DE2741287A1 - Hydraulisches brems- und lenksystem fuer ein fahrzeug - Google Patents

Hydraulisches brems- und lenksystem fuer ein fahrzeug

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Description

Hydraulisches Brems- und Lenksystem für ein Fahrzeug.
Die Erfindung bezieht sich auf kombinierte hydraulische Brems- und Lenksysteme für Fahrzeuge mit hydraulischen Bremsen und hydraulischer Lenkung und 1st besonders für Gelenkfahrzeuge vorteilhaft, die für den Betrieb der Lenkvorrichtung einen relativ großen hydraulischen Flüssigkeitsstrom erfordern.
Die hler behandelten Gelenkfahrzeuge umfassen zwei separate Rahmenteile, die durch eine kombinierte Zug- und Lenkkupplung miteinander verbunden sind. Um ein solches Fahrzeug zu lenken, ist es notwendig, den einen Rahmenteil gegenüber dem anderen zu verschwenken, und dies wird üblicherweise mit Hilfe von hydraulischen Betätigern oder Zylindern erreicht, die zwischen den beiden Rahmenteilen angebracht sind.
Für solche Fahrzeuge sind vielerlei Bremssysteme verwendet worden, z. B. pneumatische, kombinierte pneumatische und hydraulische, vollhydraulische u. a. Für viele solcher Fahrzeuge ist die Verwendung von hydraulischen Bremsen und eines kombinierten hydraulische: Lenk- und Bremssystems von Vorteil.
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Bei größeren Gelenkfahrzeugen ist es üblich, zur Versorgung des Lenksystems und des Bremssystems separate Pumpen zu verwenden. Es ist auch bereits bekannt, drei Pumpen zu verwenden, von denen die dritte Pumpe zwischen dem Lenk- und dem Bremssystem bei verschiedenen Betriebszuständen hin- und hergeschaltet werden kann.
Insbesondere für kleinere Gelenkfahrzeuge kann es vorteilhaft sein, nur eine einzige hydraulische Pumpe zur Versorgung sowohl des Brems- als auch des Lenksystems vorzusehen, und die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Schaffung eines verbesserten Systems dieses Typs.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein kombiniertes hydraulisches Brems- und Lenksystem des Open-Center-Typs (glatter Durchfluß in der Neutralst' lung) für das Fahrzeug vorgesehen, welches eine hydraulische Pumpe auf dem Fahrzeug umfaßt, die mindestens ein Minimalstrom an Flüssigkeit liefert, um ein ausreichende Lenken und Bremsen in normalen Betriebszustand aufrechte halten zu können. Ein erstes Kauptsteuerventil nimmt an seinem Einlaß den gesamten Ausstoß der Pumpe auf.Das ers Hauptsteuerventil hat zwei Auslässe. Der erste dieser Auslässe gibt im Betrieb einen etwa konstanten Flüssigkeitsstrom zur Betätigung der hydraulischen Bremsen des Fahrzeugs ab. Die Flüssigkeit des zweiten Auslasses des ersten HauptSteuerventils tritt in ein zweites Hauptsteuerventil ein. Ein Auslaß des zweiten Hauptsteuerventils versorgt das Ventil der hydraulischen Lenkung des Fahrzeugs mit einem normalerweise konstanter
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Flüssigkeitsstrom, während der andere Auslaß des zweiten Hauptsteuerventils den Rest der von der Pumpe gelieferten Flüssigkeit in den Sumpf ableitet. Der Druck an dem ersten, den konstanten Flüssigkeitsstrom aufweisenden Auslaß des ersten Hauptsteuerventils ist auf einen vorbestimmten Maximalwert beschränkt, während der Druck an dem den konstanten Flüssigkeitsstrom aufweisenden Auslaß des zweiten HauptSteuerventils auf einen vorbestimmten Maximalwert begrenzt ist, der normalerweise von dem anderen Maximalwert verschieden ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 ist ein hydraulischer Schaltplan einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 ist ein entsprechender hydraulischer Schaltplan einer zweiten Ausführungsform.
