DE2217859A1 - Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen - Google Patents

Description

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Vyzkumny ustav stavebnich a zemnich stroju, Brunn / Tschechoslowakei

Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen

und Mobilmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrostatischen Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen bestehend aus einem Leistungskreis, einer oder mehreren Pumpen, Verteilern, Arbeitszylindern, einem Steuerkreis mit einem durch ein Steuerrad betätigten Einlaßmeßglied und einem durch gesteuerte Räder oder Achsen betätigten Auslaßmeßglied, d.h. eine sogenannte hydrostatische Servolenkung, die keine mechanische Verbindung zwischen dem Steuerrad und den gesteuerten Rädern, bzw. Achsen erfordert.

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Bei den geländegängigen Fahrzeugen uni Maschinen kommen während ihres Betriebes verschiedenartige Lagen vor, die an den Servomechanismus verschiedene, nicht selten sogar ganz, gegensätzliche Erfordernisse stellen, die durch bekannte Servolenkungen nicht erfüllt werden können. Bei den Erdbewegungsmaschinen treten z.B. drei verschiedene Betriebsbedingungen auf: Arbeit>stätigkeit, Transport auf eigener Achse, Notlenkung. Bei den Radladern werden z.B. während der Arbeitstätigkeit keine übermäßigen Ansprüche an die Steuergenauigkeit gestellt, es wird jedoch ein kleiner Gesamtschwenkwinkel des Steuerrads gewünscht, der eine gleichzeitige Betätigung des Arbeitsgerätes, nämlich des Löffels, ermöglicht. Manchmal wird gefordert, daß der Gesamtwinkel des Steuerrades zwischen den Endstellungen kleiner als eine Umdrehung ist, damit sich das Steuerrad ohne Griffwechsel mit einer Hand drehen läßt, während die die Bewegungen des Löffels leitenden Hebel mit der zweiten Hand betätigt werden.

Beim Transport der Maschine auf eigener Achse werden an die Lenkung ungefährt dieselben Forderungen gestellt, wie bei anderen Fahrzeugen und Mobilmaschinen im Straßenverkehr, d.h. es ist eine präzise und empfindliche Lenkung der Maschine erwünscht. Dazu wird eine angemessene Winkelübersetzung der Lenkung, mit anderen Worten, eine genügende Drehzahl des Steuerrades, ca. drei bis fünf Umdrehungen, zwischen den Endstellungen der gesteuerten Räder oder Achsen benötigt.

Den dritten Fall der Tätigkeit des Servomechanismus stellt die sogenannte Not- oder Handlenkung dar, die im Falle einer Betriebsstörung des Servomechanismus notwendig ist, die mit dem Verlust des Lenkhilfeffektes verbunden ist. Dieser Fall, der meistens unerwartet eintritt,

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macht es notwendig, daß das Fahrzeug oder die Maschine durch physische Energie des Fahrers gesteuert wird. Dazu wird eine große Winke!übersetzung oder aber eine große Drehzahl des Steuerrades zwischen den Endstellungen der gesteuerten Räder und Achsen gefordert, welche in der Regel über 5 liegt.

Bei manchen Fahrzeugen und Maschinen kommen nur zwei der angeführten Zwecke der Servolenkung vor, z.B. nur die Transport- und die Notservolenkung.

Die bereits bekannten Servolenkungen sind mit einer unveränderlichen Übersetzung zwischen dem Steuerrad und den gesteuerten Rädern und Achsen ausgestattet, so daß sie den gegensätzlichen Betriebsforderungen nicht genügen und sich üblicherweise mit einem Kompromiß begnügen, der mehr oder weniger einem der Betriebszustände entspricht. So wird in bezug auf die. Verkehrsvorschriften die Forderung einer Notlenkung berücksichtigt, obwohl eine Lenkungsstörung während des Maschineneinsatzes bei der Anwendung einer großen Winkelübersetzung nur selten vorkommt. Große Winkelübersetzung erschwert jedoch die Bedienung der Maschine nachhaltig, namentlich beim Arbeitseinsatz. Der Nachteil der bekannten Servolenkung wird in einigen Fällen durch Anwendung eines am Umfang des Steuerrades angeordneten und dessen Umdrehen mit einer Hand ermöglichenden Kugelgriffes beseitigt. Dieser stellt jedoch nur eine Behelfslösung dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Servomechani-smus der eingangs genannten Art zu schaffen, der die oben geschilderten Nachteile vermeidet und sich ohne Schwierigkeiten genau an die gefor-

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derten Betriebsbedingungen anpassen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die durch den.Steuerkreis geschaffene Winkelübersetzung zwischen dem Steuerrad und den.gesteuerten Rädern durch die Änderung des Aufnahmefähigkeitsverhältnisses oder durch Änderung des Verhältnisses der Wirkgehalte des Einlaßmeßgliedes und des Auslaßmeßgliedes stufenweise oder stufenlos verstellbar ist.

