DE2919712C2

DE2919712C2 - Vergleicher für den Regelkreis einer automatischen Lenkanlage

Info

Publication number: DE2919712C2
Application number: DE2919712A
Authority: DE
Inventors: Ing.(Grad.) Armin 7070 Schwaebisch Gmuend Lang
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-08-25
Filing date: 1979-05-16
Publication date: 1981-06-11
Also published as: FR2401053B1; FR2401053A1; DE2919712B1

Description

a) Das verstellbare Glied ist ein die Druckflüssigkeitskammer in zwei Druckräume unterteilendes Trennglied (26,26'); «'

b) hydraulische Leitungen (30a, 30b) führen von - den Druckräumen (28a, 2Bb) zu einer Rücklaufleitung (15);

c) in den hydraulischen Leitungen (30a, 3Oi^ sind Verstelldrosseln (32ä, 32fc>angeordnet, die mit »5 den Fühlern (5a, 5b) in mechanischer Antriebsverbindung stehen;

d) die mechanische Antriebsverbindung (38) zwischen den Lenkorganen (7) und dem elastischen Trennglied enthält eine Feder (40,40').

Z Vergleicher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Das Trennglied ist als Faltenbalg (26') ausgestaltet;

b) auf den Faltenbalg wirken in entgegengesetzter Richtung zwei Federn, nämlich eine Vorspannfeder(56) und eine Arbeitsfeder(40') ein;

c) die Arbeitsfeder dient als elastisches Glied im Zuge der Antriebsverbindung (38) und ist über eine von den Lenkorganen (7) verstellbare Hubkurve (62) steuerbar.

3. Vergleächer nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Die Vorspannfeder (56) ist eine Schraubendruckfeder;

b) die Arbeitsfeder (40') ist eine Biegeblattfeder, die über Stößel (60) betätigbar ist und

c) die Stößel stützen sich an Hubkurventeilen (62) in einer Betätigungskappe (42) ab, die gegenüber dem Gehäuse (13) des Vergleichers drehbar ist und

d) Gehäuse und Betätigungskappe des Vergleichers stehen je für sich mit dem Fahrzeugrahmen u.dgl. und einem Lenkorgan (7) in mechanischer Antriebsverbindung.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vergleicher nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus der DE-OS 27 38 328.4 ist bekannt die Ausgangssignale der Fühler in Form von Flüssigkeitsdrücken oder Volumenverschiebungen von Flüssigkeiten einem schwenkbar gelagerten Waagebalken bzw. Differentialhebel zuzuführen, der beide Ausgangssignale miteinander vergleicht Den Fühlern sind zur Erzeugung der Ausgangssignale aktive Geber zugeordnet, nämlich solche, die im Sinne einer Pumpe einen Druck oder eine Volumenverschiebung als Reaktion auf die Einwirkung der Leitlinie auf den Geber erzeugen. Konstruktionen derartiger Geber sind aufwendig. Wegen der vom Geber aufzubringenden Arbeit ist stets eine Mindestbetätigungskraft erforderlich, worunter die Feinfühligkeit leidet. Schließlich müssen die zu den Gebern führenden Leitungen jeweils sorgfältig entlüftet werden.

Aufgabe, Lösung

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Vergleicher geschaffen werden, bei dem die den Fühlern zugeordneten Geber einfachere Bauteile sein können, die darüber hinaus keine Arbeit im Sinne einer Pumpe zu leisten zu brauchen. Die Geber sollen auch dann einwandfrei arbeiten, wenn die zu ihnen führenden Leitungen nicht vollständig entlüftet sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Vergleicher der im Oberbegriff von Anspruch I genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale α» dieses Anspruchs gelöst. Anstelle non Gebern in Form von Pumpen werden nach der Erfindung Verstelldrosseln verwendet, die auf einen Flüssigkeitsstrom einwirken, der von Druckräumen des Vergleichers über die Verstelldrosseln zu einer Rücklaufleitung führt Zur

4^r> Betätigung der Verstelldrosseln ist nur eine vernachlässigbar kleine Arbeit erforderlich, die die Feinfühligkeit des Vergleichers nicht beeinträchtigt. Dadurch, daß im Betrieb ein Flüssigkeitsstrom von den Druckräumen des Vergleichers zu den Verstelldrosseln aufrechterhalten

w wird, ist eine sorgfältige Entlüftung der Leitungen nicht mehr erforderlich, da eventuelle Luftblasen im Betrieb von selbst aus den Leitungen hinausbefördert werden. Schließlich sind Verstelldrosseln als einfache und billige Bauteile zu fertigen.

