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Hydraulisch betätigbare Lenkeinrichtung Die Erfindung betrifft eine
hydraulisch betätigbare Lenkeinrichtung für Fahrzeuge, wirkend auf mindestens ein
Radpaar, mit einem doppeltwirkenden Lenkzylinder, dessen Kolbenstange an einer Spurstange
bzw. einem Spurstangenhebel angelenkt ist, wobei in den Kolbenraum des Lenkzylinders
führende Leitungen von einem Steuerventil beaufschlagt werden.
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Es sind schon vielfach hydrostatische Lenkeinrichtungen, wie beispielsweise
in der Offenlegungsschrift 1 920 381, bekannt geworden, bei denen ein von einem
Lenkrad betätigtes Stauerventil das von einer Hydraulikpumpe geförderte Betriebsmittel
zu den jeweiligen Kammern der Lenkzylinder leitet. In dem angeführten Beispiel greift
an jedem der beiden Spurstangehhebel eine Kolbenstange an. In dieser Schrift ist
auch die Verwendungsmöglichkeit eines einzigen Lenkkolbens nahegelegt. In diesem
Falle ergibt sich aber der schwerwiegende Nachteil, daß infolge der ungleichen Wirkflächen
des Kolbens am Lenkrad-für einen gleichen Einschlagswinkel der Räder in beide Richtungen
ungleiche Lenkradbewegungen auszuführen sind. Der Fahrzeuglenker wird deshalb bei
einem so gesteuerten Fahrzeug kein sicheres Fahrgefühi haben.
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Hier setzt die Erfindung ein, indem sie sich die Aufgabe stellt, den
gleichen Einschlagswinkel der Räder in beide Richtungen mit den gleichen Lenlradumdrehungen
zu erhalten.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in die Kammer mit
kleiner Wirkfläche führende Leitung in zwei Äste geteilt ist, in denen eine Blende
angeordnet ist, wobei sich einer dieser Äste zum Lenkzylinder und der andere sich
zu einem Reservoir erstreckt und in dem die darin angeordnete Blende diejenige Ölmenge
durchläßt, die volumengleich mit dem im Lenkzylinder befindlichen Teil der Kolbenstange
ist. Damit ist für einen gleichen Einschlagswinkel in beide Richtungen die gleiche
Lenkradumdrehung gegeben, da der Kammer mit der kleineren Wirkfläche auch die reduzierte
oelmenge zugeteilt wird.
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Damit der Druckabfall in den beiden Blenden gleich ist, wird vorgeschlagen,
daß ein selbstregelnder Drosselschieber von den nach den Blenden in den Ästen herrschenden
Drücken steuerbar ist und den Durchlauf durch den Ast in das Reservoir steuert.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine Schließfläche
des Drosselkolbens von einer Feder zum Öffnungsquerschnitt einer Leitung hin beaufschlagbar
ist. Das öl kann bei Neutralstellung des Lenksystems aus der Kammer der kleineren
Wirkfläche nicht entweichen.
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Es ist erforderlich, die Lenkvorrichtung bei Vorherrschen auch eines
negativen Drucks im Lenkzylinder funktionstüchtig zu erhalten. Deshalb wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß im Ast ein Vorspannventil angeordnet ist, das mindestens mit
dem Betrag des in einer Rücklaufleitung herrschenden Drucks vorgespannt ist.
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Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmale sind anhand der Beschreibung
und der Zeichnung näher dargestellt.
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Ein von einem Lenkrad 1 gesteuertes Lenkventil 2 weist drei Schaltstellungen
"a", b und"c" auf 0 Von diesem Lenkventil 2 führt eine Leitung 3 zu einem hydraulisch
betätigbaren Lenkzylinder 4, dessen Kolbenstange 5 an einem Spurstangenhebel 6 eines
Laufrades 7 angreift.
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Ein weiterer Spurstangenhebel 8 eines zweiten Laufrades 9 ist über
eine Spurstange 10 mit dem Spurstangenhebel 6 verbunden, sodaß die in den Spurstangenhebel
6 eingeleitete Bewegung auch auf den Spurstangenhebel 8 wirkt. Der Lenkzylinder
4 weist eine Kammer 11 und eine Kammer 12 auf, in der die um den Flächenquerschnitt
der Kolbenstange 5 verminderte Kolbenfläche wirksam'ist, Weiterhin verläuft vom
Lenkventil 2 eine Leitung 13, die sich in zwei Äste 14, 15 teilt, von denen der
Ast 15 in die Kammer 12 des Lenkzylinders 4 führt. In diesen Ästen 14, 15 ist je
eine Blende 16, 17 angeordnet. Die von diesen Blenden 16, 17 durchgelassene Ölmenge
entspricht genau den im Lenkzylinder 4 herrschenden geometrischen Verhältnissen.
So läßt die Blende 16 das Ölvolumen durch, das der Volumenänderung der Kolbenstange
5 in der Kammer 12 entspricht, wenn sich die Kolbenstange 5 bewegt. Die Blende 17
läßt den Reststrom durch, der in die Kammer 12 geht und pro Zeiteinheit denselben
Kolbenweg bewirkt, wie wenn in der anderen Richtung die Kammer 11 mit Druckflüssigkeit
beaufschlagt wird. Der gesamte, aus der Leitung 13 ankommende Ölstrom wird somit
geteilt, wobei bei einem gleichen Einschlagswinkel der Laufräder 7, 9 in beiden
Richtungen das Lenkrad 1 ebenfalls gleich viele Umdrehungen auszuführen hat.