So werden Nachteile bekannter hydrostatischer Servolenkungen durch den erfindungsgemäßen Servomechanismus behoben, indem eine stufenweise oder stufenlose Änderung der Winkelübersetzung der Lenkung zwischen dem Steuerrad und den gesteuerten Rädern oder Achsen durch eine stufenweise oder stufenlose Änderung des Aufnahmefähigkeitsverhältnisses zwischen dem durch eine vom Steuerrad angetriebene Dosierpumpe repräsentierten Einlaßmeßglied und dem mit gesteuerten Rädern und Achsen verbundenen und z.B. durch einen Rückspeisungszylinder oder Hydromotor repräsentierten Auslaßmeßglied ermöglicht wird. Die Anzahl der Winkelübersetzungsstufen kann nach Bedarf des einen oder des anderen Fahrzeuges oder der Maschine gewählt werden. Meistens kommt man mit zwei oder drei Stufen aus. Jede der Winkelübersetzungsstufen kann den Einsatzverhältnissen des Fahrzeuges oder der Maschine entsprechend gewählt werden, z.B. bei einer zweistufigen Winkelübersetzung kann für den Arbeitseinsatz eine kleine Winkelübersetzung und für den Transport eine große Winkelübersetzung gewählt werden. Bei einer dreistufigen Winkelübersetzung kann die kleinste Winkelübersetzung für die Arbeit, die mittlere für den Transport und die größte für die Notlenkung benützt werden. Die Änderung der Winkelübersetzung kann entweder durch einen Eingriff des Fahrers oder auch automatisch bei der Druckänderung in dem Steuerkreis des Ser-

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vornechanismus oder bei Umschaltung der Geschwindigkeitsübersetzung und dergleichen herbeigeführt werden.

Der Gegenstand der Erfindung ist schematisch in einigen alternativen Ausführungsformen in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die Grundanordnung des Erfindungsgegenstandes, bei der die Änderung der Winkelübersetzung mittels eines Auslaßmeßgliedes erreicht wird,

Fig. 2 bis 4 eine alternative Ausführungsfern] des Irfindungsgegenstandes, bei der dis- Änderung der Winkelübersetzung durch Kombination der Verbindungen von Wirkräumen des Auslaßmeßgliedes erreicht wird,

Fig. 5 und 6 eine weitere alternative Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, bei der die Änderung der WinkelüberSetzung durch die Änderung des zur Verbindung des Auslaßmeßgliedes mit dem Steuermechanis mus dienenden Armes erreicht wird,

Fig. 7 und 8 eine Konstruktionslösung des Auslaßmeßgliedes mit einem Wähler,

Fig. 9 und Io eine Grundanordnung des Erfindungsgegenstandes, bei der die Änderung der Winkelübersetzung mittels eines Einlaßmeßgliedes erreicht wird.

Der erfindungsgemäße Servomechanismus in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 besteht aus einem Leistungskreis (durch dicke Linien eingezeichnet) und einem Steuerkreis (durch dünne Linien eingezeichnet). Den Leistungskreis 1 bekannter Ausführung bildet eine motorisch angetriebene,

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durch die Saugleitung 4 mit dem ölsumpf 5 und durch die Druckleitung 6 mit dem Verteiler 7 verbundene Pumpe 3· Der Verteiler 7 ist durch Leitungen 8, 9 mit dem Hydraulikzylinder lo, dessen Kolben mit einer beiderseitigen Kolbenstange 11 versehen ist, und durch eine Rückleitung 12 mit dem ölsumpf 5 verbunden. Der Hydraulikzylinder ist durch seinen Körper mit dem Rahmen 13 des Fahrgestells und durch die Kolbenstange 11 mit dem dreiarmigen Hebel l4 eines geläufigen, aus den dreiarmigen Hebeln l4, 14' mit- den daran aufgesetzten gesteuerten Rädern 15, 15' und einer Verbindungsstange 16 bestehenden Steuermechanismus verbunden.

Der Steuerkreis 2 besteht aus einem gemäß Fig. 1 durch eine vom Steuerrad 2o angetriebene Dosierpumpe l8 gebildeten Einlaßmeßglied 17. Das Einlaßmeßglied 17 ist durch die Steuerleitungszweige 21, 22 mit dem Wähler 23 der Winkelübersetzung, durch die Abzweigungen 24, 25 mit den Deckelrs ZG, 27 des Verteilers 7 und durch die Leitungszweige 28, 29 mit dem Auslaßmeßglied 19 verbunden.

Das Auslaßmeßglied 19 besteht aus einem Rückspeisungszylinder 3° mit einem stufenförmigen darin angeordneten und drei Wirkräume 32, 33 j 3^ bildenden Kolben Der mittlere Wirkraum 33 des Rückspeisungszylinders 3o ist durch den Leitungszweig 35 mit dem Wähler 23 verbunden-Der Rückspeisungszylinder 30 ist durch seinen Körper mit dem Rahmen 13 und durch den stufenförmigen Kolben 31 mit dem dreiarmigen Hebel 14' verbunden. Der mittlere Wirkraum 33 des Rückspeisungszylinders 30 kann mittels des Wählers 23 mit einem der Steuerleitungszweige 21, 22 verbunden werden. Der Rückspeisungszylinder 3° kann nach Bedarf auch mit weiteren Wirkräumen versehen werden. Als Wähler 23 in Fig. 1 wird z.B. ein handbetätigter Zweilagen-

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verteiler 23* verwendet.