Vi

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Prinzipdarstellung und eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Zeichnungen erläutert

F i g. 1 ist eine Prinzipdarstellung des Vergleichers und von Teilen des Fahrzeugs und der Leitlinien,

F i g. 2 ist ein Axialschnitt durch den Vergleicher,

Fig.3 zeigt den Vergleicher teilweise in Seitenansieht, teilweise im Schnitt unter einem rechten Winkel zur Schnittebene in F i g. 2 betrachtet.

Fig.4 ist ein waagerechter Schnitt nach Linie IV-IV in F i g. 2.

Prinzip 4er Erfindung

Fig. I zeigt die abzutastenden Leitlinien 1, zum Beispiel in Form von Reihen von Stengeln von Maispflanzen. Mit 3 sind Führungsteile des Erntefahr- ί zeugs bezeichnet. Das Fahrzeug hat zwei Fühler 5a und 56, die gemeinsam eine der Leitlinien abtasten. Als gelenkter Fahrzeugteil oder Lenkorgan 7 ist ein Rad dargestellt. Das Fahrzeug hat einen Lenkmotor 9 und ein diesen ansteuerndes Lenkventil 11, wie es zum κι Beispiel aus der DE-OS 27 29 766, dort F i g. 5, bekannt ist Es ist hier nur schematisch dargestellt. Der Vergleicher selbst ist in einem Gehäuse 13 untergebracht.

Das Steuerventil 11 wird aus einem Flüssigkeitstank ii 15 von einer Hochdruckpampe 17 gespeist Es ist durch Leitungen 19a und 196 mit dem Lenkmotor 9 verbunden, durch eine Leitung 20 mit dem Tank 15. Im Betrieb fließen durch das Steuerventil 11 und durch Steuerleitungen 22a und 226 Steuerströme in der Größenordnung von 0,5 l/min in Richtung auf den mit 24 bezeichneten Vergleichen

Abweichend vom Stand der Technik ist der Vergleicher weder mit einem Waagebalken noch mit einem Differentialhebel ausgestattet, sondern mit einer Membran 26, die eine Druckkammer des Gehäuses 13 flüssigkeitsdicht in zwei Druckräume 28a und 286 unterteilt Im Gehäuse 13 sind zwei Hubventile vorgesehen, deren hier als Kugeln dargestellte Ventilkörper 34a und 34b beiderseits der Membran 26 angeordnet sind und mit Ventilsitzen 36a und 366 zusammenwirken. Die Steuerleitungen 22a und 226 führen zu diesen Ventilsitzen.

Die Steuerleitung 22a ist mit dem Druckraum 28a verbunden. i^r>

Dieser steht durch eine weitere Steuerleitung 30a mit dem Tank 15 in Verbindung. In die Steuerleitung 30a ist eine Verstelldrossel 32a eingeschaltet, die vom Fühler 5a her betätigt wird. Sie drosselt den vom Steuerventil 11 und dem Druckraum 28a herkommenden Flüssigkeitsstrom mit zunehmendem Ausschlag des Fühlers 5a und erhöht damit entsprechend den Druck im Druckraum 28a. Entsprechendes gilt für die rechts in F i g. 1 dargestellten Steuerleitungen und Teile, die alle mit dem Index b bezeichnet sind.

Die Membran 26 ist außer durch die Drücke in den Druckräumen 28a und 286 noch über eine mechanische Verbindung 38 mit dem Lenkorgan 7 oder statt dessen mit einem bewegten Teil des Lenkmotors 9 verstellbar. Die Betätigungskraft ist durch die Zwischenschaltung w einer Feder 40 abhängig von der Stellung des Lenkorgans 7.

Prinzipielle Funktion

In der gezeichneten Neutralstellung fließt durch die ■>·> Steuerleitungen 22a und 22b vom Lenkventil 11 her ein Steuerstrom durch die geöffneten Ventilsitze 36a und 366 in die Druckräume 2Sa und 286. Von dort fließt der Steuerstrom durch die Steuerleitungert JIOd und 306 und die Verstelldrosseln 32a und 326 zum Tank 15 zurück. In w) der Neutralstellung sind die beiden Verstelldrosseln gleich weit geöffnet, die Feder 40 und die Membran 26 sind kräftefrei, und in den Steuerleitungen 22a und 226 herrschen gleiche Drücke. Durch die Regelungsmechanik des Steuerventils 11 werden diese Drücke durch die ^, Leitungen 19a und '96 auf den Lenkmotor 9 übertragen, der dadurch ebenfalls kräftefrei ist.

