DE2516771A1

DE2516771A1 - Hydrostatische hilfskraftlenkung, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2516771A1
Application number: DE19752516771
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Liebert
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1975-04-16
Filing date: 1975-04-16
Publication date: 1976-10-28
Also published as: ES448337A1; SE407545B; US4023363A; SE7605562L

Description

Stand der Technik:

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Hilfskraftlenkungen dienen vorzugsweise zum Lenken von schweren selbstfahrenden Arbeitsmaschinen mit Knickgelenk, für deren Stellmotoren ein großes hydraulisches Arbeitsvolumen erforderlich ist. Aus diesem Grunde können die Stellmotoren nicht mehr allein durch den dosierten Arbeitsstrom einer Handpumpe üblicher Baugröße befüllt werden, da diese eine für die erforderliche Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs zu indirekte Lenkungsübersetzung ergeben würde. In solchen Hilfskraftlenkungen wird daher nur ein

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Teil des Arbeitsstromes von der Handpumpe dosiert dem einen Stellmotor und ein weiterer Teil des Arbeitsstromes unter Umgehung der Handpumpe einem anderen Stellmotor oder weiteren Stellmotoren zugeführt. Zur Aufteilung des Arbeitsstromes ist neben dem Steuerventil ein Zuschaltventil vorgesehen, welches durch den Differenzdruck in den Druckräumen des einen Stellmotors oder durch den Differenzdruck in den Druckräumen beider Stellmotoren verstellt wird (z. B. DT-AS 1 755 225 und DT-OS 1 942 086).

Eine andere bekannte hydrostatische Hilfskraftlenkung weist ein einziges Steuerventil mit zwei Steuersystemen auf, dessen Steuerkanten symmetrisch ausgebildet sind. Das erste Steuersystem führt einen Teil des Förderstromes der Hochdruckölpumpe über die Handpumpe einem ersten Stellmotor und das zweite Steuersystem den restlichen Teil des Förderstroms unter Umgehung der Handpumpe einem zweiten Stellmotor zu (DT-OS 1 755 033).

Die vorgenannten Hilfskraftlenkungen haben den Nachteil, daß bei Erreichen des vollen Lenkanschlags das Lenkgestänge auf die Begrenzungsanschläge aufläuft und dort mit der dem maximalen Arbeitsdruck der Lenkeinrichtung entsprechenden Kraft in Anlage gehalten wird. Bei den eingangs erwähnten Fahrzeugen mit Knicklenkung müssen daher die Begrenzungsanschläge sehr stabil ausgeführt werden, damit diese derartig hohe Belastungen aufnehmen können.

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Es sind zwar hydrostatische Hilfskraftlenkungen bekannt, die nur einen Stellmotor aufweisen und in welchen die Druckleitung der Hochdruckölpumpe durch Endlagenschalter bei Erreichen des vollen Lenkeinschlags mit der Öl-Rücklaufleitung verbunden wird (DT-AS 2 257 230 und DT-OS 2 249 181). Diese Lenkeinrichtungen erfordern aber einen verhältnismäßig großen Bauaufwand an zusätzlichen Ventilen und hydraulischen Leitungen und sind daher teuer.

Aufgabe und Lösung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer mit zwei Stellmotoren arbeitenden hydrostatischen Hilfskraftlenkung mit geringem Bauaufwand eine Begrenzungseinrichtung vorzusehen, die bei Erreichen des maximalen Lenkeinschlags die hydraulische Kraft abschaltet.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegeben. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Zwillingsrückschlagventile in den beiden Arbeitskolben wird auf einfache Weise der von der Hochdruckölpumpe direkt beaufschlagte Druckraum des einen Stellmotors an dessen entlasteten Druckraum angeschlossen, so daß der aufgebaute Systemdruck zusammenbricht. Da der Arbeitsdruck

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an der jeweiligen Druckseite der Handpumpe erhalten bleibt, hat diese Druckabschaltung keinen Einfluß auf die Synchronisierung zwischen dem Lenkhandrad und dem schwenkbaren Fahrzeugteil. Eine derartige Lenkbegrenzung benötigt außer den Zwillingsrückschlagventilen keine zusätzlichen Bauteile und Leitungen und ist daher sehr preisgünstig.

Erläuterung der Erfindung:

Die Erfindung ist nachstehend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ölschema der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung in der Geradeausfahrtstellung.

Fig. 2 das Ölschema nach Fig. 1, jedoch bei vollem Lenkeinschlag.

Fig. 3 ein Ölschema einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung in der Geradeausfahrtstellung.

