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Hydraulische Stelleinrichtung, insbesondere Lenkeinrichtung Die Erfindung
bezieht sich auf eine hydraulische Stelleinrichtung, insbesondere Lenkeinrichtung,
mit einer Stellmotoranordnung und zwei hiermit über Arbeitsleitungen verbundenen,
je von einer eigenen Druckmittelpumpe versorgten Steuergeräten, die je eine Ventilanordnung
und einen von der Stellmenge durchflossenen Meßmotor aufweisen, wobei ein gemeinsames
Betätigungsorgan, z.B.
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Lenkhandrad, beide Ventilanordnungen verstellt und insbesondere über
eine Totgangkupplung o. dgl. mit den Meßmotoren verbunden ist.
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Aus DT-PS 2 044 652 ist eine Stelleinrichtung dieser Art bekannt,
bei der in die Antriebsverbindung zwischen Betätigungsorgan und Meßmotor des einen
Steuergeräts eine Rutschkupplung gelegt ist.
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Die beiden Steuergeräte sind mit ihren Arbeitsleitungen paarweise
verbunden und wirken auf einen gemeinsamen Stellmotor. Auf diese Weise erhält man
eine Stelleinrichtung, die eine große Fördermenge pro Umdrehung des Betätigungsorgans
abzugeben vermag, trotzdem aber beim Notsteuerungsbetrieb, wenn ein Meßmotor als
Pumpe angetrieben werden soll, noch mit vertretbaren Kräften betätigt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebssicherheit einer
solchen Stelleinrichtung zu erhöhen und-die im Betrieb auf das Betätigungsorgan
aufzubringenden Kräfte nah weiter herabzusetzen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Arbeitskreise
der beiden Steuergeräte, auch in der Stellmotoranordnung, hydraulisch voneinander
getrennt sind und daß die
beiden Arbeitsleitungen jedes Steuergeräts
über je eine FLurzschlußleitung miteinander verbunden sind, in der ein Sperrventil
liegt, das bei ordnungsgemäßer Druckmittelzufuhr zum betrachteten Steuergerät in
die Schließstellung geht.
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Wenn bei einer Stelleinrichtung mit zwei Steuergeräten die Druckmittelzufuhr
zum einen Gerät unterbrochen wird, z. B.
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durch Ausfall der Pumpe, arbeitet sie über das andere Steuergerät
mit verminderter Leistung weiter. Da nunmehr der Meßmotor des erstgenannten Steuergeräts
nicht mehr von der hindurchfließenden Stellmenge angetrieben wird, muß er unter
entsprechnder Kraftaufwendung vom Betätigungsorgan als Pumpe angetrieben werden.
Dadurch daß der Arbeitskreis des betroffenen Steuergeräts vom anderen Steuergerät
getrennt und bei fehlender Druckmittelzufuhr kurzgeschlossen ist, genügen sehr kleine
Kräfte für den Antrieb des Meßmotors. Diese Kräfte sind wesentlich kleiner als sie
beim Ansprechen einer Rutschkupplung auftreten.
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Es ist auch gleichgültig, bei welchem der beiden Steuergeräte die
Druckmittelzufuhr ausgesetzt hat. Die Trennung der beiden Arbeitskreise hat darüber
hinaus den Vorteil, daß beim Bruch einer der gewöhnlich als Schlauch ausgebildeten
Arbeitsleitungan die Stelleinrichtung, wenn auch mit verminderter Leistung, im Betrieb
bleibt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn in der Kurzschlußleitung eines
Steuergeräts in Reihe mit dem Sperrventil ein Durchflußventil liegt, daß bei ordnungsgemäßer
Druckmittelzufuhr zum anderen Steuergerät in die Öffnungsstellung geht. Auf diese
Weise wird für den Fall vorgesorgt, daß beiden Steuergeräten kein Druckmittel mehr
zugeführt wird. Dann muß der Meßmotor eines der beiden Steuergeräte als Notpumpe
arbeiten und vom Betätigungsorgan angetrieben werden. Das Durchflußventil legt fest,
welches Steuergerät diese Aufgabe übernimmt, inden sie den an sich vorhandenen Kurzschluß
unter den genannten Voraussetzungen wieder unterbricht.
