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Hydrostatische Lenkeinrichtung Die Erfindung betrifft eine hydrostatische
Lenkeinrichtung, vorzugsweise zum hydrostatischen Lenken von Fahrzeugen, mit einem
Druckzulaufraum verbunden mit einer Servopumpe, einen Rücklaufraum verbunden mit
einem Behälter sowie zwei Steuerräumen verbunden mit einem Stellmotor, wobei die
hydrostatische Lenkeinrichtung mechanisch beispielsweise durch ein Lenkrad angesteuert
wird und im wesentlichen ein Steuersystem, ein Kommutatorsystem und ein Verdrängersystem
in bzw. an einem Gehäuse beinhaltet. Im besonderen betrifft die Erfindung hydrostatische
Lenkeinrichtungen bei denen das Verdrängersystem aus zwei Kammersystemen besteht,
die in Verbindung mit weiteren Ventilelementen eine Änderung der Lenkübersetzung
und damit eine erhöhte Notlenkfähigkeit gewährleisten.
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Es sind bereits o. g. hydrostatische Lenkeinricntungen bekannt, bei
denen das Verdrängersystem aus zwei Kammersystemen besteht und Sperr- und Umschaltventilelenente
vorhanden sind, die z. B. in Abhängigkeit vom Servodruck im Druckzulaufraum ein
Kammersystem abschalten bzw. mit dem Rücklaufraum verbinden und das Notlenken in
diesem Fall nur über das in Wirkung verbleibende eine Kammersysten mit erhöhter
Notlenkfähigkeit gewährleisten. Nachteilig für die Funktion dieser hydrostatischen
Lenkeinrichtungen ist,
daß der Schaltvorgang der Sperrventile in
mechanischer Abahängigkeit vom Schaltvorgang des Umschaltventilsystems erfolgt,
da die Sperrventile im Servolenkbetrieb in beiden Durchflußrichtungen durchströmt
werden. Diese Tatsache wirkt sich gleichfalls ungünstig auf die konstruktive Gestaltung
aus. Der dadurch bedingte AuSbau dieser Lenkeinrichtungen mit den entsprechend vielen
bewegten Bauteilen wie Kolben, Hebel, Distanzstifte o. ä. ist platzaufwendig, verteuert
die Lenkeinrichtung und vergrößert die Gefahr von Funktionsstörungen. Aus praktischen
Versuchen hat es sich als notwendig erwiesen, insbesondere bei automatischer Umschaltung,
den Schaltvorgang des Schließens der Sperrventile und des Öffnens des Umschaltventilsystens
hintereinander, d. h. mit positiver Uberdeckung auszufahren. Eine bekannte Ausführung
mit zentralem Ventilelement des Umschaltveitilsystems ermöglicht keine positive
Überdeckung des Schaltvorganges, was von funktionellem Nachteil ist, da beim Umschaltvorgang
von Servolenkbetrieb in Notlenkbetrieb bei negativer Uberdec-ung die hydraulische
Verbindung des Lenkrades mit den gelenkten Rädern und damit die Lenkfähigkeit kurzzeitig
unterbrochen wird.
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Bei Ausbildung des Umschaltventilsystems mit äe einem Kolben pro Kammer
bedingt die Abhängigkeit des Schaltvorganges einen entsprechenden Tothub im Umschaltventilsystem
bis zum Öffnen der Sperrventile. Daraus folgt im Umschaltventilsystem ein unerwünscht
langer Schaltweg mit entsprechend großem erforderlichen ölvolumen für den Schaltvorgang.
Dies wirkt sich ungünstig auf den zeitlichen Ablauf des Umschaltvorganges aus, der
bei automatischer Umschaltung aus Sicherheitsgründen schnell ablaufen soll.
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Zweck der Erfindung ist es, hydrostatische Lenkeinrichtungen zu schaffen,
die die angeführten Nachteile nicht enthalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hydrostatische Benkeinrichtungen
ohne mechanische Verbindung der Sperrventile zu dem Umschaltventilsystem, mit wenig
bewegten Bauteilen und dadurch erhöhter Funktionssicherheit zu schaffen.
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Die Aufgabe wird mit einer eingangs genannten Lenkeinrichtung gelöst,
wobei das Steuersystem im wesentlichen aus Steuerhülse und Steuerkolben besteht,
welcher u. a.
