DE2733128B2

DE2733128B2 - Hydrostatische Zweikreis-Lenkanlage

Info

Publication number: DE2733128B2
Application number: DE2733128A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Ing.(Grad.) 7070 Schwaebisch Gmuend Liebert
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-07-22
Filing date: 1977-07-22
Publication date: 1980-07-24
Also published as: DK146529B; DK146529C; DE2733128C3; DE2733128A1; DK309978A; US4184332A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Zweikreis-Lenkanlage der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art. Derartige Zweikreis-Lenkanlagen sind gemäß der DE-OS 25 06 380 bekannt.

Bei Ausfall des einen Kreises dieser Lenkanlagen soll die Lenkbarkeit des Fahrzeuges durch den anderen Kreis erhalten bleiben.

Durch die Einrichtung zum Ausgleich des Antriebsdrehmomentes wird eine unterschiedliche Antriebsgeschwindigkeit beider H + D-Pumpen ermöglicht, und zwar entsprechend der Differenz der Fördervolumina beider Pumpen und der Differenz der Hubvolumina beider Stellmotoren. Hierdurch wird eine hydraulische Verriegelung der Lenkeinrichtung vermieden.

Wird jedoch einer der beiden Kreise z. B. durch Abreißen einer Leitung drucklos, so kann die H 4- D-Pumpe des anderen Kreises infolge der Wirkung der Ausgleichseinrichtung nicht mehr angetrieben werden, wodurch auch d^r verbleibende Kreis nicht wirksam werden könnte.

Bei der vorbekannten Zweikreis-Lenkanlage ist außer den zwei notwendigerweise erforderlichen, getrennten hydraulischen Kreisen überdies ein dritter hydraulischer Kreis erforderlich, der zur Steuerung der beiden anderen dient Dieser Kreis bedeutet zusätzlichen Aufwand, und ist selbst nicht gegen Ausfall geschützt. Bricht eine Leitung in diesem Kreis, so wird wiederum die ganze Anlage lenkunfähig.

Aufgabe und Lösung

Durch die vorliegende Erfindung soll eine hydrostatische Zweikreis-Lenkanlage der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art derart ausgestaltet werden, daß auch bei Leitungsbruch od. ähnlichen zu Druckverlust führenden Schaden in einem Kreis der andere noch voll arbeitsfähig bleibt. Darüberhinaus soll außer den beiden voneinander getrennten hydraulischen Kreisen kein weiterer hydraulischer Kreis zu ihrer Betätigung erforderlich sein, so daß dadurch die Betriebssicherheit erhöht wird. Dies soll aber ohne großen baulichen Aufwand möglich sein, nämlich ohne daß wesentlich mehr Bauteile erforderlich sind, als ohnehin für die Betätigung zweier H + D-Pumpen vorhanden sein müssen.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 bei Einrichtungen nach dessen Oberbegriff gelöst.

Die Sttuerbüchsen der beiden Pumpen, die normalerweise nur eine Steuerfunktion für eine Pumpe haben,

ίο werden nach einer Weiterbildung gemeinsam als einteilige Welle, also als ein gemeinsam drehmomentübertragender Bauteil ausgestaltet.

Eine Vorrichtung, die beim Druckverlust des einen Kreises für einen ausreichenden Antrieb der H + D-

r> Pumpe des anderen Kreises zum Umschalten des Steuerventils sorgt, könnte eine Rutschkupplung sein, die in jedem Falle für die Übertragung eines ausreichenden Drehmomentes zwischen beiden H + D-Pumpen so-gt. Gemäß der Erfindung wird das gleiche

■*'· jedoch durch hydraulische Mittel in eleganterer und weniger energieverzehrender Weise erreicht, nämlich durch Anordnung spezieller Rückschlagventile an den Steueröffnungen der beiden Verdrängerzellenpumpen. Sinkt in dem einen Kreis durch Bruch einer Leitung der

■i^r> Druck auf Null ab, so kann an keinem der Steuerausgänge der zugehörigen Pumpe Flüssigkeit austreten, bevor von der anderen Pumpe der erforderliche Druck zum Verschieben des Steuerventils aus seiner Zentralstellung heraus aufgebracht worden ist. Die Anlage bleibt

>o also auch mit einem Kreis trotz des Ausgleichsgetriebes voll funktionsfähig.