In Fig. 1 bezeichnet Io eine Pumpe mit konstantem Schluckvolumen, die das kombinierte Brems- und Lenksystem der vorliegenden Erfindung versorgt. Die Pumpe Io kann vom Motor des Fahrzeuges, auf dem das System angebracht ist, angetrieben sein und arbeitet über einen Drehzahlbereich vom Leerlaufzustand bis zur Maximaldrehzahl.
Der gesamte Ausstoß der Pumpe Io wird übev eine Leitung 11 dem Einlaß 12a eines HauptSteuerventils 12 bekannter Bauart zugeleitet. Das Hauptsteuerventil 12 hat zwei Auslässe, einen geregelten Auslaß 12b und einen Bypassauslaß 12c. Das Hauptsteuerventil 12 ist druckentlastet und der Flüssigkeitsstrom aus dem Auslaß 12b hat den Vorrang, das bedeutet: In einem
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System wie dem dargestellten wird unter normalen Betriebsbedingungen der Flüssigkeitsstrom aus dem Auslaß 12b auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten, ungeachtet des Druckes oder des Fehlens von Druck am Auslaß 12b und ungeachtet des Druckes und/ oder Flüssigkeitsstroms aus dem Auslaß 12c.
Als Beispiel an einem typischen Fahrzeug sein ein Flüssigkeitsstrom aus dem Auslaß 12b von etwa Io Liter/mir genannt, der von einer Pumpe Io stammt, deren Ausstoß von etwa J>o l/min. bei 7oo Umdrehungen/min. *der Leerlaufdrehzahl des Motors, bis zu einem Maximum von 12o 1/ min. bei 2j5oo Umdrehungen/min. . der Grenzdrehzahl, schwanken kann. Der normale Betriebsbereich eines Motors eines solchen Fahrzeuges liegt zwischen etwa 7oo Umdrehungen (wo der Flüssigkeitsstrom etwa ~$o l/min. beträgt) und 2300 Umdrehungen/min. (wo der Flüssigkeitsstrom ungefähr 12o l/min, beträgt.
Der Flüssigkeitsstrom aus dem Auslaß 12b gelangt über eine Leitung 14 in eine Bremsbetätigungsvorrichtung bekannter Bauart des Open-Center-Typs, die als Ganzes mit 16 bezeichnet ist. Der Flüssigkeitsstrom verläßt die Bremsbetätigungsvorrichtung 16 über die Leitung 17 und gelangt über die Leitung I9 in den Behälter J5°· Aus dem Behälter J>o zirkuliert die hydraulische Flüssigkeit über die Leitung J5l wieder zum Einlaß der Pumpe lo.
Aus dem Bypassauslaß 12c des Hauptsteuerventils 12 strömt hydraulische Flüssigkeit über eine Leitung 18 zum Einlaß 2oa eines zweiten HauptSteuerventils 2o. Das Hauptsteuerventil 2o besitzt einen Auslaß 2ob mit geregelter Strömungsmenge, der unter bestimmten Betriebsbedingungen eine im wesentlichen konstante Strömungsmenge
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in die Leitung 21 abgibt, von wo die Flüssigkeit durch eine Lenkvorrichtung 22 und Leitungen 23 und 19 zurück in den Behälter J>o strömt. Wenn der Motor im Leerlauf läuft, kann die Strömungsmenge aus dem geregelten Auslaß 2o b geringer als der konstante Wert sein, wie nachstehend noch erläutert wird.
Der Rest, der in das Hauptsteuerventil 2o eintretenden Flüssigkeit wird aus dem zweiten bzw. Bypassauslaß 2oc über die Leitung 25 abgegeben, die mit einer Leitung 28 verbunden ist und über diese die Flüssigkeit über die Leitung 19 in den Behälter ^o zurückführt.