In Fig. 2 ist als Wähler 25 ein handbetätigter oder auch hydraulisch durch die aus den beiden Steuerleitungszweigen 21, 22 zugeführten. Flüssigkeit betätigter Zweilagenverteiler 23* dargestellt, wobei er mit der Hand in jede der beiden Stellungen verstellt werden kann, während hydraulisch die Verstellung nur bei einer Druckzunahme über die gesetzte Grenze in einem der beiden Steuerleitungszweige 21, 22 in Richtung von links nach rechts möglich ist. Die Kanäle 21', 22* verbinden die Steuerleitungszweige 21, 22 mit der hydraulischen Betätigung des Verteilers 23".

In Fig. 3 ist als Wähler 23 ein einerseits mit den beiden Steuerleitungszweigen 21, 22, andererseits durch die Leitungszweige 28', 29', 35' mit den Wirkräumen 32, 33, 34 des Rückspeisungszylinders 3o verbundene Vierlagenyerteiler 23"' dargestellt. Den Schaltstellungen III, II, I des Verteilers 23"' entsprechen drei verschiedene Kombinationen von Wirkgehalten des Rückspeisungszylinders 3o und damit auch drei verschiedene Winkelübersetzungen zwischen dem Steuerrad 2o und den gesteuerten Rädern 15, 15¹. In der Stellung "θ" sind die Wirkräume 32, 33, 34 des Rückspeisungszylinders 3o von den Steuerleitungszweigen 21, getrennt, so daß die Servolenkung ohne Rückspeisung auf die Befehlssteuerung übergeht.

In Fig. 4 wird das Auslaßmeßglied 19 durch ein Paar übliche hydraulische Zylinder 4o, 4ο¹ gebildet, (mit angemessen kleinen Dimensionen) , deren "Wirkräume 4l, 4l^!, 42, 42' durch die Leitungszweige 43, 43', 44, -44' mit dem Zweilagenverteiler 23"" entweder mit Hand- oder Hydraulikbetätigung aus den Leitungszweigen 21, 22, ähnlich wie in Fig. 2, verbunden sind.

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Während bei der Ausführung gemäß Fig. 1 bis 4 die A.ufnahmefahigkeitsanderung (des Hubraums) des Rückspeisungszylinders 3° durch verschiedene Kombination von Wirkräumen erreicht wird, wird bei der Ausführung gemäß Fig. 5 und-6 dieselbe Wirkung durch stufenförmige oder stufenlose Änderung des das Auslaßmeßglied 19 mit dem Steuermechanismus verbindenden Arms "R" erzielt.

In Fig. 5 ist die Verstellung des Arms ¹¹R" mittels einer Schraube 45, in Fig. β mittels eines durch einen hydraulischen oder pneumatischen Verteiler 47 mit Handoder Elektromagnetiksteuerung betätigten hydraulischen oder pneumatischen Zylinder 46 dargestellt.

Fig. 7 und 8 stellen eine Konstruktionslösung des Rückspeisungszylinders 3° dar, der mit dem Wähler 23 einen Block bildet, wobei Fig. 7 dem Schema in Fig. 1 und Fig. 8 dem Schema in Fig. 2 entsprechen. Fig. 7 und 8 unterscheiden sich voneinander dadurch, daß ihre Zweilagenverteiler 23', 23" verschiedenartig ausgeführt sind.

Der Rückspeisungszylinder 3o (Fig. 7) besteht aus einem Körper 5°* dessen Durchmesser eine abgestufte Bohrung aufweist, in der ein stufenförmiger Kolben 31 mit einer mit einem Auge 53 versehenen Kolbenstange 52 gelagert ist. Der Körper 5o des Rückführungszylinders 3o ist durch einen vorderen Deckel 54 und hinteren Deckel 55 abgeschlossen, wobei der hintere Deckel 55 mit einem Auge 58 und einer in die Bohrung 57 des stufenförmigen Kolbens 31 hineingreifenden Innenkolbenstange 56 versehen ist. In der Innenkolbenstange 56 ist ein die Bohrung 57 des stufenförmigen Kolbens 31 mit der Oberfläche des Zylinders 3o verbindender Kanal 59 ausgestaltet. Zwischen dem stufenförmigen Kolben J,I und Körper 50 mit dem vorderen Deckel 54 und hinteren Deckel 55