Erläuterung der Erfindung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im ">^r> folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer hydrostatischen Zweikreis-Lenkanlage,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines hydraulisch wirkenden Ausgleichsgetriebes mit zwei Kolbenpumw> pen.

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Lenkanlage mit zwei Verdrängerzellenpumpen und

F i g. 4 und 5 Querschnitte nach den Linien IV-IV und V-V in Fig. 3.

^h'> F i g. 1 zeigt eine Lenkachse 1 eines Fahrzeugs mit zwei Spurstangenhebeln 2, die durch eine Spurstange 3 miteinander verbunden sind, sowie zwei Stellmotoren 4. die auf die Spurstangenhebel 2 einwirken und sich an

der Lenkachse 1 abstützen. Nur in den einen hydrostatischen Kreis der Anlage eingezeichnete ßezugszeichen gelten auch für den anderen Kreis.

In jedem Kreis sind ein Ausgleichsbehälter 6 für die Flüssigkeit, eine Hochdruckpumpe 8, ein Oberdruckven- ϊ til 10 und ein Rückschlagventil 12 vorgesehen. Die hier als Verdrängerzellenpumpen ausgestalteten H + D-Pumpen sind als Ganzes mit 14 und 15 bezeichnet. Sie haben Steueröffnungen 16 und 16a, die in der dargestellten Mittelstellung von Steuerventilen 18 mit den beiden Arbeitsräumen der Stellmotoren 4 verbunden sind, während der Ausgang der Hochdruckpumpe 8 auf eine Ablaufleitung 20 zum Ausgleichsbehälter 6 geschaltet ist.

Durch Betätigung der Verdrängerzellenpumpen 14, 15 werden die Steuerventile 18 gegen die Kraft von Rücksteilfedern 22 bzw. 22a verstellt.

Beide Verdrängerzellenpumpen 14, 15 sind über ein Ausgleichsgetriebe miteinander verbunden, ~o daß bei Betätigung des Lenkhandrades des Fahrzeugs die eine -'» Pumpe gegenüber der anderen entsprechend den unterschiedlichen Fördervolumina etwas voreilen kann.

Um zu verhindern, daß beim Bruch einer Leitung des einen Kreises die Pumpe des anderen Kreises infolge Durchdrehens des Ausgleichsgetriebes nicht mehr .'■) angetrieben werden kann, sind Rückschlagventile 24 und 24a an den Steueröffnungen der Verdränger cllenpumpen vorgesehen. Die Rückschlagventile entnalten jeweils eine Ventilkugel 25, die bei einer Strömung in Richtung der Pfeile 26 schließt. Der zugehörige to Ventilsitz ist in einer Hülse 28 vorgesehen, die gegen eine Druckfeder 30 in Richtung des Pfeils 26 verschiebbar ist. Innerhalb der Druckfedern ist ein Öffnungsstift 32 fest angebracht. Infolgedessen öffnen die Rückschlagventile, sobald ein Druckgefallc in r> Richtung des Pfeiles 26 eine bestimmte Größe überschreitet. Die Druckfedern 30 der Rückschlagventile und die Rückstellfedern 22 und 22a der Steuerventile sind so aufeinander abgestimmt, daß beim vollständigen Druckabfall im einen Kreis das Rückschlagventil 24 w oder 24a der Förderseite der zugehörigen Verdrängerzellenpumpe in Richtung des Pfeils 26 erst bei einem Förderdruck öffnen kann, der größer ist als der Stützdruck in der anderen Verdrängerzellenpumpe, der zum Verstellen des Steuerventils gegen eine seiner ·<"> Rückstellfedern erforderlich ist. Infolgedessen wird das Steuerventil des intakten Kreises mit Sicherheit von der zugehörigen Verdrängerzellenpumpe aus seiner Mittelstellung in Arbeitsstellung gebracht.

w Ausgleichsgetriebe

Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen der Verdrängerzellenpumpen und der unlerschiedlich?n Kolbenflächen der beiden Stellmotoren 4 werden die beiden Verdrängerzellenpumpen 14, 15 über ein Ausgleichsge- ">"· triebe miteinander verbunden.