Die Flüssigkeitsabgabe aus dem geregelten Auslaß 2ob des HauptSteuerventils 2o kann beispielsweise 45Liter min. betragen. Dies bedeutet, daß bei dem vorstehend definierten normalen Betriebsbereich die Abgabe durch den Beipassauslaß 2oc und die Leitung 25 von einem Minimum von O Liteymln bis 51 Liter/min schwankt. Wenn der Motor bei 7oo Umdrehungen/min im Leerlauf dreht, beträgt der Strom aus dem Hauptsteuerventil 2o durch das Lenkventil 22 ungefähr 21 Liter/min. Wenn die Drehzahl des Motors und der Pumpe zu einem Strom von weniger als 45 l/min, durch die Lenkvorrichtung 22 führt, ist die Lenkgeschwindigkeit entsprechend geringer, aber noch angemessen für den Betriebszustand.
Obwohl die Bremsvorrichtung als solche nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird eine kurze Erläuterung ihrer Arbeitsweise das Verständnis der Erfindung erleichtern. Wenn sich die Pumpe Io in Betrieb befindet und keine Bremsung vorgenommen wird, gelangt der konstante Flüssigkeitsstrom aus dem Auslaß 12b und der Leitung 14 in die Kammer ^a auf der rechten Seite des
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Kolbens J>6 und strömt dann über die Leitung 38 und das einstellbare Ventil über eine Leitung 42 in die linke Seite der Kammer J>K, dann über die Leitungen 17 und 19 und zum Behälter J>o.
Die Betätigung des Fußpedals 44 durch den Fahrer schließt über die Lenkeranordnung 46 das Ventil 4o um einen Betrag, der vom Betätigungsweg des Pedals 44 abhängt und legt die Bremsen in einem entsprechenden Maß an, indem Hydraulikflüssigkeit unter Druck über die Leitung 48 zu den als Ganzes mit 5o bezeichneten Scheibenbremsen geleitet wird. Jede der beiden dargestellten Bremsen umfaßt eine mit 52 bezeichnete Bremsscheibe und als Ganzes mit 54 bezeichnete hydraulische Betätiger auf beiden Seiten jeder Bremsscheibe.
Die Bremsvorrichtung 16 umfaßt ein Sicherheitsmerkmal, insofern bei einem Ausfall beispielsweise der hydraulischen Pumpe Io oder der Leitung 14 und dem entsprechenden Verlust an ankommender Flüssigkeit die Bewegung des Pedals 44 über den Lenker 56 den Kolben 36 nach rechts bewegt und Flüssigkeit im rechten Ende der Kammer 34 einsperrt, wodurch mittels weiterer Bewegung des Pedals 44 über die Leitung 48 Druck auf die Bremsen 50 gegeben werden kann.
Die Lenkvorrichtung 22 ist ebenfalls von bekannter Bauart, aber es wird eine Erläuterung ihrer Arbeitsweise ebenfalls das Verständnis der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung erleichtern. Eine Bewegung des Lenkrades auf dem Fahrzeug bewegt die Ventilspindel je nach der gewünschten Lenkrichtung nach rechts oder links. Dies verursacht einen Druckflüssigkeitsstrom entweder durch die Leitung 60 oder 62 zu einem Paar von
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hydraulischen Betätigern oder Zylindern, die als Ganze mit 64 bzw. 66 bezeichnet sind. Diese sind in einer Zug-Druck-Verbindung angebracht, so daß der Druckflüssigkeitsstrom beispielsweise durch die Leitung 6o im Betätiger 64 ausfahren und gleichzeitig den Betätiger 66 einfahren läßt, wobei die Leitung 62 als RUckleitung dient. Umgekehrt läßt der Druckflüssigkeitsstrom durch die Leitung 62 den Betätiger 66 ausfahren und den Betätiger 64 einfahren, wobei die Leitung 6o als Rückleitung dient. Eine solche Beaufschlagung der Betätiger verschwenkt einen Rahmenteil des Fahrzeugs gegenüber dem anderen in der gewünschten Richtung und ruft entsprechend eine Lenkung in der ausgewählten Richtung hervor.
