechend befindet siciti das Steuerventil 33n in der Offenstellung und beide Entlastungsventil 23,7 und 46 befinden sich in der Eintlastungsstellung. Das bedeutet, daß die Hilfspumpe 39 entlastet ist und eine geringe Energie verbraucht.

Falls der Fahrzcugmolor stehenbleibt oder die Hauptpumpe 17 oder ihre Förderleitung versagt, sinkt der Druck in der Förderleitung 22 unter den Wert von 70 N/cm², der Einstellung der Umschalleinrichtung 4h. ab. und die Feder 48 bewegt die IJmschalicinriclming 4ft sofort in die dargestellte Rclasiungsstcllung. Da jedoch die Versorgungsleitung 14 inier einem Druck von •.venigs'.c"'. ca. ! 700 N/c:ti*' 'vieh!, is! die v.üi der Kardanwelle angetriebene Hilfspumpe jetzt durch das Ventil 21.7 entlastet. Dieser Zustand bleibt bestehen, bis a':s Ergebnis von l.cnkvorgäiigen der Druck in der Versorgungsleitung 14 auf ca. " 150 N/cm-' abnimmt. Zu diesem Zeitpunkt schließt die Feder 34.7 des Ventil 31.7. um dadurch die Drücke an den Stcllkolben 27.7 und 28.7 auszugleichen und um es der Feder 26.7 zu ermöglichen, das Ventil 21.7 in die Helastungsstellung zu verschieben. Die llilfspumpeneinhcit .18 liefert nun Druckmittel zu der Versorgungsleitung 14 und füllt den Druckspeicher 15 wieder auf. Wenn der Druck in dem Versorgungskreis auf ca. 1400 N/cm-' wieder hergestellt ist. öffnet sich das Ventil 33.7 wieder und das Ventil 23.7 entlastet die Hilfspumpe 39 erneut. Die durch die Kardanwelle angetriebene Hilfspumpe fährt fort, die Versorgungsleitung 14 mit Hydrauliköl zu versorgen, wie dies zur ■ Aufrcchterhaltung des Druckes in der Versorgungsleitung zwischen ca. 1150 N/cm² und ca. 1400 N/cm² erforderlich ist. solange das Fahrzeug sich mit einer mittleren Geschwindigkeit bewegt. Es besteht daher eine l.enkmöglichkeit selbst in Fällen, in denen das

in Fahrzeug über große Entfernungen geschleppt wird. Wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit auf eine Größe verringert, bei tier die Hilfspumpe 19 mehl langer wirksam ist. stein noch der Druckspeicher 15 zur Lieferung \on Hulrauliköl zur Verfügung, das zum

ii Lenken erforderlich sein kann, wenn this Fahrzeug zum Stillstand kommt.

Obwohl wahrend eines Notlenkfalles der maximal zur Lenkung verfügbare Druck in dem dillgestellten Aii<.fiihniiiiJshrisnirl nur en. 70".'n des während der

Jn normalen Tätigkeit verfügbaren maximalen Drucks betragt, reicht dieses Druckniveau für eine sichere Lenkung des Fahrzeugs aus. Darüber hinaus ist der beschriebene Unterschied zwischen dem normalen Druck und dem Druck im Notfall ausreichend, um zu

.'"> garantieren, daß die Überwachungseinrichtung 19 nicht pendelt, d.h. daß die Überwachungseinrichtung nicht zwischen dem Belastungszustand und dem Entlastungszustar.i während des Normalbctricbes hin- und herschaltct. obwohl die Systemteile mit normalen

in Herstelltoleranzen angefertigt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1
Patentanspruch:

Druckmittelversorgungseinrichtung für die Hydrauliklenkung eines von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Räderfahrzeugs mit einer von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Hauptpumpe zur Förderung von unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit aus einem Behälter an eine Versorgungsleitung für ein Lenkventil mit geschlossener Mittelstellung über eine erste Verbindungsleitung und ein Rückschlagventil, einer vom Fahrantrieb des Fahrzeugs her angetriebenen Hilfspumpe zur Förderung von unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit an die Versorgungsleitung über eine zweite Verbindungsleitung und ein zweites Rückschlagventil und mit einer Druckregeleinrichtung, die die von der Haupt- bzw. der Hilfspumpe geförderte Hydraulikflüssigkeit in den Behälter ableitet, wenn der Druck in der Versorgungsleitung sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet, dadurch gekennzeichnet, daß an die Versorgungsleitung (14) ein Druckspeicher (15) für die Hydraulikflüssigkeit angeschlossen ist, und die Druckregeleinrichtung der ersten Verbindungsleitung und eine zweite gleichartige Druckregeleinrichtung (23a, 24a, 26a, 27a, 2Sp. 29a, 31a, 33a, 34a, 35a, 36a,) der zweiten Verbindungsleitung (2ia) zugeordnet ist und die von der Hilfspumpe geförderte Hydraulikflüssigkeit zum Behälter (18) leitet, wenn der Druck in der Versorgungsleitung^) einen Wert annimmt, ( ^r innerhalb eines zweiten Bereichs liegt, der unterhalb des ersten Rereichs liegt, und der zweiten Druckregeieinrichiung ein Entlastungsventil (46, 47, 48, 49) zugeordnet ^;st. das abhängig vom Druck in der Förderleitung y22) der Hauptpumpe (17) die Hydraulikflüssigkeit aus der Hilfspumpe (39) zur Hydraulikflüssigkeitsquelle leitet, wenn der Druck in dieser Förderleitung (22) einen vorbestimmten M^:nimalwert überschreitet, der noch unterhalb des zweiten Druckbereichs liegt.