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Eine sehr einfache Konstruktion ergibt sich, wemi das Sperr-bzw. Durchflußventil
ein vom Druck am Pumpenanschluß des Steuergeräts gesteuertes, druckabhängiges Ventil
ist. Wenn am-Pumpenanschluß ein vorgegebener Druck festgestellt wird, ist dies ein
Zeichen für die ordnungsgemäße Druclmittelzufuhr.
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Dieser Druck kann unmittelbar zur Ventilbetätigung ausgenutzt werden.
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Hit besonderem Vorteil sind zwei voneinander getrennte Tanlrs vorgesehen,
von denen jeder einem Steuergerät zugeordnet ist.
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Das bedeutet, daß nicht nur der Arbeitskreis, sondern das gesamte
hydraulische System eines Steuergeräts von demjenigen des anderen getrennt ist.
Bei einem Bruch der Arbeitsleitung kann daher nur das Druckmittel des einen Systems
verloren gehen, während das andere System voll betriebsfähig bleibt.
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In weiterer Ausgestaltung dieser Konstrulrtion kann jeder Tank eine
Fiillstandsmeßvorrichtung aufweisen, bei deren einen bestimnten Entleerungsstand
anzeigenden Ansprechen der Druckmittelzufluß zum zugehörigen Steuergerät unterbrochen
wird.
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Dies kann beispielsweise durch Abschalten der Pumpe oder durch Schließen
eines Magnetventils geschehen. Aus dem betreffenden hydraulischen System geht alsdann
kein Druckmittel mehr verloren. Das Unterbrechen der Druckmittelzufuhr ist zulässig,
weil die Stelleinrichtung mit Hilfe des anderen Steuergeräts, wenn auch mit verminderter
Leistung, steuerbar bleibt.
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Hit besonderem Vorteil besteht die Stellmotoranordnung aus zwei mechanisch
verbundenen Stellmotoren. Diese Stellmotoren haben vier voneinander getrernfte Arbeitsräume,
so daß es keine Schwierigkeiten bereitet, die Arbeitskreise der beiden Steuergeräte
getrennt zu halten.
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Insbesondere können die beiden Steuergeräte und die zugehörigen Arbeitsräume
der Stellmotoren für unterschiedlich große Stellmengen ausgelegt sein. So ist es
beispielsweise möglich, das eine -Steuergerät solslein zu halten, daß beim Fehlen
jeglicher
Druclumittelzufuhr der zugehörige Meßmotor ohne Schwierigkeiten
von Hand verstellt werden kann.
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Dies läßt sich am einfachsten dann bewirken, wenn die Arbeitsleitungen
jedes Steuergeräts zu den beiden Arbeitsräumen je eines Stellmotors führen. Eine
solche Anordnung ist auch dann zweckmäßig, wenn gleich große Stellmotoren benutzt
werden, die das Lenkgestell symmetrisch belasten sollen.
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Bei einer anderen Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß bei Verwendung
von Stellmotoren mit einseitig herausgeführter Kolbenstange die Kolbenstange im
Gegentakt bewegbar sind und die. Arbeitsleitungen des einen Steuergeräts mit den
kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen beider Stellmotoren und die Arbeitsleitungen
des anderen Steuergeräts mit den anderen Arbeitsräumen beider Stellmotoren verbunden
sind. Stellmotoren mit einseitig herausgeführter Kolbenstange haben den Nachteil,
daß sie in der einen Richtung mit einer anderen Geschwindigkeit verstellt werden
als in der entgegengesetzten Richtung. Dieser Nachteil ist bei Anwendung der hier
beschriebenen Konstruktion in Verbindung mit entsprechend bemessenen Steuergeräten
vermieden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild für eine erste Ausführungsform
der Erfindung und Fig. 2 ein Schaltbild für eine zweite Ausführungsform.