Wie dargestellt umfaßt die Lenkvorrichtung auch noch eine handbetätigte Notpumpe 68, die bei einem Ausfall der Pumpe Io oder irgendeines der Elemente in dem hydraulischen Kreis zwischen der Pumpe und der Lenkvorrichtung 22, die Lenkzylinder 64 und 66 betätigen kann.
Zwischen den Leitungen 14 und 28 ist für ein« noch zu erläuternden Zweck ein Überdruckventil yi eingeschaltet, während zwischen die Leitung 18 und die Leitung 28 über die Leitung 24 ein ähnliches überdruckventil 26 eingeschaltet ist.
Im Betrieb des Systems nach Fig. 1 gelangt, wenn die Pumpe Io in Betrieb ist, sei es im Leerlauf oder bei einer höheren Drehzahl, der angegebene konstante Hydraulikflüssigkeitsstrom aus dem Auslaß 12b des Hauptsteuerventils 12 über die Leitung 14 und die Bremsvorrichtung 16 zurück in den Behälter ^o. Wenn der Fahrer durch Betätigung des Pedals 44 die Bremsen anlegt, hängt
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die Stärke der Bremsbetätigung vom Betätigungsweg des Pedals und entsprechend vom Maß der Schließung des Ventils 4o ab. Auf diese Weise wird abhängig vom Fahrer ein veränderlicher Druck auf die Bremsen gegeben, der bis zu einem Maximaldruck reicht, der durch das Überdruckventil 32 festgelegt ist. Dieser Maximaldruck kann beispielsweise auf I4o AtU eingestellt sein. Bei 33 ist eine auf den Druck in der Leitung 14 und am Auslaß 12b ansprechende Verbindung zur Betätigung des Überdruckventils 32 angegeben.
Der gesamte Ausstoß der Pumpe Io gelangt in das Hauptsteuerventil 12 und wird mit Ausnahme der relativ geringen ausgeregelten und über den Auslaß 12b abgegebenen Menge durch den Bypassauslaß 12c aus dem Hauptsteuerventil 12 abgegeben. Unter normalen Betriebsbedingungen tritt der Strom aus dem Auslaß 12c in den Einlaß 2oa des Hauptsteuerventils 2o ein. In dem für ein typisches Fahrzeug mit der vorliegenden Erfindung angegebenen Beispiel wird durch den Auslaß 2ob eine geregelte Menge von etwa 45 Liter/min, (bzw.) unter bestimmten Bedingungen weniger) abgegeben, während der Rest der Flüssigkeit (falls vorhanden) der Pumpe Io aus dem Bypassauslaß 2oc abgeleitet wird und in den Behälter 3° zurückkehrt.
Der für den Betrieb der Lenkvorrichtung zur Verfügung stehende Druck wird durch das Überdruckventil 26 bestimmt, und dieses kann beispielsweise auf II5 Atü eingestellt sein. Wie dargestellt ist eine den Druck übertragende Verbindung zum überdruckventil 26 vorgesehen, um den Druck an dem geregelten Auslaß 2ob weiterzuleiten.
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Wenn weder die Bremsvorrichtung noch die Lenkvorrichtung im Betrieb sind, tritt der Strom aus der Pumpe Io durch beide Vorrichtungen mit geringem Widerstand und vernachlässigbarem Druckabfall hindurch, und es 1st demzufolge zum Betrieb der Pumpe Io unter diesen Umständen weniger Energie erforderlich, wie es für ein Open-Center-System typisch ist.
Wenn gelenkt wird, muß die Pumpe Io gegen einen Druck arbeiten, der ein Maximum von 115 AtU erreichen kann, und dafür 1st natürlich erheblich mehr Energie erforderlich. Ersichtlich hängt der in dem Lenkteil des Systems erreichte Druck von den Bedingungen ab, unter denen das Lenken stattfindet.