Das dabei angewendete Prinzip wird zunächst an einer linearen Darstellung in F i g. 2 erläutert. Dort sind zwei Kolbenpumpen 44 und 46 dargestellt, deren Kolben 47 durch eine gemeinsame Kolbenstange 48 &< > miteinander verbunden sind. Der Zylinder 50 der Kolbenpumpe 44 ist ortsfest angebracht. Dagegen läßt sich der Zylinder 52 der Kolbenpumpe 46 nach rechts oder links verschieben. Wird auf den rechten Zylinder 52 (z. B. vom Lenkrad her) eine Kraft in Richtung des '" Pfeils 54 ausgeübt so wird Druckmittel in Richtung des Pfeiles 56 ausgetrieben, das zur Verstellung des einen Arbeitszylinders -i dient. Als Folge des Widerstandes, der sich dem Austreiben entgegenstellt, werden die beiden Kolben 47 nacn links bewegt, und es wird aus dem linken Zylinder Druckmittel in Richtung des Pfeils 58 zum anderen Arbeitszylinder pegen dessen Stützdruck gefördert. Unterschiedliche Fördermengen in Richtung der Pfeile 56 und 58 werden durch diese Anordnung offenbar von selbst ausgeglichen, indem die Kolben 47 sich mehr oder weniger weit gegenüber dem Zylinder 50 nach links bzw. gegenüber dem Zylinder 52 bewegen können. Nach dem gleichen Prinzip, jedoch angewandt auf Rotations-Verdrängerzellenpumpen, ist die kombinierte Konstruktion eines Ausgleichsgetriebes und zweier Verdrängerzellenpumpen nach Fig. 3 bis 5 aufgebaut.

Ein Gehäuse 60 (F i g. 3), das fahrzeugfest angeordnet ist, enthält links die Verdrängerzellenpumpe 14 und rechts die Verdrängerzelienpumpe 15. Die Verdrängerzellenpumpe 14 enthält einen innen verzahnten Außenzahnring 62 und ein außen verzahntes innenzahnrad 64 mit einer um eins geringeren Zahnanzahl. Zwischen beiden werden in bekannter Weise Verdrängerzellen 66 gebildet (Vgl. F i g. 4).

Die rechte Verdrängerzellenpumpe 15 enthält einen innen verzahnten Außenzahnring 68 und ein außen verzahntes Innenzahnrad 70 (Vgl. F i g. 5). Der Außenzahnring 68 ist drehfest mit einer Lenkspindel 72 verbunden. Den beiden Kolben 47 der Darstellung nach F i g. 2 entsprechen hier die Innenzahnräder 64 und 70. Der Kolbenstange 48 nach Fig. 2 entspricht hier eine drehmomentübertragende Verbindung zwischen den beiden Innenzahnrädern. Hierzu dient eine Welle 74 mit zwei voneinander getrennten Axialbohrungen 75, in die je eine Gelenkwelle 77 eingreift. Über Querstifte 76 und zugehörige Querschlitze sind die Gelenkwellen 77 drehfest mit den beiden Innenzahnrädern 64, 70 verbunden. Die Gelenkwellen sind in ihren Axialbohrungen ausreichend schwenkbar, um die radialen Verschiebungen der Innenzahnräder zur Ausführung ihrer Exzenterbewegungen zuzulassen.