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mit der Innenkolbenstange 56 befinden sich drei Wirkräume 32, 33, 34 mit Wirkflächen P₁, F₂, F₃, zwischen denen Beziehung F, + Fp = F₇ besteht. Diese Abhängigkeit ist dann erfüllt, wenn der Durchmesser D. der Kolbenstange 52 der gleiche ist wie der Durchmesser D₂ der Innenkolbenstange 56. In Fig. 7 entspricht die geschaltete Verbindung der Wirkräume 32, 33* 3²J- mit dem Zweilagenverteiler 23* der schematischen Figur 1. Der Wirkraum 32 ist durch den Leitungszweig 29 mit dem Steuerleitungszweig 22, der Wirkraum ■ 34 durch den Leitungszweig 28 mit dem Steuerleitungszweig 21 und der Wirkraum 33 durch den Leitungszweig 35 mit dem Hohlraum 35' verbunden, in dem ein durch die Feder 6l in die linke Endstellung gegen den Stopfen 62 gedrückter kleiner Kolben 60 angebracht ist. Der kleine Kolben 6o weist eine oder mehrere Bohrungen 63 auf, durch die seine Stirnseiten miteinander verbunden sind. In die Ausnehmung 64 des kleinen Kolbens 60 greift das untere Ende 66 des zweiarmigen Hebels 65 ein, dessen oberes Ende 67 aus dem Körper 50 des Rückspeisungszylinders 3o hervortritt. Der zweiarmige Hebel 65 ist in seinem Mittelteil mit einer kugeligen Verdickung 68 versehen, mit der er sich auf den Deckel 69 stützt. In der eingezeichneten Stellung des kleinen Kolbens 60 ist die Mündung des Steuerleitungszweiges 21 abgedeckt, während die Mündung des Steuerleitungszweiges 22 freiliegt, so daß die Wirkräume 32 und 33 miteinander .verbunden sind.

In Fig. 8 entspricht die Verbindung der Wirkräume 32, 33, 34 mit dem Verteiler 23 " der schematischen Figur 2. An den Körper 5° des Rückspeisungszylinders 3° ist der Körper 72 des Verteilers 23" angeschlossen, in dem ein kleiner Differentialkolben 73 mit einer kreisförmigen Stirnfläche 74 und mit einer kreisringförmigen Stirnfläche 75 angebracht ist, wobei die Größe dieser Flächen annähernd

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die gleiche ist. Im Mittelteil ist der kleine Differentialkolben 73 mit einer die Mündung des Leitungszweiges 35 mit dem Leitungszweig 28 verbindenden Ausnehmung J6 versehen. Der Raum der kreisförmigen Stirnfläche 74 ist durch den Kanal 22' mit dem Leitungszweig 22 verbunden, der Raum der kreisringförmigen Stirnfläche 75 ist durch den Kanal 21^f an den Leitungszweig 21 angeschlossen.

In der eingezeichneten Ausgangsstellung ist der kleine Differentialkolben 73 durch eine in einer Bohrung JQ angebrachte Feder 77 gegen eine oder mehrere abgefederte Kugeln 8o gedrückt. Die in der Bohrung 78 des kleinen Differentialkolbens 73 angebrachte Feder,77 drückt den kleinen Differentialkolben 73 mit seiner kegelförmigen Fläche 79 gegen die abgefederte Kugel 8o, bzw. Kugeln. Das linke abgesetzte Ende 8l des kleinen Differentialkolbens 73 ragt aus dem Körper 72 des Verteilers 2^" heraus und dient zum Anschluß einer in der Zeichnung nicht eingezeichneten mechanischen Betätigung, z.B. eines Bowdenzuges, einer Zugstange oder eines Hebels.

Der erfindungsgemäße Servomechanismus in der Ausführung gemäß Fig. 9 stellt die zweite Grundausführungsform der Erfindung dar, die aus einem Leistungskreis 1 und einem Steuerkreis 2 besteht, wobei ein einfacher Rückführungszylinder 4o"' mit einer beiderseitigen Kolbenstange das Auslaßmeßglied 19 bildet, während das Einlaßmeßglied durch die Dosierpumpe l8 mit zwei Sektionen l8', 18" oder durch ein Paar von dem Steuerrad 2o angetriebene Dosierpumpen gebildet wird.. Die erste Sektion 18' der Dosierpumpe l8 ist durch die Steuerleitungszweige 21, 22 direkt mit den Wirkräumen des Rückspeisungszylinders W' verbunden, während die zweite Sektion l8" der Dosierpumpe 1Ö

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durch die Kanäle 21', 22^! an den Wähler 2J angeschlossen ist, wobei der Wähler 23 durch die Leizungszweige 2l", 22" mit den Steuerleitungszweigen 2I₅ 22 verbunden ist. Den Wähler 2J bildet ein Zweilagenverteiler mit Hand- oder Hydraulikbetätigung, der leicht von Hand in jede der beiden Stellungen verstellt werden kann. Hydraulisch dagegen "kann er nur bei der Druckzunahme über eine gesetzte Grenze in einem der Steuerleitungszweige 21, 22 und nur in der Richtung von rechts nach links betätigt werden.

Der Servomechanismus gemäß Pig. Io ist eine alternative Ausführung der zweiten Grundausführungsform der in Fig. 9 dargestellten Ausführung der Erfindung, Eine Abweichung besteht nur in der Ausführung des Einlaßmeßgliedes 17* das in diesem Fall eine regulierbare Dosierpumpe l8"^! mit Hand- und Hydraulikbetätigung aus beiden Steuerleitungszweigen 21, 22 bildet. Von Hand kann die Dosierpumpe l8"' in Jede beliebige Stellung gebracht werden. Hydraulisch wird die Pumpe l8"' nur bei der Drucküberschreitung in einem der Steuerleitungszweige 21, 22 verstellt, und zwar in der Weise, daß sie von einer großen auf eine kleinere Aufnahmefähigkeit verstellt wird.

