DE2322998C3 - Hydraulische Stelleinrichtung, insbesondere für eine Lenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Stelleinrichtung, insbesondere für eine Lenkung, mit einer Stellmotoranordnuug und zwei hiermit über je ein Paar Arbeitsleitungen verbundenen, je von einer eigenen Pumpe versorgten Steuergeräten, die je eine Ventilanordnung und einen von der Stellmenge durchflossenen, beim Ausfall der zugehörigen Pumpe als handbetätigte Pv.mpe arbeitenden Meßmotor aufweisen, wobei beide Ventilanordnungen mit Hilfe eines gemeinsamen Betätigungsorgans, z. B. Lenkhandrade«,, verstellbar sind und der Meßmotor im Normalbetrieb ein Nachlaufelement der Ventilanordnung antreibt sowie im Notbetrieb über eine Totgangkupplung vom Betätigungsorgan mitgenommen wird.

Aus DT-PS 20 44 652 ist eine Stelleinrichtung dieser Ari bekannt, bei der in die Antriebsverbindung zwischen dem Betätigungsorgan und der als Meßmotor ausgebildeten Meßvorrichtung des einen Steuergeräts eine Rutschkupplung gelegt ist. Die beiden Steuergera te 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 von Hand betätigt werden kann. Auf das Betätigungsorgan sind aber zumindest Kräfte aufzubringen, die größer sind als die Ansprechkraft der Rutschkupplung.

Es liegt die Aufgabe vor, bei der eingangs umrissenen Stelleinrichtung für den Fall, daß eine Pumpe ausfällt, die auf das Betätigungsorgan aufzubringenden Kräfte weiter herabzusetzen und somit die Betriebssicherheit der Stelleinrichtung zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Arbeitsleitungspaar des einen Steuergeräts hydraulisch von dem Arbeitsleitungspaar des anderen Steuergeräts getrennt ist und daß die Arbeitsleitungen jedes Paares über je eine Kurzschlußleitung miteinander verbunden sind, in der ein Sperrventil liegt, das sich bei ordnungsgemäßer Druckmittelzufuhr zum zugeordneten Steuergerät und damit Stellmotor in der Schließstellung befindet.

Wenn bei der Stelleinrichtung die Druckmittelzufuhr zum einen Steuergerät unterbrochen wird, z. B. durch Ausfall der Pumpe, arbeitet sie über das andere Steuer gerät mit verminderter Leistung weiter. Da nunmehr die Meßvorrichtung des erstgenannten Steuergeräts in dessen Kreis als alleinige handbetätigte Pumpe arbeitet, müßte sie vom Betätigungsorgan unter entsprechender Kraftaufwendung angetrieben werden. Dadurch aber, daß der Arbeitskreis des betroffenen Steuergeräts vom anderen Steuergerät getrennt und bei fehlender Druckmittelzufuhr kurzgeschlossen ist,

genügen sehr kleine Kräfte für den Antrieb der Meßvornchtung. Diese Kräfte sind wesentlich kleiner als sie beim Ansprechen einer Rutschkupplung auftreten. Es ist auch gleichgültig, bei welchem der beiden Steuergeräte die Druckmittelzufuhr ausgesetzt h :L Die Trennur.g der beiden Arbeitskreise hat darüber hinaus den Vorteil, daß beim Bruch einer der gewöhnlich als Schlauch ausgebildeten Arbeitsleitungen die Stellein richtung, wenn puch mit verminderter Leistung, im Betrieb bleibt. ίο

Besonders vorteilhaft ist es. wenn in der KurzschluÜ-leitung nur eines Steuergeräts in Reihe mit dem Sperrventil ein Durchflußvf.ntil liegt, das sich bei ordnungsgemäßer Druckmittelzufuhr zum anderen Steuergerät in der Öffnungsstellung befindet Auf diese Weise wird für den Fall vorgesorgt, daß beiden Steuergeräten kein Druckmittel mehr zugeführt wird. Dann muß der Meßmotor des betreffenden einen Steuergeräts als Notpumpe arbeiten und vom Betätigungsorgan angetrieben werden.

Eine sehr einfache Konstruktion ergibt sich, wenn die Sperrventile vom Druck am Pumpenanschluß des ihnen zugeordneten Steuergeräts und das Durchflußventil vom Druck am Pumpenanschluß des betreffenden anderen Steuergeräts steuerbar sind. Wenn somit am Pumpenanschluß ein vorgegebener Druck festgestellt wird, ist dies ein Zeichen für die ordnungsgemäße Druckmittelzufuhr. Dieser Druck kann unmittelbar zur Ventilbetätigung ausgenutzt werden.

Mit besonderem Vorteil sind zwei voneinander getrennte Tanks vorgesehen, von denen jeder einem Steuergerät zugeordnet ist. 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 verlorengehen, während das andere System voll betriebsfähig bleibt.

In weiterer Ausgestaltung dieser Konstruktion weist jeder Tank eine Füllstandsmeßvorrichtung auf, bei deren einen bestimmten Entleerungszustand anzeigenden Ansprechen der Druckmittelzufluß zum zugehörigen Steuergerät unterbrochen wird. Dies kann beispielsweise durch Abschalten der Pumpe oder durch Schließen eines Magnetventils geschehen. Aus dem betreffenden Teil des hydraulischen Systems 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.

Mit besonderem Vorteil besteht die Stellmotoranordnung aus zwei mechanisch verbundenen Stellmotoren. Diese Stellmotoren haben vier voneinander getrennte Arbeitsräurne, so daß es keine Schwierigkeiten bereitet, die Arbeitskreise der beiden Steuergeräte getrennt zu halten.

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 so klein zu halten, daß beim Fehlen jeglicher Druckmittelzufuhr der zugehörige Meßmotor ohne Schwierigkeiten von Hand verstellt werden kann.

Dies läßt sich am einfachsten dann bewirken, wenn die Arbeitsleitungen jedes Steuergeräts zu den beiden <\s Arbeitsräumen je eines Stellmotors führen. Eine solche Anordnung ist auch dann zweckmäßig, wenn gleich irrnRo .Stellmotoren benutzt werden, die z. B. das Lenkgesteli symmetrisch belasten soller..

Bei einer anderen Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß bei Verwendung von Stellmotoren mit einseitig herausgeführter Kolbenstange die Kolbenstangen im Gegentakt bewegbar sind und hierzu die Arbeiisieitungen des einen Steuergeräts mit den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen beider Stellmotoren und die Arbeifsleitungen 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 Konstiuktion in Verbindung mit entsprechend bemessenen Steuergeräten vermieden.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen die

F i g. 1 und 2 jeweils ein Schaltbild für eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen hydraulischen Stelleinrichtung.

In F i g. 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. Jedes Steuergerät wird von einer Pumpe 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 Rücklauf leitung selbst weist noch ein Rückschlagventil 17 bzw. 18 und einen Filter 19 bzw. 20 auf.

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. 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 zur Überdruckentlastung eine Ventileinheit 36 bzw. 37 geschaltet.

Die Arbeitsleitungen 21 und 22 sind über eine Kurzschlußleitung 38 miteinander verbunden. In ihr liegen in Reihe hintereinander ein Sperrventil 39 und ein Durchflußvcntil 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 PumpenanschluB 43 des Steuergeräts 1 betätigt, während das Durchflußvemil 40 und das Sperrventil 42 vom Druck am Pumpenanschluß 44 des Steuergeräts 2 betätigt werden. Wenn am zugehörigen Pumpenanschluß ein ausreichender Druck vorhanden ist, gehen die Sperrventile 39 und 42 in die Schließstellung, während umgekehrt das Durchflußventil 40 in die Offenstellung geht.

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 K.urzschlußleitung 41 durch das Sperrventil 42 geschlossen. Die Stelleinrichtung arbeitet normal.

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 Meßmoior im Steuergerät 1 bei einer Betätigung des Steuergeräts 2 durch das Betätigungsorgan 4 mitgenommen wird, erfordert dies keine wesentlichen Kräfte, da die so gebil- dete Pumpe kurzgeschlossen ist.

Wenn die Pumpe 6 ausfällt, geht das Sperrventil 42 in die Ruhelage, d.h., es öffnet die ICurzschlußleitung 41. Es ergeben sich analoge Verhältnisse wie im zuvor beschriebenen Fall.

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 is'. 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.

Wenn eine der Arbeitsleitungen 21, 22, 29 oder 30 bricht und das Druckmittel dort austritt bleibt das jeweils andere System intakL 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.

In F i g. 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 Arbeitsleitungen 121 bzw. 122 des Steuergeräts 101 führen diesmal zu den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen 131 bzw. 123 beider Stellmotoren 125 und 133. Die Arbeitsteilungen 129 bzw. 130 des Steuergeräts 102 sind an die anderen beiden Arbeilsräume 124 bzw. 132 beider Stellmotoren 125 und 133 angeschlossen. Die Steuergeräte 101 und 102 sind so bemessen, daß das bei gleichem Urndrehunpswinkel von ihnen verdrängte Volumen im gleichen Verhältnis steht wie der Ringquerschnitt der Arbeitsräume 123 und 131 zu dem Kreisquerschnitt dei Arbeitsräume 124, 132. Die Rückschlagventile in der Rüci laufleitungen 113, 114 sind hier durch Drosselte! len Ii 7,118 ersetzt

Die Arbeitsweise dieser Stelleinrichtung entsprich) im wesentlichen derjenigen der Fig. 1. Zusätzlich zt den beiden Steuergeräten können noch weitere Steuergeräte mit entsprechenden Stellmotoren verwendei werden. In allen Fällen kann dann der Meßmotor beirr Ausfall der Druckmittelzufuhr kurzgeschlossen werden um die Kräfte zur Verstellung des Betätigungsorgan! möglichst klein zu halten. Das Betätigungsorgan kanr die Ventilanordnung direkt oder indirekt, z. B. mittel! hydrostatischen Drucks, verstellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Stelleinrichtung, insbesondere für eine Lenkung, mit einer Stellmotoranordnung und zwei hiermit über je ein Paar Arbeitsleitungen verbundenen, je von einer eigenen Pumpe versorgten Steuergeräten, die je eine Ventilanordnung und einen von der Stellmenge durchflossenen, beim Ausfall der zugehörigen Pumpe als handbetätigte Pumpe arbeitenden Meßmotor aufweisen, wobei beide Ventilanordnungen mit Hilfe eines gemeinsamen Betätigungsorgans, z. B. Lenkhandrades, verstellbar sind und der Meßmotor im Normalbetrieb ein Nachlaufelement der Ventilanordnung antreibt sowie im Notbetrieb über eine Totgangkupplung vom Betätigungsorgan mitgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsleitungspaar (21, 22; 121, 122) des einen Steuergeräts (1; 101) hydraulisch von dem Arbeitsleitungspaar (29, 30; 129, 130) des anderen Steuergeräts (2; 102) getrennt ist und daß die Arbeitsleitungen jedes Paares über je eine Kurzschlußleitung (38, 41; 138, 141) miteinander verbunden sind, in der ein Sperrventil (39, 42; 139, 142) liegt, das sich bei ordnungsgemäßer Druckmittelzufuhr zum zugeordneten Steuergerät und damit Stellmotor in der Schließstellung befindet.

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kurzschlußleitung (38; 138) nur eines Steuergeräts (1; 101) in Reihe mit dem Sperrventil (39; 139) ein Durchflußventi! (40; 149) liegt, das sich bei ordnungsgemäßer Druckmittelzufuhr zum anderen Steuergerät (2; 102) in der Öffnungsstellung befindet.

3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrventile (39, 42; 139, 142) vom Druck am Pumpenanschluß (43, 44; 143, 144) des ihnen zugeordneten Steuergeräts und das Durchflußventil (40; 140) vom Druck am Pumpenanschluß (44; 144) des betreffenden anderen Steuergeräts steuerbar sind.

4. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei voneinander getrennte Tanks (7,8; 107,108) vorgesehen sind, von denen jeder einem Steuergerät (1, 2; 101, 102) zugeordnet ist.

5. Stelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Tank (7,8) eine Füllstandsmeßvorrichtung (45, 46) aufweist, bei deren einen bestimmten Entleerungszustand anzeigenden Ansprechen der Druckmittelzufluß zum zugehörigen Steuergerät (1,2) unterbrochen wird.

6. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmotoranordnung aus zwei mechanisch verbundenen Stellmotoren (25,33; 125,133) besteht.

7. Stelleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuergeräte (1,2; 101, 102) und die zugehörigen Arbeitsriiume der Stellmotoren (2.5, 33; 125, 133) für unterschiedlich große Stellmengen ausgelegt sind.

8. Stelleinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsleitungen (21, 22; 29, 30) jedes Steuergeräts (1, 2) zu den beiden Arbeitsräumen (23, 24; 31, 32) je eines Stellmotors (25,33) führen.

9. Stelleinrichtung nach Anspruch 6 und 7, da-

durch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Stellmotoren (125, 133) mit einseitig herausgeführter Kolbenstange (127, 135) die Kolbenstangen im Gegentakt bewegbar sind und hierzu die Arbeitsleitungen (121, 122) des einen Steuergeräts (JOJ) mit den kolbenstangenseitigen Arbeitsräumen (123,131) beider Stellmotoren und die Arbeitsleitungen (129, 130) des anderen Steuergeräts (102) mit den anderen Arbeitsräumen (124, 132) beider Stellmotoren verbunden sind.