Die Welle 74 übernimmt zugleich die Funktion zweier Steuerbüchsen. Ihr rechter Teil dient als Steuerbüchse für die Verdrängerzellenpumpe 15. ihr linker Teil als Steuerbüchse für die Verdrängerzellenpumpe 14. Beide Systeme sind hydraulisch vollständig voneinander getrennt. Die Verbindung zwischen beiden erfolgt lediglich mechanisch.

Die beiden Steuerbüchsen arbeiten in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Steuerschlitzen, Verbindungsbohrungen, Ringnuten und dergleichen mit dem Gehäuse 60 derart zusammen, daß jeweils die sich verkleinernden Verdrängerzellen jeder Pumpe bspw. mit ihrer Steueröffnung 16a, dagegen die sich vergrößernden Verdrängerzellen mit ihrer Steueröffnung 16 verbunden sind. Die Steueröffnungen 16 und 16a sind bei der Darstellung nach Fig. 3 nicht zu erkennen, jedoch die sich daran anschließenden Steuerleitungen 17 und 17a. Für die linke Pumpe 14 sind im Gehäuse Überströmkanäle 78 und für die rechte Pumpe Überströmkanäle 79 in einem Lagerring 80 vorgesehen. Der Lagerring 80 ist mit dem Außenzahnring 68 drehfest verbunden. Zwischen beiden liegt die übliche, mit Löchern 82 versehene Abschlußscheibe 84, die mii beiden drehfest verbunden ist.

Wird die Lenkspindel 72 so gedreht, daß die rechte Pumpe 15 gegen einen äußeren .Stützdruck Druckflüssigkeit in ihre Steuerleitung 17 fördert, so wird hierbei über die beiden Gelenkwellen 77 und die Welle 74 die linke Pumpe 14 in dein Sinne angetrieben, daß sie

ebenfalls Druckmittel gegen einen äußeren Siüizdruck in ihre Steuerleitung 17 fördert. Die Fördergeschwindigkeit durch beide Steueröffnungen kann unterschiedlich sein. Der Ausgleich erfolgt über die genannte Wellenverbindung.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrostatische Zweikreis-Lenkanlage für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit zwei hydraulischen Druckmittelquellen, zwei die Lenkorgane des Fahrzeuges verschwenkenden Stellmotoren, zwei gemeinsam durch eine Betätigungseinrichtung antreibbaren Hand- und Dosierpumpen (H + D-Pumpen) und zwei mit Rückstellfedern versehenen Steuerventilen, die je nach Lenkrichtung die Förderrichtung der H + D-Pumpen steuern und den einen oder anderen Anschluß der Stellmotoren mit der zugehörigen Druckmittelquelle und den anderen mit einem Flüssigkeitsablauf verbinden, wobei die H + D-Pumpen als Verdrängerzellenpumpen mit jeweils einem innen- und einem mit der Steuerbüchse des Steuerventils ddrch eine Geienkwelle verbundenen außenverzahnten Zahnrad ausgebildet sind und zwischen den beiden H + D-Pumpen eine Einrichtung zum Ausgleich des Antriebsdrehmomentes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden H + D-Pumpen sowie die ihnen zugeordneten Steuerventile koaxial zueinander in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, wobei die beiden H + D-Pumpen jeweils an der Stirnseite liegen und zwischen sich die Steuerventile einschließen, daß zur Erzielung eines Ausgleichs des Antriebsdrehmomentes der Außenzahnring (68) mil der Betätigungseinrichtung (72) in Antriebsverbindung steht, und daß in beide Steueröffnungen jeder H + D-Pumpe jeweils ein Rückschlagventil (24, 24a) eingesetzt ist, das in Förderrichtung zu den Steuerventilen (18) schließt, jedoch in dieser Förderrichtung bei einem Druck öffnet, der größer ist als der zur Verstellung der Steuerventile erforderliche Druck.

2. Zweikreis-Lenkanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Steuerbüchsen zusammen als einteilige Welle (74) ausgebildet sind, in die von beiden Enden her voneinander getrennte Axialbohrungen hineinführen, in denen jeweils die zugehörige Gelenkwelle aufgenommen ist.