Wird das Lenkorgan J beispielsweise im Sinne einer

Rechtskurve ausgelenkt und dadurch die Feder 40 gedehnt, ohne daß die Fühler 5a ader 5b betätigt werden, d, h. ohne daß sich beiderseits der Membran 26 ein Differenzdruck aufbauen kann, so wird der Ventilkörper 34a entsprechend der Auslenkung der Membran gegen den Sitz 36a gedrückt, in der Steuerleitung 22a ein Druck aufgebaut, der über das Lenkventil 11 auf die Leitung 19a übertragen wird und den Lenkmotor 9 entgegen der Auslenkung des Lenkorgans 7 betätigt Hiermit tritt die gewünschte Stabilisierung ein. Entsprechendes gilt für eine Auslenkung in entgegengesetzter Richtung.

Verharrt dagegen das Lenkorgan 7 in der gezeichneten Geradeausfahrtstellung und wird beispielsweise der Fühler 5a in F i g. 1 nach links geschwenkt, verengt sich der Querschnitt der Verstelldrossel 312a, und in dem Druckraum 28a baut sich ein Druck auf, der die Membran 26 nach rechts bewegt. Dadurch wird der Ventilkörper 346 gegen den Sitz 366 gedrückt, und in der Steue! leitung 226 baut sich ein Druck auf, der über das Lenkventil 11 den Lenkmotor 3 im Sinne einer Rechtskurve verstellt Hierdurch wini die Feder 40 gedehnt und es tritt der oben beschriebene stabilisierende Rückwirkungsmechanismus in Funktion.

Ausführungsbeispiel

Fig.2 bis 4 zeigen den konstruktiven Aufbau des Vergleichers 24. Alle übrigen Teile der Prinzipdarstellung nach Fig. 1 sind an sich bekannt Als Verstelldrosseln 32a und 326 können Drehschiebeirventile verwendet werden oder Düse-Nadel-Systeme oder Düse-Prallplatten-Systeme.

Der Vergleicher 24 hat ein Gehäuse 13 mit einer Betätigungskappe 42, die am Gehäuse durch einen Haltering 44 drehbar befestigt und durch eine Dichtung 46 gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist Das Gehäuse 13 kann ortsfest, zum Beispiel am Fahrzeugrahmen angebracht sein, während die Betätigungskappe 42 drehfest an einem drehbaren Teil des Lenfyorgans angebracht sein kann, zum Beispiel an einem Lenkhebel 48(Fig.l).

im Gehäuse 13 ist ein Faltenbalg 26' angeordnet der die Dmckflüssigkeitskammer in den inneren Druckraum 28a und den äußeren Druckraum 286 trennt Der innere Druckraum 28a ist mit einem Anschluß 50a, der äußere Druckraum 286 mit einem Anschluß 506 (Fig.3) verbunden. Das Gehäuse 13 hat insgesamt vier Anschlüsse. Die beiden verbleibenden Anschlüsse, nämlich 52a und 526 führen zu den beiden Ventilsitzen. So führt der Anschluß 526 durch einem abgewinkelten Kanal 58 zum Ventilsitz 366 für den Ventilkörper 346. Der Anschluß 52a (F i g. 3) führt zum Ventilsitz 36a für den Ventilkörper 34a. Die beiden als Kugeln ausgestaltete.', Ventilkörper werden durch ein Druckstück 54 betätigt, das mit dem Faltenbalg 26' druckdicht verbunden ist.

Zur mechanischen Betätigung der als Faltenbalg 26' ausgestalteten Membran dienen zwei Federn, die beide auf das Druckstück 54 einwirken. Unterhalb des Druckstückes ist eine Schraubendruckfcder angeordnet, die sich am Gehäuse 13 abstützt und all Vorspannfeder 56 dient. Oberhalb des Druckstückes 54 ist eine Arbeitsfeder 40' vorgesehen, die als dreieckige Biegeblattfeder (Fig.4) ausgestaltet ist. Die drei Enden der Feder stützen sich über drei Stößel 60, die im Gehäuse 13 lotrecht verschiebbar gelagert sind, an der Betätigungskappe 42 ab, und zwar an Hubkurven 62, die in die ebene Innenfläche der Betätigungskappe eingearbeitet

sind. Alle drei Hubkurven haben gleiche Form. Bei einer Drehbewegung der Betätigungskappe 42 bewegen sie die Stößel 60 in axialer Richtung.