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Nach Fig. 1 ist eine an sich bekannte Hilfskraftlenkung mit hydrostatischer Lenkkraftübertragung, beispielsweise in einer selbstfahrenden Baumaschine mit einem Knickgelenk 1, angeordnet. Die Hilfskraftlenkung besteht aus einem Ölbehälter 2, einer vom Fahrzeugmotor angetriebenen Hochdruckölpumpe 3, einem Steuerventil 4, einer als Dosiereinrichtung wirkenden und von einem Lenkhandrad 5 angetriebenen Handpumpe 6, einem Zuschaltventil 7 und zwei symmetrisch angeordneten Stellmotoren 10 und 11. Das Steuerventil 4 und das Zuschaltventil 7 weisen je drei Schaltstellungen A, B und C auf. Eine Druckleitung 12 der Hochdruckölpumpe 3 ist sowohl mit dem Steuerventil 4 als auch mit dem Zuschaltventil 7 verbunden. Der Ölbehälter 2 ist über eine Rücklaufleitung bzw. 14 an das Steuerventil 4 bzw. das Zuschaltventil 7 angeschlossen. Der Arbeitsdruck der Hochdruckö!pumpe 3 ist durch ein Druckbegrenzungsventil 15 auf einen Höchstwert eingestellt. Der Stellmotor 10 weist zwei durch einen Arbeitskolben 16 unterteilte Druckräume 17 und 18 auf. Ebenso weist der Stellmotor 11 durch einen Arbeitskolben 20 unterteilte Druckräume 21 und 22 auf. Die Druckräume 17 und 21 stehen in der in Fig. 1 gezeichneten Geradeausfahrtstellung über Leitungen 23 bzw. 24 und über das Zuschaltventil 7 mit der Rücklaufleitung 14 in Verbindung. Die Druckräume 18 und 22 sind hingegen über Leitungen 25 bzw. 26, das Steuerventil 4 sowie über weitere Leitungen 27 bzw. 28 mit der

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Handpumpe 6 verbunden. Von den Leitungen 27 und 28 zweigen Steuerleitungen 30 bzw. 31 ab, die zu den Stirnseiten des Steuerventils 4 geführt sind. Beim Drehen am Lenkhandrad entsteht durch die Handpumpe 6 ein Differenzdruck in diesen Steuerleitungen 30 und 31, so daß das Steuerventil 4 in die Schaltsteilung A oder C bewegt wird. Es ist selbstverständlich möglich, das Steuerventil 4 in bekannter Weise auch mechanisch über die Lenkspindel in die eine oder andere Lenkrichtung zu verstellen. Druckfedern 32 und 33 dienen zum Zentrieren des Steuerventils 4 in der dargestellten Geradeausfahr ts teilung .

In ähnlicher Weise, wie beim Steuerventil 4, wird der in der Leitung 25 herrschende Druck über eine Steuerleitung und der in der Leitung 26 herrschende Druck über eine Steuerleitung 35 auf das Zuschaltventil 7 übertragen, das dann entsprechend der Druckdifferenz in den Druckräumen 18 und 22 verstellt wird. Bei Ausfall der Hochdruckölpumpe kann der Handpumpe 6 aus der Rücklaufleitung 13 Drucköl über ein Nachsaugeventil 36 und das Steuerventil 4 zugeführt werden. Der in der Handpumpe 6 erzeugte Differenzdruck, durch den das Steuerventil 4 verstellt wird, ist dann alleine im Druckraum 18 bzw. 22 wirksam.

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Nach der Erfindung sind in die Arbeitskolben 16 und der Stellmotoren 10 bzw. 11 Zwillingsrückschlagventile 37 bzw. 3 8 eingesetzt. Diese Rückschlagventile 37 und 38 bestehen aus Ventilkörpern 40, 41 bzw. 42, 43, die durch Federn 44 bzw. 45 in ihre Schließstellung gedrückt werden. Die Ventilkörper 41 und 43 weisen Stößel 46 bzw. 47 auf, welche in die an die Handpumpe 6 angeschlossenen Druckräume 18 bzw. 22 hineinragen. Der Ventilkörper 41 bzw. 43 kann durch Anschlagen seines Stößels 46 bzw. 47 am Boden bzw. 51 des Stellmotors 11 bzw. 12 geöffnet werden.

Die Wirkungsweise:

Bei Erreichen des vollen Lenkeinschlags am Lenkhandrad 5, beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn, ergibt sich das in Fig. 2 dargestellte Ölschema. Durch den über die Handpumpe 6 erzeugten Differenzdruck in den Leitungen 27 und 28 ist das Steuerventil 4 in seine Schaltstellung C verstellt. Ebenso ist das Zuschaltventil 7 durch den Differenzdruck in den Leitungen 25 und 26 in seine Schaltstellung C verstellt. Während der Druckraum 22 des Stellmotors über die Leitung 26, das Steuerventil 4 und über die Handpumpe 6 mit der Druckleitung 12 verbunden ist, steht der Druckraum 17 des Stellmotors 11 über die Leitung 23 und das

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Zuschaltventil 7 unmittelbar mit der Druckleitung 12 und damit mit der Hochdruckolpumpe 3 in Verbindung. Der Arbeitskolben 16 des Stellmotors 11 befindet sich in seiner unteren Endlage, so daß der Ventilkörper 41 über den Stößel 46 geöffnet ist. Der im Druckraum 17 herrschende Arbeitsdruck hat den Ventilkörper 40 geöffnet, so daß eine Kurzschlußverbxndung vom Druckraum 17 zum entlasteten Druckraum 18 hergestellt ist. Der Förderstrom der Hochdruckolpumpe 3 ist dadurch über die Leitung 25, das Steuerventil 4 und über die Rücklaufleitung 13 auf den Ölbehälter kurzgeschlossen.