Der Servomechanismus nach der ersten Grundausführungsform (Fig. l) arbeitet wie folgt:

Wird das Steuerrad 2o z.B. nach rechts gedreht, so drückt die Dosierpumpe l8 die Flüssigkeit in den Steuerlei tungszweig 21 und seine Abzweigungen 24 und 28 hinein. In der Abzweigung 24 wirkt die Flüssigkeit auf den Verstellmechanismus und ruft die Verstellung des Verteilers in die Stellung hervor, in der sie die Druckrohrleitung 6 mit der Leitung 8 und die Rückleitung 12 mit der Leitung 9 verbindet. Die Flüssigkeit aus der motorisch angetriebenen

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Pumpe 3 fließt durch den Verteiler 7 und tritt durch die Leitung 8 in die rechte Seite des Hydraulikzylinders Io ein, wo sie den Kolben mit der Kolbenstange 11 nach links verschiebt. Diese Bewegung wird mittels des durch die Hebel 14, 14' und die Verbindungsstange 16 gebildeten Steuermechanismus auf die Schwenkung der gesteuerten Räder 15* 15* nach rechts übersetzt. Die Bewegung der gesteuerten Räder 15> 15* ist durch den RückspeisungszylInder 3o abgemessen, dessen stufenartiger Kolben 31 sich unter der Wirkung des Unterendes des dreiarmigen Hebels nach 1-inks hinausschiebt. Hierdurch vergrößert sich der Gehalt des Wirkraumes 3^ im Zylinder 3o und die Flüssigkeit aus dem Verstellungsmechanismus 26 wird diesem durch die Abzweigungen 2h, 28 und den Steuerleitungszweig 21 zugeführt. Das hat die Aufhebung des durch die Schwenkung des Steuerrades 2o mit der Dosierpumpe 18 hervorgerufenen Befehls zur Folge.

Bei der Ausführung der Erfindung gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 7 sind zwei Wirkräume 32, 3^ des Rückführungszylinders 3o dauernd mit den Steuerleitungszweigen 21, 22 verbunden, während der dritte Wirkraum 33 mittels des Verteilers 23' entweder an den Steuerleitungszweig 21 oder 22 angeschlossen werden kann. In der eingezeichneten Lage ist der Wirkraum 33 durch den Verteiler 23' mit dem Steuerleitungszweig 22 verbunden, so daß sich bei der Verschiebung des stufenförmigen Kolbens 31 im Körper 5o (Fig. 7) die mit dem Steuerleitungszweig 22 verbundenen Hubräume der Wirkräume 32 und 33 addieren und dem mit dem Steuerleitungszweig 21 verbundenen Hubraum des Wirkraums 34 gleichen. In Verbindung mit der Dosierpumpe l3 wird hierdurch eine relativ große Winkelübersetzung der Lenkung, d.h. eine große Umdrehungszahl des Steuerrades Io erreicht, die zur Sicherung einer präzisen und enpi'inali-

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-liLenkung beim Transport der Maschine über die Fahrbahn oder zur Sicherung der Notlenkung durch normale Kraft des Fahrers geeignet ist.

Wird der Verteiler 23* in die andere Stellung verstellt, was bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 durch Ausschwenken des oberen Endes. 67 des zweiarmigen Hebels nach links erreicht wird, so verstellt der zweiarmige Hebel 65 durch sein unteres Ende 66 den kleinen Kolben 60 nach rechts und die Mündung des Leitungszweiges 21 wird freigelegt, während die Mündung des Leitungszweiges 22 verdeckt wird, so daß der mittlere Wirkraum 33 über den Leitungszweig 35* den Hohlraum 35* und die Bohrung 63 des kleinen Kolbens 60 mit dem Steuerleitungszweig 21 verbunden ist. Bei Verschiebung des stufenförmigen Kolbens im Körper 50 subtrahieren sich die mit dem Steuerleitungszweig 21 verbundenen Hubräume der Wirkräume 33 und 3^ und gleichen dem Hubraum des mit dem Steuerleitungszweig 22.verbundenen Wirkraumes 32. In Verbindung mit der Dosierpumpe 18 wird hierdurch eine relativ kleine Winkelübersetzung der Steuerung, d.h. eine kleine Umdrehungszahl des Steuerrades 2o erreicht, die für den Arbeitseinsatz der Maschine geeignet ist.

Das obere Ende 67 des Hebels 65 des Verteilers 23* kann z.B. mittels eines Bowdenzuges direkt vom Führerhaus aus betätigt werden oder es besteht die Möglichkeit, den Verteiler 23* elektromagnetisch oder pneumatisch zu betätigen, um dem Fahrer von seinem Standort aus die Wahl der geeigneten Winkelübersetzung zu erleichtern.