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In Fig. 1 sind ein erstes Steuergerät 1 und ein zweites Steuergerät
2 über eine Welle 3 direkt miteinander verbunden. Sie können gemeinsam durch ein
Betätigungsorgan 4 verstellt werden.
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Als Beispiel für derartige Steuereeräte sei US-PS 2 984 215 genannt.
Jedes Steuergerät wird von einerpumpe 5 bzw. 6 aus einem Tank 7 bzw. 8 über ein
Rückschlagventil 9 bzw. 10 in der
Druckleitung 11 bzw. 12 gespeist.
Zwischen Druckleitung und Rücklaufleitung 13 bzw. 14 ist ein Überdruckventil 15
bzw. 16 vorgesehen. Die Rücklaufleitung selbst weist noch ein Rückschlagventil 17
bzw. 18 und einen Filter 19 bzw. 20 auf.
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Das Steuergerät 1 hat zwei Arbeitsleitungen 21, 22, die zu den Arbeitsräumen
23 bzw. 24 eines Stellmotors 25 führen. Dessen Kolben 26 wirkt über die Kolbenstange
27 auf ein Gestänge 28.
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Das Steuergerät 2 hat zwei Arbeitsleitungen 29 bzw. 30, die mit den
Arbeitsräumen 31 bzw. 32 eines Stellmotors 33 verbunden sind. Dessen Kolben 34 greift
mittels der Kolbenstange 35 ebenfalls am Gestänge 28 an. Zwischen jedem Paar der
Arbeitsleitungen 21 und 22 bzw. 29 und 30 ist eine Ventileinheit 36 bzw.
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37 geschaltet, die zur Überdruckentlastung ein Doppel-Schockventil
und gegebenenfalls noch weitere Ventile aufweist.
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Die Arbeitsleitungen 21 und 22 sind über eine Kurzschlußleitung 38
miteinander verbunden. In ihr liegen in Reihe hintereinander ein Sperrventil 39
und ein Durchflußventii 40. Die Arbeitsleitungen 29 und 30 sind durch eine Kurzschlußleitung
41 verbunden, in der ein Sperrventil 42 vorgesehen ist. Wie durch gestrichelte Leitungen
angedeutet ist, wird das Sperrventil 39 vom Druck am Pumpenanschluß 43 des Steuergeräts
1 betätigt, während das Durcb1ußventil 40 und das Sperrventil 42 vom Druck am Pumpenanschluß
44 des Steuergeräts 2 betätigt werden. Wenn am.
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zugehörigen Pumpenanschluß ein ausreichender Druck vorhanden ist,
gehen die Sperrventile 39 und 42 in die Schließstellung, während umgekehrt das DurchEußventil
40 in die Offenstellung geht.
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Damit ergibt sich die folgende Betriebsweise. Solange die Druckmittelzufuhr
zu beiden Steuergeräten 1 und 2 normal ist, nehmen alle Ventile ihre Arbeitsstellung
ein. Die Kurzschlußleitung 38 ist dann durch das Sperrventil 39 und die Kurzschlußleitung
41 durch das Sperrventil 42 geschlossen. Die Stelleinrichtung arbeitet normal.
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Wenn die Pumpe 5 ausfällt, geht das Sperrventil 39 in seine Ruhestellung
und die Kurzschlußleitung 38 wird geöffnet, sofern die Pumpe 6 arbeitet und dadurch
das Durchflußventil 40 offen ist. Wenn nun der Meßmotor im Steuergerät 1 bei einer
Betätigung des Steuergeräts 2 durch das Betätigungsorgan 4 mitgenommen wird, erfordert
dies keine wesentlichen Kräfte-, da die so'gebildete Pumpe kurzgeschlossen ist.