Beim Zurücklenken aus dem in Fig. 2 gezeichneten vollen Lenkeinschlag nimmt das Steuerventil 4 die Schaltstellung A ein, so daß der Druckraum 18 mit der Ausgarigsseite der Handpumpe 6 Verbindung erhält. Der Druckraum 17 hingegen wird über das gleichfalls in der Schaltstellung A befindliche Zuschaltventil 7 mit dem Ölbehälter 2 verbunden, so daß das Druckgefälle umgekehrt und der Ventilkörper 40 wieder in Schließstellung gedrückt wird. Damit ist die vorher beschriebene Kurzschlußverbxndung aufgehoben und im Druckraum 18 kann sich der Arbeitsdruck aufbauen. Ebenso erhält der Druckraum 21 des Stellmotors 12 über das in der Schaltstellung A befindliche Zuschaltventil 7 unmittelbar mit der Hochdruckolpumpe 3 Verbindung. Der Druckraum 22

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dagegen ist über das in der Schaltstellung A befindliche
Steuerventil 4 und die Rücklaufleitung 13 zum Ölbehälter 2 entlastet. Wird in dieser Lenkrichtung bis zum vollen Lenkanschlag weitergelenkt, so wiederholt sich der Druckabschaltvorgang durch das Zwillingsrückschlagventil 3 8 auf die
gleiche Weise, wie bereits anhand des Rückschlagventils 37 näher erläutert.

Der vorstehend beschriebenen Wirkungsweise entspricht auch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. In dieser Hilfskraftlenkung vereinigt ein Steuerventil 104 auch die Funktion des in Fig. 1 und 2 gezeigten Zuschaltventils 7. Das
Steuerventil 104 weist deshalb zwei Steuersysteme mit symmetrisch zueinander angeordneten Steuerkanten auf, wie z. B. in der DT-OS 1 755 033 in Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Beim
Lenken wird ein Teil des durch eine Hochdruckölpumpe 103
erzeugten Förderstromes dem Druckraum 118 eines Stellmotors 110 bzw. dem Druckraum 122 eines Stellmotors 111 über eine Handpumpe 106 zugeleitet, während der restliche Teil
des Förderstromes unter Umgehung der Handpumpe 106 dem
Druckraum 117 bzw. 121 unmittelbar über eine Druckleitung zugeführt wird. Der Arbeitsdruck wird bei Erreichen des
vollen Lenkeinschlags durch Zwillingsrückschlagventile 137 bzw. 138 abgeschaltet.

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Patentansprüche

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(/ 1 . !Hydrostatische Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer vom Lenkhandrad antreibbaren, als Dosiereinrichtung wirkenden Handpumpe, einer vom Fahrzeugmotor antreibbaren Hochdruckölpumpe, einem in Abhängigkeit von der Drehung des Lenkhandrades in beiden Richtungen verstellbaren Steuerventil, zwei den Lenkeinschlag bewirkenden und miteinander mechanisch gekoppelten Stellmotoren, wobei das Drucköl je einem Druckraum der beiden Stellmotoren über die Handpumpe und den beiden anderen Druckräumen unmittelbar von der Hochdruckölpumpe zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskolben (16; 20) der Stellmotoren (10; 11) jeweils ein Zwillingsrückschlagventil (37; 38) enthalten, wobei der eine Ventilkörper (41 bzw. 43) jedes Zwillingsrückschlagventils (37 bzw. 38) durch den als Endanschlag wirkenden Boden (50 bzw. 51) betätigbar ist, derart, daß der jeweils von der Hochdruckölpumpe (3) direkt beaufschlagte Druckraum (17 bzw. 21) des einen Stellmotors (10 bzw. 11) über den zugehörigen entlasteten- Druckraum (18 bzw. 22) mit dem Behälter (2) verbindbar ist.

2. Hydrostatische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ventilkörper (41 bzw. 43) jedes Zwillingsrückschlagventils (37 bzw. 38) einen Stößel (46

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bzw. 47) aufweist, der in den an die Handpumpe (3) angeschlossenen Druckraum (18 bzw. 22) des Stellmotors (10 bzw. 11) hineinragt und daß in den Endlagen jeweils ein Zwillingsrückschlagventil (37 bzw. 38) durch Anschlagen des zugehörigen Stößels (46 bzw. 47) am Boden (50 bzw. 51) betätigbar ist.

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