Beim Bremsen kann der Druck im Bremsteil des Systems I4o Atü erreichen. Dieser Druck liegt auch im Hauptsteuerventil 12 und in der Pumpe Io vor,und es steigt die zum Pumpen aller von der Pumpe geförderten Flüssigkeit erforderliche Energie entsprechend. In einer typisohen Situation ist der Druckabfall zwischen dem Einlaß 12a und dem geregelten Auslaß 12b 5 AtU; wenn daher der Druck bei 12 b l4o Atü beträgt, liegt er am Einlaß 12 a und in der Pumpe Io bei 145 AtU.
Es ist zu erkennen, daß das System der Fig. 1 eine Senkung des Energieverbrauchs ermöglicht, da mit Ausnahme der Bremsintervalle, während deren der Druck im Bremsteil des Systems Über 115 AtU ansteigt, die Pumpe Io bei Maximaldruck von 115 AtU arbeiten muß, welcher Zustand bei der Betätigung der Lenkvorrichtung eintritt. Nichtsdestoweniger ist der Maximaldruck von I4o Atü für die Bremsvorrichtung Im Bedarfsfall zur Verfügung.
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Das System der Fig. 2 stimmt mit dem der Fig. 1 mit Ausnahme der Bremsbetätigungsvorrichtung und dem daraus resultierenden Effekt auf den Maximaldruck am Auslaß 12b des HauptSteuerventils 12 überein. In Fig. 2 ist die Bremsbetätigungsvorrichtung mit 16a bezeichnet und umfaßt eine bekannte Ausführungsform einer kraftunterstützten oder Druckvervielfachervorrichtung, die mit 45 bzeichnet ist und mit dem sogenannten Hauptzylinder 47 verbunden ist und ihn betätigt. Die Vorrichtung 45 gehört dem Open-Center-Tyρ bzw. Durchflußtyp an und nimmt einen normalerweise konstanten Strom aus dem Auslaß 12b des HauptSteuerventils 12 auf, der in die Vorrichtung 45 über die Leitung 14 eintritt und über die Leitung 17 in den Behälter zurückgeleitet wird. Die Betätigung des Fußpedals 44 durch den Fahrer in Fig. 2 schließt in der Vorrichtung 45 eine Drosselstelle, wodurch im Effekt der zur Verfügung stehende Druck vervielfältigt und der Hauptbremszylinder 47 betätigt und die Bremsen 5o angelegt werden. In einem Reservoirteil des Hauptbremszylinders 47 befindet sich Druckflüssigkeit, und diese Druckflüssigkeit zusammen mit der Druckflüssigkeit in der Leitung 48 und in den Bremsen 5o bildet ein geschlossenes Untersystem, welches von der Druckflüssigkeit in dem übrigen kombinierten Brems- und Lenksystem getrennt ist. Die Anwesenheit eines solchen separaten geschlossenen Untersystems ändert jedoch den Charakter des Hauptsystems nicht, welches die Vorrichtung 45 als Open-Center-System umfaßt.
In dem System der Fig. 2 kann der zum Bremsen zur Verfügung stehende Maximaldruck wie in Fig. 1 I4o AtU betragen. Wegen des Druckvervielfachungseffekts der
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Vorrichtung 45 kann Jedoch der auf den Auslaß 12b des Hauptsteuerventils 12 zurückwirkende Maximaldruck in einem typischen Fall etwa 1/7 dieses Drukkes oder 2o Atü betragen. Das überdruckventil J2 In Flg. 2 würde daher auf 2o Atü eingestellt werden. Das überdruckventil 32 kann ersichtlich räumlloh auch in der Vorrichtung 45 angeordnet werden, fall· dies erwünscht ist.
Wenn in den Ansprüchen auf verschiedene Torbestlmmte Maximaldrücke für die Bremsvorrichtung und die hydraulische Lenkvorrichtung Bezug genommen wird, so können diese Maximalwerte wie In Fig. 1 oder 2 verschieden sein, obwohl es im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt, gleiche Maximalwerte zu haben.