Ist der Verteiler 23* nicht mit dem Rückspeisungszylinder 30 in einem Block angeordnet, so ist es vorteilhaft, ihn im Führerhaus in Griffweite des Fahrers anzubringen, damit ihn der Fahrer von Hand verstellen kann.

Der Servomechanismus in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 und 8 arbeitet ähnlich wie der Servomechanismus gemäß Pig. 1 und 7* unterscheidet sich jedoch von ihm durch den Vorteil, daß er bei übermäßiger Druckzunahme in einem der Steuerleitungszweige 21, 22 auch die automatische Verstellung des Verteilers 23" ermöglicht. Eine übermäßige Druckzunahme in einem der Steuerleitungszweige 21, 22 kann durch eine im Leistungskreis 1 eingetretene Störung hervorgerufen werden. In diesem Fall ist die normale Tätigkeit des-Servomechanismus ausgeschlossen und der Fahrer bewegt das Steuerrad 2o mit einer größeren Kraft als üblich. Die erhöhte Kraft ruft je nach dem Drehsinn die Erhöhung des Steuerdruckes in einem der Steuerleitungszweige 21, 22 hervor. Der erhöhte Steuerdruck wird durch den Kanal 21' auf die kreisringförmige Stirnfläche 75 (Fig. 8) oder durch den Kanal 22' auf die ringförmige Stirnfläche 74 übertragen, was das Hervorrufen einer Verstellungskraft zur Folge hat, die den Widerstand einer oder mehrerer abgefederter Kugeln 8o überwindet und den kleinen Differentialkolben 73 nach links verstellt. Mittels einer kreisförmigen Ausnehmung 76 des kleinen Differentialkolbens 75 werden die Leitungszweige 35 und 29 und hierdurch auch die Wirkräume 32 und 33 miteinander verbunden, wodurch eine für die Handnotlenkung notwendige große Winkelübersetzung erreicht wird. Nach dem Druckabfall in dem Steuerleitungszweig 21 oder 22 bleibt der kleine Differentialkolben 73 in der verstellten linken Stellung, in der er durch die Feder 77 angedrückt ist, und es ist nur durch den Eingriff des Fahrers möglich, ihn in die rechte Ausgangsstellung zurückzustellen, wenn der kleine Differentialkolben 73 direkt oder mittels eines Mechanismus, z.B. des Bowdenzuges, gegen die Kraft der Feder 77 derart gedrückt wird, daß sich die abgefederte Kugel 80 über die kegelför-

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mige Fläche 79 des kleinen Differentialkolbens 73 verschiebt und diesen Kolben in der rechten (eingezeichneten) Stellung sichert. Der kleine Differentialkolben 73 kann aus dem Führerhaus nach Bedarf mit der Hand in jede der möglichen Stellungen verstellt werden, wodurch die gewünschte Winke!übersetzung der Lenkung gewählt werden kann.

Ähnlich wie bei der vorangegangenen Ausführung des Verteilers 23^f kann der Verteiler 23" getrennt von dem Rückspeisungszylinder 3o ausgeführt und direkt im Führerhaus in Griffweite des Fahrers angebracht werden.

Die Arbeitsweise der alternativen Ausführungsform gemäß Fig. 3* 4, 5 ist ähnlich wie bei den vorangehenden.

Der Servomechanismus der zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 9 und Io arbeitet ähnlich wie der Servomechanismus der ersten Ausführungsform. Der Unterschied liegt nur darin, daß die Änderung der Winkelübersetzung der Lenkung in diesen Fällen durch Änderung der Aufnahmefähigkeit des Einlaßmeßgliedes 17 erreicht wird, und zwar entweder durch die Kombination der Aufnahmefähigkeit der Sektionen der Dosierpumpe l8, bzw. durch das Paar Dosierpumpen l8^!, l8", oder durch Änderung der Einstellung der regulierbaren Dosierpumpe l8'" (Fig. lo).

Bei der Ausführung der Erfindung gemäß Fig. 9 kann die Änderung der Winkelübersetzung durch Verstellen des Wählers 23 von Hand durchgeführt werden. Der Schaltstellung I des Wählers 23 entspricht eine kleine Winkelübersetzung, der Schaltstellung II entspricht eine große Winkelübersetzung. Außerdem kann die Änderung der Winkelübersetzung auch automatisch beim Versagen des Leistungskreises I,des Servomechanismus auf folgende Weise herbeigeführt werden:

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Beim Versagen des Leistungskreises 1 bewegt der Fahrer das Steuerrad 2o mit wesentlich größerer Kraft als üblich und ruft hierdurch je nach dem Drehsinn in dem Steuerleitungszweig 21 oder 22 einen erhöhten Druck hervor. Unter der Wirkung des erhöhten Druckes ändert sich die Schaltstellung I des Wählers 23 in die der großen Winkelübersetzung entsprechende und für die Beherrschung der Notlenkung notwendige Schaltstellung II. Der Mechanismus gemäß Fig. Io arbeitet ähnlich wie der gemäß Fig. 9.» mit dem Unterschied, daß die Verstellung der regulierbaren Dosierpumpe 18"' und die Veränderung von deren Aufnahmefähigkeit direkt herbeigefügt werden.