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Wenn die Pumpe 6 ausgefallen ist, geht das Sperrventil 42 in die Ruhelage
und öffnet die Kurzschlußleitung 41. Es ergeben sich analoge Verhältnisse wie im
zuvor beschriebenen Fall.
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Wenn beide Pumpen 5 und 6 ausfallen, gehen zwar die beiden Sperrventile
39 und 42 in die Öffnungsstellung, das Durchflußventil 40 schließt aber die Kurzschlußleitung
38. Wird nunmehr das Betätigungsorgan 4 gedreht, dient der Meßmotor im Steuergerät
1 als Notpumpe, mit deren Hilfe der Stellmotor 25 betätigt werden kann. Der Meßmotor
im Steuergerät 2 ist ohne große Kraft mitzudrehen, da er kurzgeschlossen ist. Es
bereitet nun keine Schwierigkeiten, das Steuergerät 1 und den zugehörigen Stellmotor
25 so auszulegen, daß die auf das Betätigungsorgan 4 aufzubringenden Handkräfte
auch tatsächlich noch zur Verstellung der Notpumpe ausreichen. Diese Auslegung kann
unabhängig von der Größe des Steuergeräts 2 und des Stellmotors 33 vorgenommen werden.
Es ist daher möglich, einen das Steuergerät 1 aufweisenden Primärkreis mit verhältnismäßig
kleiner Verdrängung und einen das Steuergerät 2 aufweisenden Sekundärkreis mit einer
sehr viel größeren Verdrängung vorzusehen.
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Wenn eine der Arbeitsleitungen 21, 22, 29 oder 30 bricht und das Druckmittel
dort austritt, bleibt das jeweils andere System intakt. Ordnet man jedem Tank 7
bzw.8 eine Füllstandsvorrichtung 45 bzw. 46 zu, kann man in einem solchen Fall nach
dem Verlust einer vorgegebenen Druckmittelmenge die zugehörige Pumpe 5 bzw. 6 abschalten
und mit der durch das andere System gegebenen verminderten Leistung weiterfahren.
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In Fig. 2 ist eine andere Stelleinrichtung veranschaulicht, bei der
für die analogen Teile Bezugszeichen verwendet werden, die gegenüber Fig. 1 um 100
erhöht sind. Das Gestänge ist hierbei um einen Drehpunkt 147 schwenkbar, so daß
die Kolbenstangen 127 und 135 gegensinnig wirken. Die Arbeitsleitunge;121 bzw. 122
des Steuergeräts 101 führen diesmal zu den kolbemltigen Arbeitsräumen 131 bzw. 123
beider Stellmotoren 125 und 133. Die Arbeitsleitungen 129 bzw. 130 des Steuergeräts
102 sind an die anderen beiden Arbeitsräume 124 bzw. 132 beider Stellmotoren 125
und 133 angeschlossen. Die Steuergeräte 101 und 102 sind so bemessen, daß das bei
gleichem Umdrehungswinkel von ihnen verdrängte Volumen im gleichen Verhältnis steht
wieder Ringquerschnitt der Arbeitsräume 123 und 131 zu dem Kreisquerschnitt der
Arbeitsräume 124, 132. Die Rückschlagventile in der Rücklaufleitung 113, 114 sind
hier durch Drosselstellen 117, 118 ersetzt.
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Die Arbeitsweise dieser Stelleinrichtung entspricht im wesentlichen
derjenigen der Fig. 1. Zusätzlich zu den beiden Steuergeräten können noch weitere
Steuergeräte mit entsprechenden Stellmotoren verwendet werden. In allen Fällen kann
dann der iießmotor beim Ausfall der Druckmittelzufuhr kurzgeschlossen werden, um
die Kräfte zur Verstellung des Betätigungsorgans möglichst klein zu halten. Das
Betätigungsorgan kann die Ventilanordnung direkt oder indirekt, z.B. mittels hydrostatischen
Drucks, verstellen.