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Zulaufnuten zur Verbindung des Kommutatorsystems mit dem Druckzulaufraum
und Steuernuten zur Verbindung des Kommutatorsystems mit den entsprechenden Steuerraum
besitzt, und das Kommutatorsystem aus in der Steuerhülse in einer ersten und einer
zweiten Ebene angeordneten Kommutatorbohrungen und im Gehäuse in den gleichen Ebenen
angeordneten Kammerleitungen besteht, wobei bei Lenkausschlägen die erste Ebene
Verbindung mit den Zulaufnuten und die zweite Ebene Verbindung mit den Steuernuten
erhält.
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Erfindungsgemäß sind in dieser hydrostatischen Lenke inr ichtung die
Kammerleitungen der ersten Ebene des Eommutatorsystems mit den Kr kern des zweiten
Kammersystens und die Kammerleitungen der zweiten Ebene des Kommutatorsystems mit
den Kammern des ersten Kammersystems verbunden, unadie Kammerleitungen gleichphasig
arbeitender Kammern bzw. diese Kammern beider Kammersysteme sind über je ein gegebenenfalls
federbelasteteein Richtung des ersten Eammersystems hin öffnendes Sperrventil verbunden.
Die Kammern des zweiten Kammersystems sind dabei mit einem an sich bekannten Umschaltventilsystem
in Verbindung.
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Ferner werden erfindungsgemäß die von der zweiten Ebene des Kommutatorsystems
zum ersten Eammerjsystem führenden Kammerleitungen streckenweise als Bohrungen von
Buchsen ausgeführt, die je eine ringförmige Ausdrehung als Teil der Kammerleitung
von der ersten Ebene des Kommutatorsystems zum zweiten Kammersystem besitzen und
die Buchsen sind im Gehäuse des Steuer- bzw. Kommutatorsystems angeorndet.
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Weiterhin sind erfindungsgemäß die Sperrventile in Gehäuse des Steuer-
bzw. Kommutatorsystems oder in dem Gehäuse des ersten Kammersystems angeordnet.
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Die technisch-ökonomischen Auswirkungen der Erfindung spiegeln sich
im verbesserten Umschaltverhalten und im einfacheren Aufbau der hydrostatischen
Lenkeinrichtungen wider. Der einfache Aufbau ist durch Wegfall mehrerer beweglicher
Teile mit ihren erforderlichen Maßgenauigkeiten gegeben. Durch die weniger beweglichen
Teile wird die Störanfälligkeit gesenkt und damit die Funktionsicher heit erhöht.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei spiel näher
erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: Schemadarstellung
eines Lenkkreislaufes mit hydrostatischer Lenkeinrichtung, Fig. 2: Schaltbild einer
hydrostatischen Lenkeinrichtung, Fig. 3: Ausführungsbeispiel in einem Teilschnitt
nach dem Schaltbild der Fig. 2.
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Ein hydrostatischer Lenkkreislauf besteht im allgemeinen, wie in Fig.
1 gezeigt, aus einem Behälter 1, einer Servopumpe 2, einem Druckbegrenzungsventil
3,einer hydrostatischen Lenkeinrichtung 4 mit Lenkrad 5 und dem Stellmotor 6.
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Eine hydrostatische Lenkeinrichtung 4, wie sie in Fig. 2 im Schaltbild
dargestellt ist, besteht im wesentlichen aus
dem Steuersystem 7,
dem Kommutatorsystem 8 und dem Verdränsystem 9. Sie beinhaltet weiterhin einen Druckzulaufraum-10,
einen Rücklaufraum 11 sowie die Steuetraume 12 und 13.
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Die mechanische Ansteuerung des Steuersystems 7 vom Lenkrad 5 erfolgt
über Kupplunrgsteile 14. Das Steuersystem 7 besteht im wesentlichen aus Steuerhülse
15 und Steuerkolben 16, welcher u. a. Steuernuten 17 und Ablaufnuten 18 enthält.
