DE2409739B2 - Hydraulische Lenkeinrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Lenkeinrichtung für Fahrzeuge mit einer Druckmittelpumpe, einem Behälter, einem Lenkmotor und einem Steuerventil, das einerseits über Arbeitsleitungen mit «> dem Lenkmotor und andererseits über eine Pumpenleitung und eine Rucklaufleitung mit der Druckmittelpumpe bzw. dem Behälter verbunden ist und aus einer Neutralstellung, in der es die Arbeitsleitungen voneinander und von Pumpen- bzw. Rücklaufleitung trennt, in zwei Arbeitsstellungen durch einen über Steuerdruckleitungen zugeführten Steuerdruck verstellbar ist, der von der Betätigung eines Lenkorgans abhängig und von dem dem Lenkmotor zugeführten Arbeitsdruck unabhängig ist, wobei Pumpen- und Rücklaufleitung übeir ein bei einem vorgegebenen Grenzdruck öffnendes Entlastungsventil verbunden sind.

Wenn bei solchen bekannten Lenkeinrichtutigen (DE-OS 17 55 297) auf die das Fahrzeug lenkenden Teile in der Neutralstellung des Steuerventils plötzlich eine Kraft einwirkt, z. B. wenn die Lenkräder gegen ein Hindernis treffen, entsteht auf einer Seite des Arbeitsmotors und der angrenzenden Leitung ein Überdruck, der Schaden hervorrufen kann. Insbesondere bei großen Arbeitsmotoren werden dabei verhältnismäßig große Volumen der Druckflüssigkeit beeinflußt

Es ist zwar schon bekannt (DE-OS 17 80 333), die bsiden Arbeitsleitungen über zwei gegensinnig öffnende Oberdruckventile miteinander zu verbinden. Hierbei besteht aber folgende Schwierigkeit: Baut man die Ventile so klein, wie es für Hilfsventil üblich ist, kann der Überdruck nicht schnell genug abgebaut werden. Dies gilt insbesondere bei großen Arbeitsmotoren. Baut man dagegen die Ventile so groß, daß der Überdruck rasch abgebaut werden kann, ergeben sich ein erheblicher konstruktiver Aufwand, entsprechende Baukosten und ein entsprechender Platzbedarf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer hydraulischen Lenkeinrichtung der eingangs beschriebenen Art die durch äußere Kräfte hervorgerufenen Überdrücke nut möglichst geringem Aufwand und rasch abzubauen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Arbeitsteilung mit derjenigen Steuerdruckleitung über ein zur Steuerdruckleitung hin bei Oberdruck öffnendes Zusatzventil verbunden ist die zu einer solchen Verstellung des Steuerventils führt daß die Überdruck führende Arbeitsleitung mit der Pumpenleitung in Verbindung kommt

Bei dieser Konstruktion wird der im Arbeitsmotor auftretende Druckstoß über das Zusatzventil in die Steuerdruckleitung eingespeist so daß sich das Steuerventil verstellt Die Verstellung ist derart, daß der Überdruck in der Pumpenleitung wirksam wird. Demzufolge öffnet das Entlastungsventil zur Behälterleitung hin, wodurch sich der Überdruck rasch abbauen kann. Denn hierfür stehen durchwegs Leitungen mit verhältnismäßig großem Querschnitt zur Verfügung. Der Aufwand ist gering, da ein ohnehin vorhandenes Entlastungsventil Verwendung findet und zusätzlich lediglich zwei kleine Ventile benötigt werden, über die nur Druck, nicht aber irgendwelche größeren Flüssigkeitsmengen hinweggeleitet werden müssen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt daß das Entlastungsventil im Lenkbetrieb mit zunehmendem Öffnungsweg des Steuerventils oder zunehmendem Druck in der Arbeitsleitung schließt und bei Überdruck durch zusätzliche Steuermittel öffnet. Im Lenkbetrieb sorgt daher das Entlastungsventil dafür, daß die Pumpe kontinuierlich fördern kann. In der Neutralstellung des Steuerventils wird die gesamte Fördermenge über das Entlastungsventil abgeführt. Wenn das Steuerventil in eine der Arbeitsstellungen verstellt wird und es dabei allmählich öffnet, bewegt sich das Entlastungsventil in Schließrichtung, so daß die Fördermenge der Pumpe annähernd gleich bleiben kann. Wenn jedoch in der Arbeitsleitung bzw. der Pumpenleitung Überdruck auftritt, öffnet das Entlastungsventil sofort, um mit verhältnismäßig großem Querschnitt diesen Überdruck abzubauen.

Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß das

Entlastungsventil einerseits vom Druck in der. Pumpenleitung und andererseits vom Druck in einer Vorsteuerleitung gesteuert ist, die Ober ein bei Oberdruck öffnendes Vorsteuerventil mit der Rücklaufleitung verbunden ist, wobei der Steuereingang des Vorsteuerventils über eine Drossel mit einem im Steuerventil vorgesehenen Strömungsschalter verbunden ist, der in der Neutralstellung eine Verbindung mit der Rücklaufleitung und in den Arbeitsteilungen eine Verbindung mit der mit der Pi"npenleitung in Verbindung stehenden to Arbeitsleitung herstellt Hierbei kann, wenn sich das Steuerventil in der Arbeitsstellung befindet, der in der Arbeitsteilung herrschende Oberdruck bereits Ober den Strömungsschalter abgefühlt werden, worauf das Vorsteuerventil öffnet und in der Folge das Entlastungsventil zum Öffnen bringt

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch als Schaltbild veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert

An einem gemeinsamen Gestänge 1 greifen die Kolbenstangen eines Lenkmotors mit zwei Zylindern 2 und 3 sowie eines Hilfslenkmotcrs mit zwei Zylindern 4 und 5 an. Das Gestänge ist um einen festen Dreipunkt 6 schwenkbar und ist mit den zu lenkenden Rädern bzw. Fahrzeugteilen verbunden.

Diese Motoren werden von zwei Steuereinheiten 7 und 8 gesteuert die räumlich voneinander getrennt sein können. Die Steuereinheit 7, die ein mittels Lenkhandrad 9 zu betätigendes Hilfssteuergerät 10 aufweist wird von einer Pumpe 11 gespeist und versorgt über Hilfsarbeitsleitungen 12 und 13 die beiden Zylinder 4 und 5 des Hilfslenkmotors. Die andere Steuereinheit 8 weist ein Steuerventil 14 auf, wird von einer Pumpe 15 gespeist und versorgt über Arbeitsleitungen 16 und 17 die Zylinder 2 und 3 des Lenkmotors. Ein gemeinsamer Behälter 18 könnte auch durch zwei Behälter ersetzt sein, die je der Steuereinheit 7 bzw. 8 zugeordnet sind.

Die Steuereinheit 7 weist zwischen Pumpenleitung 19 und Behälterleitung 20 eine Kurzschlußleitung 21 mit einem Überdruckventil 22 sowie in der Pumpenleitung 19 ein Rückschlagventil 23 auf. Zwischen die Hilfsarbeitsleitungen 12 und 13 ist eine Ventilanordnung, bestehend aus zwei Überdruckventilen 24 und 25 sowie zwei Rückschlagventilen 26 und 27 geschaltet. Das Hilfssteuergerät 10 verbindet in der Neutralstellung die Pumpe 11 mit dem Behälter 18 über einen Kurzschlußpfad 28.

In den Hilfsarbeitsleitungen 12 und 13 herrscht während eines Lenkvorganges ein vorbestimmter Druck. Dieser Druck wirkt über Steuerdruckleitungen 29 und 30 auf Druckbetätigungsflächen 31 und 32 des Steuerventils 14, das im übrigen durch Neutralstellungsfedern 33 unJ 34 zentriert ist In der Steuerdruckleitung 29 befindet sich ein in Richtung zur Druckbetätigungsfläche 32 hin öffnendes Rückschlagventil 35, das von einer einstellbaren Drossel 36 überbrückt ist. In der Steuerdruckleitung 30 befindet sich ein zur Druckbetätigungsfläche 31 hin öffnendes Rückschlagventil 37, das durch eine einstellbare Drossel 30 überbrückt ist.

Wenn in diesen Steuerdruckleitungen 29 und 30 der gleiche Druck herrscht nimmt das Steuerventil 16 seine veranschaulichte Neutralstellung ein. Überwiegt der Druck in der Steuerdruckleitung 29, bewegt sich der Schieber 39 des Steuerventils 14 in die eine Arbeitsstellung, überwiegt der Druck in der anderen Steuerdruckleitung 30, bewegt sich der Schieber 39 in die andere Arbeitsstellung. Je größer der Druckunterschied, um so größer ist die Verschiebu, ig und um so größer ist der freigegebene Durchtrittsquerschnitt im Steuerventil 14. Zu dem Steuerventil 14 führt eine Pumpenleitung 40, in die ein Rückschlagventil 41 eingesetzt ist Außerdem ist eine Behälterleitung 42 mit einem Filter 43 vorgesehen. Diese beiden Leitungen sind in der Neutralstellung des Steuerventils 14 von den Arbeitsleitungen 16 und 17 vollständig getrennt In der einen Arbeitsstellung ist die Purnpenleitung 40 mit der Arbeitsleitung 16, in der anderen Arbeitsstellung mit der Arbeitsleitung 17 verbunden, wobei die Behälterleitung 42 jeweils mit der anderen Arbeitsleitung in Verbindung steht Drosselquerschnitte im Steuerventil 14 sorgen dafür, daß je nach der Stellung des Schiebers 35 eine bestimmte Druckmittelmenge zu dem Arbeitsmotor 2,3 strömt

21wischen die Pumpenleitung 40 und die Behälterleitung 42 ist ein Kurzschlußpfad 44 mit einem Entlastungsventil 45 gelegt Zur Steuerung dieses Ventils ist einerseits eine Verbindungsleitung 46 vorgesehen, über die das Entlastungsventil 45 mit dem Purnpendnxk beaufschlagt wird. Des weiteren ist das Entlastungsventil 45 durch eine Feder *1 und den Druck in einer Vorsteuerleitung 48 beaufschlagt, in der sich ein Vorsteuerventil 49 befindet das bei einem vorgegebenen Überdruck gegen die Kraft einer Feder 50 öffnet und die Vorsteuerleitung 48 mit der Behälterleituny 42 verbindet. Ein Steuereingang 51 des Vorsteucrventils, der auch über eine Leitung 52 mit der Vorsteuerleitung 48 verbunden ist steht über eine Drossel 53 mit einem Strömungsschalter 54 im Steuerventil 14 in Verbindung. Der Strömungsschalter stellt in der Neutralstellung über eine Leitung 55 die Verbindung mit der Behälterleitung 42 her, während er in den beiden Arbeitsstellungen, wie es bei 54a und 546 veranschaulicht ist eine Verbindung zu derjenigen Arbeitsleitung 16 bzw. 17 herstellt, die mit der Pumpenleitung 40 in Verbindung steht

Zwischen die Arbeitsleitung 16 und die Steuerdruckleitung 30 ist ein Zusatzventil 56 geschaltet das öffnet, sobald der Druck in der Arbeitsleitung 16 einen vorgegebenen Wert oberhalb des Drucks in der Steuerdruckleitung 30 überschreitet Ein ähnliches Zusatzventil 57 ist zwischen die Arbeitsleitung 17 und die "teuerdruckleitung 29 geschaltet Diese beiden Zusatzventile sind ferner mit in entgegengesetzter Richtung öffnenden, federbelasteten Rückschlagventilen 58 und 59 überbrückt.

Hierbei ergibt sich die folgende Arbeitsweise: Die beiden Zylinder 4 und 5 des Hilfslenkmotors wirken als Rückführung. Sie sorgen dafür, daß die durch das Steuerventil 16 dem Lenkmotor 2, 3 zugeführte Druckmittelmenge genau proportional der durch das Hilfssteuergerät 10 zugeführten Druckmittelmenge ist. AuIf diese Weise lassen sich mit einem kleinen Hilfssteuergerät 10 große Lenkmotoren steuern. Lediglich die Steuereinheit 7 braucht sich bei einem Fahrzeug in der Führerkabine zu befinden. Alle anderen Teile können in der Nähe der Lenkmotoren angeordnet sein. Die einzige Verbindung zwischen den beiden Steuereinheiten erfolgt über die beiden Steuerdruckleitungen 29 und 30.

In der veranschaulichten Neutralstellung des Steuerventils 14 ist das Entlastungsventil 45 voll geöffnet, so daß die gesamte von der Pumpe 14 geförderte Menge über den Kurzschlußpfad 44 zum Behälter fließt. Bewegt sich der Schieber 39 des Steuerventils 14 in eine Arbeitsstellung, so wird der Strömungsschalter 54 von der Behälterleitung 42 abgetrennt und an eine der Arbeitsleitungen 16 bzw. 17 gelegt Infolgedessen wirkt der dort herrschende Druck auf den zweiten Steuerein-

gang des Entlastungsventils 45. Je weiter das Steuerventil 14 öffnet und damit der Druck in der Arbeitsleitung steigt, um so stärker schließt das Entlastungsventil 45. Infolgedessen IaBt das Entlastungsventil 45 denjenigen Teil des Pumpenvolumens, der nicht zur Verstellung des Lenkmotors 2, 3 benötigt wird, über den Kurzschlußpfad 44 abfließen. Wird der Druck in einer der Arbeitsleitungen 16,17 aus irgendeinem Grund zu hoch, während sich das Steuerventil 14 in einer Arbeitsstellung berindet, so spricht das Vorsteuerventil 49 an. Die Vorsteuerleitung 48 wird zur Behälterleitung 42 hin geöffnet und das Entlastungsventil 45 öffnet voll, so daß der Druck über die Behälterleitung 40 und den Kurzschlußpfad 44 abgebaut werden kann.

Es sei nun angenommen, daß das zu lenkende Fahrzeug geradeaus fährt, das Steuerventil 14 die veranschaulichte Neutralstellung hat und die zu lenkenden Teile plötzlich durch eine Kraft P belastet werden, was beispielsweise durch einen auf der Straße liegenden Stein geschehen kann. In diesem Fall entsteht im Zylinder 2 ein Überdruck, der sich über die Arbeitsleitung 16 fortpflanzt. Wegen des Vorhandenseins des Zusatzventils 56 kann sich dieser Überdruck sofort auf der Druckbetätigungsfläche 31 des Steuerventils 14 auswirken. Dessen Schieber 39 verschiebt sich daher nach rechts in die Arbeitsstellung, in der die Arbeitsleitung 16 mit der Pumpenleitunj; 40 verbunder ist. Der Überdruck macht sich einerseits in dei Steuerleitung 46 und vermittels des Strömungsschalter!

in der Steuerleitung 51 bemerkbar, so daß da; Vorsteuerventil 49 und das Entlastungsventil 45 öffnet Daher kann sich der Druck in der Arbeit! leitung 16 seht rasch abbauen. Sofort anschließend kehren alle Teile in ihre Ausgangslage zurück. Tritt der Oberdruck auf

ίο während sich das Steuerventil 14 bereits in einet Arbeitsstellung befindet, so wird der Schieber 39 in eine Stellung größeren Drosselquerschnitt ί verschoben wodurch nach dem Ansprechen des Vorsteuerventils 4S und des Entlastungsventils 45 der rasche Druckabban erleichtert wird.

Bei Ausfall der Pumpe Il kann der Meßmotor irr Hilfssteuergerät 10 als Handpumpe arbeiten und der erforderlichen Steuerdruck zur Verstellung des Steuer

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2» Pumpe 11 in üblicher Weise auf den Hilfslenkmotor 4,5 zusätzlich aber über eines der Rückschlagventile 58, 5« auf den Lenkmotor 2, 3 wirken. Wenn seide Pumper ausfallen, ist in analoger Weise ein Notsteuerbetrieb nui mit dem als Handpumpe wirkenden Meßrnotor möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche;

   L Hydraulische Lenkeinrichtung für Fahrzeuge mit einer Druckmittelpumpe, einem Behälter, einem Lenkmotor und einem Steuerventil, das einerseits s über Arbeitsleitungen mit dem Lenkmotor und andererseits über eine Pumpenleitung und eine Rücklaufleitung mit der Druckmittelpumpe bzw. dem Behälter verbunden ist und aus einer Neutralstellung, in der es die Arbeitsleitungen voneinander to und von Pumpen- bzw. Rücklaufleitung trennt, in zwei Arbeitsstellungen durch einen über Steuerdruckleitungen zugeführten Steuerdruck verstellbar ist, der von der Betätigung eines Lenkorgans abhängig und von dem dem Lenkmotor zugeführten '⁵ Arbeitsdruck unabhängig ist, wobei Pumpen- und Rücklaufleitung über ein bei einem vorgegebenen Grenzdruck öffnendes Entlastungsventil verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Arbeitsleitung (16, 17) mit derjenigen Steuerdruckleitung (29, &*) über ein zur Steuerdruckleitung hin bei Cioerdruck öffnendes Zusatzventil (36, 57) verbunden ist, die zu einer solchen Verstellung des Steuerventils (14) führt, daß die Oberdruck führende Arbeitsleitung mit der Pumpenleitung in Verbindung kommt
2. 2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (45) im Lenkbetrieb mit zunehmendem Öffnungsweg des Steuerventils (14) oder zunehmendem Druck in der Arbeitsleitung (16, 17) schließt und bei Überdruck durch zusätzlich -. Steuermittel (49) öffnet
3. 3. Lenkeinrichtung nach A "sprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (45) einerseits vom Druck in der t'umjvnleitung (40) und andererseits vom Druck in einer Vorsteuerleitung (48) gesteuert ist, die über ein bei Überdruck öffnendes Vorsteuerventil (49) mit der Rücklaufleitung (42) verbunden ist, wobei der Steuereingang (51) des Vorsteuerventils über eine Drossel (53) mit einem im Steuerventil (14) vorgesehenen Strömungsschalter (54) verbunden ist, der in der Neutralstellung eine Verbindung mit der Rücklaufleitung (42) und in den Arbeitsstellungen eine Verbindung mit der mit der Pumpenleitung (40) in *5 Verbindung stehenden Arbeitsleitung (16, 17) herstellt.
4. 4. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Steuerdruckleitung (29, 30) eine von einem zum Steuerventil (14) hin öffnenden Rückschlagventil (35, 37) überbrückte Drossel (36,38) vorgesehen ist.