Außer den schematisch dargestellten Ausführungsformen kann die Erfindung sowohl im Ganzen als auch in den Einzelheiten In vielen anderen Ausführungen ausgeführt werden. So können z.B. als Einlaßmeßglied 17 und Auslaßmeßglied 19 verschiedene hydraulische Bauteile, wie Verdrängerpumpen, Hydromotoren, HydrozylInder, mit Flüssigkeit gefüllte Wellrohre und dergleichen, oder ihre Kombinationen angewendet werden.

Als Wähler 23 kann ein zwei- oder mehrlagiger Verteiler 23', 23", 23"', 23"" verwendet werden, der die notwendigen Schaltverbindungen von Wirkräumen der Rückspeisungszylinder 3o', 4o, 4o' oder Sektionen 18¹, l8" der Dosierpumpe 18 sichert.

Die Betätigung des Wählers 23 kann bei einigen Maschinen vorteilhaft mit der Schaltung des Wechselgetriebes derart gekuppelt werden, daß bei Geländefahrt eine kleine Winkelübersetzung und bei Straßenfahrt eine große Winkelübersetzung eingeschaltet wird. Die Betätigung des Wählers 23 kann von anderen charakteristischen und veränderlichen

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Parametern abhängig gemacht werden« Der Wähler 25 kann z.B. die Anregung zur Einschaltung der großen Winkelübersefczung der Lenkung bei Senkung der Drehzahl des Motors unter eine bestimmte Grenze oder bei Druckabfall in der Zuführungsleitung oder einer anderen Leitung des Servomechanismus bekommen.

Der Erfindungsgegen.stand ermöglicht die Veränderung der Winkelübersetzung der Lenkung durch den Eingriff des Fahrers oder automatisch in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Fahrzeuges oder der- Maschine, wodurch ^v lassere Lenkungsbedingungen soMohi bei der Arbeit als ai'-ch während des Transportes sieherstellt,- .·..--:^ einem zufälligen Versagen des Servomechanismus ermöglicht der- Gegenstand der Erfindung eine Vergrößerung ö.ev Winkelübersetzung der Lenkung, um die Beherrschung der i-iotlenkimg mit der Handkraft des Fahrers zu erreichen. Den bekannten Lenkungsservomechanismen gegenüber kann das Gebiet der Notlenkung sowohl der Fahrzeuge als auch der Maschinen, bei denen die Notlenkung bisher unmöglich oder unsicher war, mit dem Erfindungsgegenstand wesentlich erweitert werden.

Der Erfindungsgegenstand kann in Verbindung mit verschiedenen Lenkungsmechanismen, insbesondere mit Servomechanismen, die einen selbständigen Steuer- und Leistungskreis besitzen, realisiert werden. Mit besonderem Vorteil kann der Erfindungsgegenstand bei der Lenkung der geländegängigen Fahrzeuge, Erdbewegungs-, Bau-, Straßenbau-, Wald- und Landwirtschaftsmaschinen, sowie auch bei anderen Maschinen ausgenutzt werden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. / Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken \V?n Fahrzeugen und Mobilmaschinen bestehend aus einem Leistungskreis, einer oder mehreren Pumpen, Verteilern, Arbeitszylindern, einem Steuerkreis mit einem durch ein Steuerrad betätigten Einla.ßmeßglied und einem durch gesteuerte Räder oder Acksen betätigten Auslaßmeßglied, dadurch gekennzeichnet , daß die durch den Steuerkreis (2) geschaffene Winkelübersetzung zwischen dem Steuerrad (20) und den gesteuerten Rädern (15, 15') durch die Änderung des Aufnahmefähigkeitsverhältnisses oder durch Änderung des Verhältnisses der Wirkgehalte des Einlaßmeßgliedes (17) und des Auslaßmeßgliedes (19) stufenweise oder stufenlos verstellbar ist.

   2. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Einlaßmeßglied (17) . , ^;. aas Auslaßmeßglied (19) durch hydraulische Bauteile mit stufenweise oder stufenlos verstellbarer Aufnahmefähigkeit gebildet werden.

   3. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Auslaßmeßglied (19) durch einen Rückspeisungszylinder (50) mit mindestens drei kombiniert an Steuerleitungszweige (21, 22) anschließbaren Wirkräumen (52, 55, 54) gebildet wird.

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   4. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nacfe den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet ₃ daß die Wirkräume (52, 55, 5¹O in dem Rückspeisungszylinder (50) zwischen dem Körper (50) mit Deckeln (54, 55) und dem stufenförmigen Kolben (51)* dessen Wirkflächen F., F₂, F-, dem Verhältnis F₁ + Fg = F^ entsprechen, gebildet sind.

   5. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Kolbenstange (52) des stufenförmigen Kolbens (51) des Rückspeisungszylinders (50) denselben Durchmesser wie die mit dem Deckel (55) verbundene und in die Bohrung (57) in dem stufenförmigen Kolben (51) eingreifende Innenkolbenstange (56) aufweist.