Steuerhülse 15 und Steuerkolben 16 werden durch Federn 19 in einer Neutrallagestellung
gehalten, wobei eine maximale Auslenkung beider Teile zueinander durch Anschläge
20, 21 begrenzt wird. Das Verdrängersystem 9 beinhaltet die beiden Kammersysteme
22 und 23 mit den hier dargeste:ilten Kammerleitungen 24, 25, 26 und 27. Die Kaminerleitungen
gleichphasig arbeitender Kammern beider Kammersysteme 24 und 26 sowie 25 und 27
sind über Sperrventile 28, die als federbelastete Rückschlagventile ausgebildet
sind, miteinander verbunden. Die Kammerleitungen 26 und 27 bzw. die Kammern des
es Kammersystems 23 sind mit einem Umschaltventilsystem 29 in Vercindung, das über
Kanal 30 mit dem Druckzulaufraum 10 und über Kanal 31 mit dem Rücklaufraum 11 Verbindung
hat. ttJeiterhin ist zwischen Druckzulaufraum 10 und Rücklaufraum 11 ein Ansaugventil
32 angeordnet, das in Richtung zum DruclZzulaufraum 10 hin öffnet.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt. Fig. 3 zeit in
einem Teilschnitt der hydrostatischen Lenkeinrichtung u. a. das in die erste ebene
33 und uie zweite Ebene 34 aufgeteilte Kommutatorsystem 8, die Sammerleitungen 24,
25, 26 und 27, die Kamersystene 22 und 23, Sperrventil 28 sowie das Umschaltventilsystem
29 in einem Ausführungsbeispiel nach dem Schaltbild der Fig. 2. Im Steuerkolben
16 befinden sich Steuernuten 17 und Zulaufnuten 35, wobei letztere mit dem Druckzulaufraum
10 Verbindung haben. In der Steuerhülse befinden sich in den Ebenen 33 und 34 je
zwölf Kommutatorbohrungen 36, 37.
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Im Anschluß an die Kommutatorbohrungen 36, 37 sind im Gehäuse 38 je
Ebene 33, 34 sieben Kaminerleitungen 24 bzw.
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25 und 26 bzw. 27 angeoronet. ingepreßte Buchsen 39 im Gehäuse 38
bilden mit Bohrungen 40 und Ausdrehungen 41 die konstruktive Trennung der Kammerleitungen
24 bzw. 25 von den Kafn/erleitungen 26 bzw. 27. An das Gehäuse 38 ist durch eine
Zwischenscheibe 42 getrennt das Kammersystem 22 und daran wiederum durch eine Zwischenscheibe
43 das Kammersystem 23 angeflanscht. Im Karxiersystem 22 sind sieben federbelastete
Sperrventile 28 angeordnet. Die Karzrersysteme 22, 23 bilden mit den beweglichen
Verarängerelementen 44, 45 je sieben volumenveränderliche Kammern 46, 47. Im Anschluß
an das Kammersystem 23 ist eine weitere Zwischenscheibe 48 und der Deckel 49 befestigt,
der das Umschaltventilsystem 29 beinhaltet, das u. a. aus dem VentilelemenU 50 und
der Druckfeder 51 besteht. Je Kammer 47 bzw. je Kaellerleitung 24 bzw. 25 ist in
der Zwischenscheibe 48 ein Verbindungskanal 52 enthalten. An das Ventilelement 50
grenzen der Raum 53 der in der gezeichneten Stellung durch Dichtflächen 54 von den
Verbindungskanälen 52 getrennt ist, und der Raum 55, der durch Dichtflächen 56 von
den Verbindungskanälen 52 getrennt ist. Der Raum 53 hat Verbindung zum Druckzulaufraum
10, während cier Raum 55 Verbindung zum Rücklaufraum 11 hat.
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Die Funktionsweise der in Fig. 2 und 3 dargestellten hydrostatischen
Lenkeinrichtung ist wie folgt: Im Servolenkbetrieb, bei Vorhandensein von Druck
im Druckzulaufraum 10 und damit auch im Raum 53, wird das Ventilelement 50 des Umschaltventilsystems
29 gegen die Kraft der Druckfeder 51 an die Dichtflächen 54 und 56 gedrückt. Damit
wird die Verbindung der Kammern 47 vom Raum 55 und damit vom RücZaufraum 11 getrennt.