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L e e r s e i t e

Claims (8)

  1. Patentansprüche.
    Kombiniertes hydraulisches Brems- und Lenksystem für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    a) eine hydraulische Pumpe (lo) auf dem Fahrzeug, die in einem normalen Betriebsbereich einen vorgegebenen Maximalausstoß aufweist;
    b) ein erstes Hauptsteuerventil (12) mit einem ersten Einlaß (12a), der den gesamten Ausstoß der Pumpe (lo) aufnimmt, und einem ersten geregelten Auslaß (12b), der im Normalbetrieb einen etwa konstanten Flüssigkeitsstrom abgibt, sowie einem ersten Bypassauslaß (12c);
    c) eine hydraulische Bremsvorrichtung (16) vom Open-Center-Typ auf dem Fahrzeug, der von dem ersten geregelten Auslaß (12b) über eine Leitung (14) Flüssigkeit zugeleitet wird;
    d) eine hydraulische Lenkvorrichtung (22) vom Open-Center-Typ auf dem Fahrzeug;
    e) ein zweites Hauptsteuerventil (2o) mit einem zweiten Einlaß (2oa), der über eine zweite Leitung (18) die Flüssigkeit aus dem ersten Bypassauslaß (12c) aufnimmt und einem zweiten geregelten Auslaß (2ob), der unter bestimmten Betriebsbedingungen einen etwa konstanten Flüssigkeitsstrom abgibt, sowie einem zweiten Bypassauslaß (2oc);
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    f) Mittel (21), die den Flüssigkeitsstrom des zweiten geregelten Auslasses (2ob) der Lenkvorrichtung (22) zuleiten;
    g) die Gesamtmenge des ersten und zweiten konstanten Flüssigkeitsstroms ist geringer als der vorgegebene maximale Ausstoß der Pumpe (lo), und es läßt der zweite Bypassauslaß (2oc) den Rest des Ausstoßes der Pumpe (lo) abströmen.
  2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Lenkvorrichtung (22) bei einem niedrigeren Druck arbeitet als der maximale Betriebsdruck der hydraulischen Bremsvorrichtung (16).
  3. 3· System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Lenkvorrichtung (22) bei einem höheren hydraulischen Druck arbeitet als der maximale hydraulische Druck, der in dem System durch die Betätigung der Bremsvorrichtung (16) erzeugt wird.
  4. 4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Überdruckventil (32) an den ersten geregelten Auslaß (12b) angeschlossen ist, um dessen Druck auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen, und daß ein zweites überdruckventil (36) an den zweiten geregelten Auslaß (2ob) angeschlossen ist, um dessen Druck auf einen geringeren als den vorbestimmten Wert zu begrenzen.
  5. 5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Behälter (3o), in den die Flüssigkeit aus der Bremsvorrichtung (16), die Flüssigkeit aus der Lenkvorrichtung (22) und die Restausstoßmenge der Pumpe(lo) abströmen.
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  6. 6. System nach Anspruch 5* gekennzeichnet durch eine Leitung (^l), die den Behälter (3o) mit dem Einlaß der Pumpe (lo) verbindet, um einen Flüssigkeitsumlauf in geschlossenem System zu schaffen.
  7. 7· System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (lo) einen Leerlaufzustand aufweist, in welchem der Flüssigkeitsausstoß und die Gesamtmenge der ersten und zweiten Flüssigkeitsströme der geregelten Auslässe (12b, 2ob) geringer als der vorbestimmte Wert sind, wobei der erste geregelte Auslaß (12b) seinen konstanten Flüssigkeitsstrom aufrechterhält, während der zweite geregelte Auslaß (2ob) weniger als den zweiten konstanten Flüssigkeitsstrom an die hydraulische Lenkvorrichtung (22) abgibt.
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DE19772741287 1976-10-06 1977-09-14 Hydraulisches brems- und lenksystem fuer ein fahrzeug Withdrawn DE2741287A1 (de)

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