   6. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet , daß zwei der Wirkräume (52, 55* 5²O des Rückspeisungszylinder s (50) mit den Steuerleitungszweigen (21, 22) oder deren "Leitungszweigen (28, 29) andauernd'verbunden sind, während der weitere der Wirkräume (52, 55* 5²O mittels eines Wählers (25) an einen der Steuerleitungszweige (21, 22) oder ah deren Leitungszweige (28, 29) anschließ bar ist.

   7· Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen 1 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet ,

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   ίο

   daß alb 'Wähler (2;$) ein hydraulischer Zwei- oder Mehrlagenverteiler (2.3' , 2~3''^:, 23^l!t) mit mechanischer, hydraul!«cHör., elektrischer., pneumatischer oder kombinierter Betn.tj.gu.:if.\, oder Handbetätigung verwendet ist.

   L. IiydrostatiBeiier Servomechanismus zum Lenken von FahrreiMven und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen 1 bis 71 dadurch gekennzeichnet , daß der Verteiler (23') aus einem im Körper (50) angeordneten kleinen Kolben (60) besteht.

   9. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet , daß der Verteiler (23¹ ') aus einem im Körper (72) angeordneten, die Kombination von je zwei Wirkräumen (52, 55> verbindenden, kleinen Differentialkolben besteht.

   10. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen 1 bis 9j dadurch gekennzeichnet , daß die kreisförmige Stirnfläche (7^) des Zweilagenverteilers (23*) mit einem kleinen Differentialkolben (75) durch einen Kanal (22') mit dem Steuerleitungszweig (22) und die kreisringförmige Fläche (75) des Zweilagenverteilers (25*) durch einen anderen Kanal (21') mit dem Steuerleitungszweig (21) verbunden sind, wobei die kreisförmige Stirnfläche (74) der kreisringförmigen Stirnfläche (75) annähernd gleich ist.

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   11. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen

   1, 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Auslaßmeßglied (19) durch mindestens zwei Rückspeisungszylinder (40, 40') mit an die Steuerleitungszweige (21,

   22) kombiniert anschließbaren Wirkräumen (4I₃ 41', 42, 42') gebildet wird.

   12. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen 1, 2,, dadurch gekennzeichnet , daß als Wähler (25) ein Mehrlagen verteiler (23^tMI) mit mech8.nlsc.u3r. hydraulischer, elektrischer, "pneumatischer- o&er komDinierter Betätigung oder Handbetätigung zur Verbindung.verschiedener Kombinationen von Wirkr-äurnen (41; 41' _s 42., 42¹) der Rückspeisungszylinder (40., 40') mit Steuerleitungszweigen (21, 22) vorgesehen istc

   13. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen 1 und

   2, dadurch gekennzeichnet , daß die Aufnahmefähigkeit des Auslaßmeßgliedes (19* 4O^IS) durch stufenlose oder stufenförmige Änderung der Verbindung des Auslaßmeßgliedes (I9, 40'') mit dem die gesteuerten Räder (15* 15') oder Achsen schwenkenden Mechanismus verstellbar ist.

   14. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen 1, 2 und 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Änderung der Verbindung des Auslaßmeßgliedes (I9, 40^M)

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   ca

   mechanisch, hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder durch Kombination der angeführten Verbindungsweisen ausgeführt wird.

   15. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen I, 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Einlaßmeßglied (17) durch eine Dosierpumpe (18) mit mindestens zwei Sektionen (Ιδ¹, 18'') gebildet wird.

   16. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen 13 und 15, dadurch gekennzeichnet , daß eine Sektion (1δ') der Dosierpumpe (18) dauernd mit den Steuerleitungszweigen (21, 22) verbunden ist, während die zweite Sektion (IC¹') der Dosierpumpe (18) an die Steuerleitungszweige (21, 22) mittels eines Wählers (23) angeschlossen oder getrennt wird.

   17. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen 1, 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Einlaßmeßglied (17) durch eine mit Hydraulik- oder Handbetätigung versehene und an die Steuerleitungszweige (21, 22) angeschlossene regulierbare Dosierpumpe (18¹¹') gebildet wird.

   18. Hydrostatischer Servomechanismus zum Lenken von Fahrzeugen und Mobilmaschinen nach den Ansprüchen 1 bis 17i dadurch gekennzeichnet , daß die Änderung der Aufnahmefähigkeit des Einlaßmeßgliedes (17) und des Auslaßmeßgliedes (I9) durch den Eingriff des

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   — der "~

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   Fahrers oder durrli die Bruekundeinmg in einem der

   Steuerleitungs2weige (2I₅ 22) hervorgerufen wird»

   19. HydiOstatiseher Servomechanismus zma

   Lenken von Fahrzeugen und Mobi!maschinen nach den Än< Sprüchen 1 bis IJ₃ dadurch gekennzeichnet , daß .die Änderung der Aufnahmefähigkeit des Einlaßmeßgliedes (I7) und des Auslaßmeßgliedes (I9) von der Schaltung des Getriebegehauses des Fahrzeugs oder der Maschine abgeleitet wird.

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