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Bei Benkausschlägen am Lenkrad 5 gelangt das von der Servopumpe 2
im Druckzulaufraum 10 anstehende Drucköl über Zulaufnuten 35, erste Ebene 33 des
Kommutatorsystems 8, Kammerleitungen 24 bzw. 25 in die sich vergrößernden K-miilern
47 des Kammersystens 23 und gleichzeitig über Sperrventil 28 in die sich vergrößernden
Kammern 46 des Kammer systems 22. Dabei besteht an der zweiten ebene 34 des Kommutatorsystems
8 keine Verbindung zwischen den Kammerleitungen 26 bzw. 27 und den Kommutatorbohrungen
37. Das Ventilelement 50 bleibt, trotz Anstehen des Druckes in den Verbindungskanälen
52 und der Wirkung der DruckSeder 50, infolge der viel größeren wirksamen Flache
des Raumes 53 gegenüber den Verbindungskanälen 52 in der in Fig. 3 gezeichneten
Stellung. Das von den sich verkleinernden Kammern 47 verdrängte Drucköl gelangt
über Sperrventile 28 in die Kammerleitungen 26 bzw. 27, von wo es gemeinsam mit
den aus den sich verkleinernden Kammern 46 verdrängten Drucköl über die zweite Ebene
34 des Kommutatorsystems 8, die Steuernuten 17 und entsprechend der am Lenkrad 5
gewählten Steuerrichtung in die Steuerräume 12 oder 13 gelangt.
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Aus dem bisher Dargelegten ist erkenntlich, daß im Servolenkbetrieb
beide Kammersysteme 22 und 23 an der Öl stromförderung zu den Steuerräumen 12 oder
13 und damit zum Stellmotor 6 beteiligt sind.
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Fällt nun die Druckölversorgung der Servopumpe 2 aus, so berrscht
im Druckzulaufraum 10 und damit im Raum 53 kein Druck. Das Ventilelement 50 wird
dann durch die Kraft der Druckfeder 51 und gegebenenfalls durch den beim Lenkvorgang
erzielten Druck im Verbindungskanal 52 von den Dichtflächen 54 und 56 abgehoben.
Dadurch sind die Kammern 47 über die Verbindungskanäle 52, Raum 55 mit den Rücklaufraum
11 verbunden. Die Funktionsweise der hydrostatischen Lenkeinrichtung im nunmehr
vorhandenen Notlenkbetrieb ist wie folgt: Bei Lenkausschlägen am Lenkrad 5 werden
über die in der hydrostatischen Lenkeinrichtung vorhandenen
mechanischen
Verbindung die Verdrängerelemente 44 und 45 in Drehung versetzt. Damit wird von
den Kammersystemen 22 und 23 eine Pumpenfunktion ausgeübt. Die sich vergrößernden
Kammern 46 und 47 saugen dabei Öl über die Kammerleitungen 24 bzw. 25, erste Ebene
33 des Kommutatorsystems 8, Zulaufnuten 35, Druckzulaufraum 10, Ansaugventil 32
und Rücklaufraum 11 bzw. gegebenenfalls über Verbindungskanal 52 und Raum 55 an.
Das von den sichverkleinernden Kammern 47 verdrängte Öl wird drucklos über Verbindungskanal
52 in den Raum 55 gefördert. Dabei besteht an der ersten Ebene 33 des Kommutatorsystems
8 keine Verbindung zwischen den Kammerleitungen 24 bzw. 25 und den Kommutatorbohrungen
36.
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Daraus wird ersichtlich, daß das Kammersystem d3 im Notlenkbetrieb
ohne Funktion Öl ansaugt und fördert. Das Kammersystem 22 dagegen fördert durch
die Sperrwirkung der SperPventile 28 das Drucköl über die Kainierleitungen 26 bzw.
27, die zweite Ebene 34 des*Eommutatorsystems 8 und die Steuernut-en 17 in den entsprechend
der Lenkrichtung angesteuerten Steuerraum 12 oder 13. Somit wird die zum Stellmotor
6 geförderte Druciölmenge nur von der Förderleitung des Karmersystems 22 bestimmt.
Das alleinige Fördern des Kammersystems 22 erlaubt bei gleicher Krattwirkung am
Lenkrad das Erzeugen eines höheren Öldruckes als es mit den beiden Kammers-stemen
22 und 23 der Fall wäre. Damit ist erhöhte Notlenkfähigkeit vorhanden.