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Voraussetzung hierfür ist natürlich eine von einer
Pumpe
18 in die Leitungen 3 bzw. 13 geförderte konstante Ölmenge pro Zeiteinheit.
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Der in Strömungsrichtung abwärts nach der Blende 16 sich befindliche
Teil des Astes 14 mündet in einen Drosselschieber 20, wobei die durch den Ast 14
ankommende FlUssigkeit auf einen darin befindlichen freibeweglichen Drosselkolben
21 eine Kraft ausübt. Vom Ast 15 führt eine Steuerleitung 22 zur gegenüberliegenden
Seite des Drosselkolbens 21, sodaß in einem Druckraum 23 der im Ast 15 und damit
der in der Kammer 12 herrschende Druck von der anderen Seite auf den Drosselkolben
21 einwirkt.
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Der Drosselkolben 21 weist eine Bohrung 24 auf, die in einen abgeflachten
Raum 25 des Drosselkolbens 21 mündet, sodaß die durch die Blende 16 ankommende Flüssigkeit
je nach Stellung des Drosselkolbens 21 mehr oder weniger dosiert gedrosselt über
einen Ringspalt 26 in ein Resevoir 19 entweichen kann.
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Außerdem kann an der zu einem an deren Druckraum 27 weisenden Seite
des Drosselkolbens 21 eine Blende 28 angeordnet sein, die die Aufgabe hat, bei erhöhtem
Ölstrom durch den Ast 14 ein großes 6 p zusätzlich zum Druckabfall der Blende 16
aufzubauen, sodaß zwischen dem Ast 14 und der Bohrung 24 ein großer Druckabtall
herrscht, damit ein großer Reststrom in die Kammer 12 auch dann gelangt, wenn der
Drosselkolben 21 in einer derartigen Stellung sich befindet, daß der Ringspalt 26
völlig geöffnet ist.
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Der Drosselkolben 21 mit seiner veränderlichen Drosselwirkung hat
die Aufgabe, den Druckabfall des Astes 14 im Bereich nach der Blende 16 so zu regeln,
daß ein Druckausgleich zwischen Kammer 12 und dem Druckraum 27 eintritt. Die Aufteilung
des ÖIstroms regelt sich durch den Zwischenregelkreis selbst. Als Regelstrecke kann
man den
Ast 14, die Blende 16 und den Drosselkolben 21 bezeichnen.
Zwischen der Änderungsgeschwindigkeit der Stellgröße y und der Eingangsgröße ß P
= 22 besteht ProportionalitätO Demnach handelt es sich hier um einen integralen
Regler. Da die Strecke proportional ist, kann man sehen, daß der Regelkreis strukturstabil
ist. Dies gilt nur, wenn eine Feder 35 nicht vorhanden ist. Bei Vorhandensein der
Feder 35 dagegen, handelt es sich um einen Proportionalregler.
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Eine Blende 30, die sich zwischen dem Druckraum 23 und der Steuerleitung
22 befindet, dient zur Dämpfung der Änderungsgeschwindigkeit der Stellgröße y und
kann in ihrer Größe experimentell festgelegt werden.
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Diese Ausführung ist funktionstüchtig, solange der Druck in der Kammer
12 höher oder gleich dem Druck in der Rücklaufleitung 29 ist. Im Extremfall, bei
Vorherrschen eines negativen Drucks in der Kammer 12 kann das Öl aus dem Reservoir
19 über die Rücklaufleitung 29, den Drosselschieber 20 und den Ast 14 dem Lenkzylinder
4 zufließen, wodurch die Stromteilung gestört wäree Um diese Störungen zu verhindern,
wird ein Vorapannventil 31 im Ast 15 zwischen Lenkzylinder 4 und Blende 17 angeordnet,
das mindestsens mit dem maximalen, in der Rücklaufleitung 29 herrschenden Druck
vorgespannt ist.
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In Neutralstellung des Lenkrades 1 kann keine Flüssigkeit aus der
Kammer 12 über den Drosselschieber 20 in das Reservoir 19 entweichen, da der Drosselkolben
21 aufgrund des dann entstehenden Druckgefälles den Ringspalt 26 schließt Weiterhin
könnte man den Drosselkolben 21 mit einer Feder 35 belasten, sodaß er in Neutralstellung
des Lenkventils 2 den Ölabfluß durch den Ringspalt 26 sperrt.
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Vorteilhaft ist hierbei, eine Feder mit geringer Federhärte
zu
verwenden, um den Proportionalitätsfehler klein zu halten.
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Damit der Strömungswiderstand beim Ausströmen der Hydraulikflüssigkeit
aus der Kammer 12 im Falle einer Beaufschlagung der Kammer 11 nicht zu groß wird,
ist die Blende 17 und das Vorspannventil 31 über ein wahlweise federbelastetes Rückschlagventil
34 überbriickt.
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Diese vorher beschriebene Anordnung kann sowohl bei rein hydrostatischer
LenkunterstUtzung als auch bei einer hydraulischen Servolenkeinrichtung angewandt
werden. Zwischen dem Reservoir 19 und dem Ast 14 bzw.
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der Leitung 3 ist ein Rückschlagventil 32 bzw. 33 angeordnet, damit
beim Unterdrucksetzen der Kammer 11 bzw. der Kammer 12 in der Leitung 13 bzw. in
der Leitung 3 kein Abreißen der Ölsäule erfolgt, was besonders fur die Lenksicherheit
vorteilhaft ist, wenn das Lenkventil 2 hydraulisch betätigt wird.