Die Vorspannfeder 56 erhält eine möglichst geringe Federsleife.

Funktion

Die prinzipielle Funktion wurde oben bereits beschrieben. Es genügt hier daher eine Beschreibung der Funktion des Ausführungsbeispiels des Vergleicfters.

In Neutralstellung der Betätigungskappe 42 sind die Vorspannfeder 56 und die Arbeitsfeder 40' so gegeneinander verspannt, daß die Ventilkörper 34,7 und 346 von ihren Ventilsitzen 36;i und 366 gleich weit entfernt sind. Bei einer Drehbewegung der Betätigungskappe wird dieser Gleichgewichtszustand gestört. Zum Beispiel werden die Stößel 60 nach oben bewegt, und dadurch dip ArhpiKfrrlrr 40' pntlastpt jnfr>JDpdcssen überwiegt die Kraft der Vorspannfeder, wodurch der Ventilkörper 346 mehr gegen seinen Ventilsitz gedrückt wird. Das Umgekehrte gilt für Drehung der Betäti- ^ungskappe im Gegensinne und eine Verstärkung der Kraft der Arbeitsfeder 40', wodurch der Ventilkörper 34a gegen dessen Sitz gedrückt wird.

Als F.rgebnis der Beeinflussungen durch die Fühler 5;i und/oder 56und das l.enkorgan 7 bildet der Vcrgleicher eine DiffercnzgröOe, die sich als Druckdifferenz in den Steuerleitungen 22;) und 226 auswirkt und das Lenkventil H beeinflußt.

Vorteile des Ausführungsbeispiels

Durch die Verwendung einer Hubkurve (d. h. der drei einander gleichenden Hubkurven) ist eine beliebige

in Übertragungsfunktion zwischen Drehwinkel und Steuerdruck darstellbar, die es gestattet, beispielsweise die stabilisierende Wirkung im Gcradcausfahrbcrcich zu erhöhen oder den Rinschlagwinkcl auf einen bestimmten Wert zu begrenzen.

ι. Die Betätigung der Arbeitsfeder 40' vom l.enkorgan her ist zwar mit Reibung behaftet, nämlich durch Drehung der Betätigungskappe 42 am Gehäuse 13. Reibung der Hubkurven 62 an den Stößeln 60 und Verschiebung der Stößel selbst. Dies ist aber unschäd-

.'Ii lieh, da diese Reibungskräfte im Kraftfluß vor der Arbeitsfeder 40' auftreten. Diese Reibungskräfte werden über den l.cnkhebel 48 vom Lenkmotor 9 aufgebracht und fallen daher nicht ins Gewicht. Dagegen sind der Faltenbalg 26' und die Vorspannfeder

;. 56 als reibungsfreie Organe anzusehen. Infolgedessen arbeitet die Regelungsmcchanik des Vergleichen praktisch hystcresefrei.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

J, Vergleicher für den Regelkreis der automatischen Lenkanlage eines Fahrzeuges, i das mit zwei Fühlern ausgerüstet ist, die zwei zueinander parallele oder gemeinsam eine Leitlinie abtasten, wobei der Vergleicher als Eingangsgröße für den Regler die Differenz aus drei Größen bildet, nämlich den beiden Ausgangssignalen der Fühler, ι α die Funktionen der Abstände von der oder den Leitlinien und einer aus der Lenkung des Fahrzeugs rückgeführten Hilfsregelgröße sind, der Vergleicher über zwei hydraulische Leitungen mit den Fühlern in Verbindung steht und durch deren Ausgangsgrößen u in Form von Drücken beeinflußbar ist,
der Vergleicher in einer Druckflüssigkeitskammer ein durch die Drücke verstellbares Glied hat, das auf die Verschlußteile zweier Hubventile einwirkt und in Flüssigkeitsströmen, die durch die Kammer führen, m den das QHferenzsignal darstellenden Flüssigkeitsdruck steuert und wobei

das verstellbare Glied mit einem Lenkorgan (d. h. gelenkten Fahrzeugteil) in mechanischer Antriebsverbindung steht, nach Patent 27 38 328.4, ge- kennzeichnet durch folgende Merkmale: