DE2949253A1

DE2949253A1 - Doppelsteueranlage fuer gelaendegaengige fahrzeuge

Info

Publication number: DE2949253A1
Application number: DE19792949253
Authority: DE
Inventors: Earl Springdale Ark. Beck
Original assignee: Unit Rig and Equipment Co
Current assignee: Unit Rig and Equipment Co
Priority date: 1979-12-07
Filing date: 1979-12-07
Publication date: 1981-06-11
Also published as: AU524137B2; AU5395479A; FR2473454A1

Description

2949259

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Doppelsteueranlage für geländegängige Fahrzeuge gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Steueranlagen für große, geländegängige Fahrzeuge weisen im allgemeinen eine Hydrauliksteueranlage auf, die auf die Vorderräder einwirkt. Ein Fehler der Hydraulikpumpe oder ein Ausfall des die Pumpe treibenden Motors beeinflußt die Steuerung wesentlich, was zu gefährlichen Situationen führt. Die bekannten Hydrauliksteueranlagen erfordern zudem das gleichzeitige Laufen des Fahrzeugmotors. Wenn eine Hydraulikleitung oder ein Hydraulikanschluß bricht, dann führt dies zu einem Versagen der bekannten Hydrauliksteuerung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine ausfallsichere Steueranlage für Fahrzeuge zu schaffen, die auch bei der Beschädigung oder Zerstörung sonst wichtiger Elemente funktionsfähig bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Steueranlage mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen. Sie umfaßt somit eine Haupt- und eine HilfsSteuerung, wobei das Lenken des Fahrzeugs über zwei einstangige Steuerzylinder erfolgt, die zu beiden Steuerungen gehören und auf die Vorderräder des Fahrzeugs wirken.

130024/0442

2949Z53

Ein Steuerventil steuert die Strömung des Hydraulikfluids zu den Steuerzylindern. Die Fluidströmung vom Steuerventil zu den Steuerzylindern wird mit Hilfe von proportionalen Strömungsteilern gesteuert. Die proportionalen Strömungsteiler bilden zusammen mit zwei umschaltbaren Ablaßventilen eine integrierte Ventilanordnung.

Im Normalbetrieb wird Druckfluid von einer Hauptpumpe zum Steuerventil gefördert, wobei der Antrieb der Hauptpumpe vom Fahrzeugmotor erfolgt. Die Hauptpumpe saugt Fluid aus einem üblichen Tank an. Ein in gewissem Maße überschüssiger Hydraulikstrom wird mit Hilfe eines Vorrangströmungsteilers abgezweigt.

Fällt die von der Pumpe geförderte Fluidmenge unter einen vorgegebenen Wert ab, dann betätigt ein Strömungsschalter ein magnetgesteuertes Umschaltventil, das zwischen der Haupt- und der HilfsSteuerung umschaltet. Gleichzeitig wird eine Hilfspumpe angesteuert und von einem Motor elektrisch angetrieben. Druckfluid von der Hilfspumpe wird über das Umschaltventil zum Steuerventil gefördert und stellt damit die zur Steuerung erforderliche Hydraulikmenge zur Verfugung. Ein elektrischer Steuerschalter mit drei Stellungen und Federzentrierung weist einen HilfsSteuerhebel auf. Bei Betätigung des Steuerschalters wird ein Vierwegemagnetventil erregt und mittels eines Rückstellschalters in dem betätigten Zustand verriegelt.

130024/0442

Nach seiner Aktivierung leitet das Vierwegeventil unter Druck stehendes Hilfsfluid zu einem Hilfssteuerungs-Rückschlagventil, wobei das gesamte von der Hauptpumpe stammende Fluid zu einem Reservoire geleitet wird. Gleichzeitig wird das Umschaltventil abgehängt. Bei Betätigung des Vierwegeventils wird die unter Druck stehende Hilfsflüssigkeit zu einem Rückschlagventil mit HilfsSteuerung geleitet. Dieses Rückschlagventil läßt unter Druck stehendes Hydraulikfluid von einem Sammelbehälter an gegenüberliegende Enden der Steuerzylinder gelangen.

Ein Sammlerschalter wird vom Druck im Sammelbehälter angesteuert. Fällt der Druck unter einen vorgegebenen Wert ab, dann aktiviert der Sammlerschalter die Hilfspumpe zur Wie;deraufladung des Sammelbehälters, wodurch ein andauerndes Laufen der Hilfspumpe überflüssig ist.

Der Steuerschalter steuert außerdem den Betrieb eines Magnetventils, bei dessen Betätigung unter Hilfsdruck stehendes Fluid zu zwei Ablaßventilen geleitet wird. Diese Ablaßventile gehören zu den Steuerzylindern und lassen bei ihrer Betätigung Hydraulikfluid aus den jeweils gegenüberliegenden Enden ab. Der Steuerschalter bewirkt somit eine Fahrzeugsteuerung selbst dann, wenn das Steuerventil oder irgendeine damit verbundene und zu den Steuerzylindern führende Leitung vollständig abgetrennt ist.

130024/0442

Die Fluidausströmung aus den Zylindern bei Betätigung der Ablaßventile erfolgt über eine Anzahl von druckabgeglichenen Strömungssteuerventilen, die so bemessen, daß sie der Flächendifferenz zwischen gegenüberliegenden Enden jedes der Zylinder entsprechen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 ein Schemaschaltbild einer Doppelsteueranlage für geländegängige Fahrzeuge; und

Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines mit der Doppelsteueranlage ausgerüsteten Fahrzeugs.

Figur 1 zeigt ein Schemaschaltbild einer Doppelsteueranlage für geländegängige Fahrzeuge mit einem im Normalbetrieb arbeitenden Hauptsteuerkreis und mit einem im Notbetrieb einzusetzenden Hilfssteuerkreis. Ein in Figur 1 nicht dargestelltes Fahrzeug 10 wird über zwei Steuerzylinder 12 und 14 gesteuert. Die Zylinder sind übliche Zylinder mit jeweils einer Kolbenstange. Jeder der Steuerzylinder 12 bzw. 14 kann das Fahrzeug unabhängig vom vollständigen Ausfall des jeweils anderen Steuerzylinders steuern. Die Zylinder sind bekannte, für den Schwerbetrieb geeignete Bauteile, deren Durchmesser so bemessen ist, daß jeweils ein Zylinder das Fahrzeug im

130024/0442

Notfall allein zu steuern vermag.

Die Hydraulikströmung zu den Steuerzylindern wird über ein Steuerventil 16 gesteuert. Die in Figur 1 voll ausgezogenen Linien stellen die Strömung für die Hauptsteuerung dar. Demnach strömt also Fluid vom Steuerventil 16 zu den Steuerzylindern 12 und 14 und wird dabei mit Hilfe von Proportional Strömungsteilern 18 und 20 geregelt.

Die Proportionalströmungsteiler sowie zwei Umschalt-Ablaßventile 22 bzw. 24 bilden eine integrierte Ventilanordnung. Die Umschaltablaßventile 22 bzw. 24 dienen auch als Stoßdämpfer zur Verhinderung der Stoßübertragung auf die Steuerzylinder, beispielsweise wenn das Fahrzeug in eine Bodenrille fährt. Der Unterschied der durch die beiden Seiten der Proportionalströmungsteiler fließenden Strömungsmengen entspricht der Flächendifferenz zwischen dem toten Ende jedes Zylinders und dem die Kolbenstange aufweisenden Zylinderende.

Im Normalbetrieb wird nicht dargestelltes Hydraulikdruckfluid zum Steuerventil 16 von einer vom Fahrzeugmotor 28 angetriebenen Hauptpumpe 26 gefördert. Die Hauptpumpe 26 saugt das Hydraulikfluid aus einem üblichen Tank 30 an. Im Leerlauf fördert sie eine bestimmte erste Fördermenge und bei voller Motordrehzahl eine jeweils größere Förder-

130024/0442

menge Hydraulikfluid. Beispielsweise werden im Leerlauf 9,46 l/min, und bei voller Motordrehzahl 18,45 l/min, gefördert.

Wird mehr Hydraulikfluid als ein vorgegebener Wert gefördert, beispielsweise etwa 160 l/min., dann wird dieser Überschuß mittels eines Vorrangströmungsteilers 34 abgeleitet. Zwischen der Hauptpumpe 26 und dem Vorrangströmungsteiler 34 liegt ein Hochdruckfilter 36.

Sinkt die Fördermenge der Hauptpumpe 26 unter einen vorgegebenen Mindestwert, so wird ein Strömungsschalter 38 betätigt, der ein magnetgesteuertes Umschaltventil 40 ansteuert. Die Pumpenfördermenge kann aus verschiedenen Gründen unter diesen vorgegebenen Wert abfallen. Das Umschaltventil dient als Trennelement von Haupt- und Hilfskreis. Gleichzeitig wird eine Hilfspumpe 42 angesteuert und von einem Motor 44 elektrisch angetrieben. Die Hilfspumpe 42 fördert Hydraulikdruckfluid durch das magnetgesteuerte Umschaltventil 40 zum Steuerventil 16 und stellt damit die zur Steuerung des Fahrzeugs erforderliche Hydraulikfluidmenge zur Verfügung.

Ein Steuerschalter 46 weist einen HilfsSteuerhebel auf. Dieser Schalter ist vorzugsweise in dem in Figur 1 nicht dargestellten Führerhaus untergebracht. In einer Ausführung ist er ein Elektroschalter mit drei Stellungen und Feder-

130024/0U2

zentrierung. Durch Betätigung des Steuerschalters wird ein magnetgesteuertes Vierwegeventil 48 angesteuert, das durch einen Rückstellschalter 50 im betätigten Zustand verriegelt wird. Dieser Rückstellschalter ist ebenfalls vorzugsweise im Führerhaus untergebracht.

Bei Betätigung des Vierwegeventils 48 wird unter Druck stehendes Hilfsfluid zu einem hilfsventilgesteuerten Rückschlagventil 52 geleitet, das die gesamte Fluidströmung von der Hauptpumpe 26 zum Tank 30 lenkt. Gleichzeitig wird das magnetgesteuerte Umschaltventil 40 abgeschaltet. Durch Aktivierung des Vierwegeventils 48 wird außerdem Hilfsdruckfluid zu einem hilfsventilgesteuerten Rückschlagventil 54 gefördert. Dieses leitet Hydraulikdruckfluid von einem Sammelbehälter 56 zu den jeweils beiden Enden der Steuerzylinder 12 und 14. Auf diese Weise ist die Fahrzeugsteuerung im letzten vor der Betätigung des Steuerschalters 46 aufgetretenen Betriebszustand verriegelt.

Ein Sammlerschalter 58 spricht auf den Druck im Sammelbehälter 56 an. Fällt dieser unter einen vorgegebenen Wert ab, so steuert der Sammlerschalter 58 die Hilfspumpe 42 zur Wiederauffüllung des Sammelbehälters an. Dadurch wird ein ununterbrochenes Laufen der Hilfspumpe vermieden und ein Entladen der Fahrzeugbatterie verhindert. Es ist klar, daß dadurch der Sammelkreis immer für den plötzlichen Einsatz des Hilfskreiscs voll mit Druckfluid beladen bleibt.

130024/0442

■- 12 -

£949253

Der Steuerschalter 46 steuert außerdem den Betrieb eines Magnetventils 60. Wird das Magnetventil 60 aktiviert, dann wird Hilfsdruckfluid zu einem von zwei Ablaßventilen 62 bzw. 64 geleitet. Diese Ablaßventile sind den Steuerzylindern zugeordnet und lassen das Hydraulikfluid aus deren jeweils gegenüberliegenden Enden ab. Auf diese Weise wirkt der Steuerschalter 46 auf die Fahrzeugsteuerung selbst dann ein, wenn das Steuerventil 16 oder irgendeine von diesem zu den Steuerzylindern 12 oder 14 führende Leitung vollständig abgetrennt ist. Dies kann beispielsweise durch Bruch erfolgen. Die HilfsSteuerung ist eine unmodulierte Steuerung, die zum andauernden Steuern zu schwergängig wäre und daher nicht so genau und leicht wie die Hauptsteuerung arbeitet!

Das über die Ablaßventile 62 und 64 aus den Steuerzylindern ausströmende Hydraulikfluid strömt über eine Anzahl von druckabgeglichenen Regelventilen 66 ab, die in der Größe den Flächenunterschieden zwischen den Kolbenstangenenden und den freien Enden der Steuerzylinder 12 und 14 entsprechen.

Λ». i. ■' '■ ."i !·'■ tf : i . ■ 1 ■■■ ι f. ι r V/ ■('),'..·; !

An jedem Ende jedes Steuerzylinders 12 bzw. 14 ist ein Wechselventil 67 angeschlossen. Dieses bildet die Umschalteinrichtung für die Trennung von Haupt- und Hilfskreis. Die beiden Kreise sind an diesen Wechselventilen voneinander getrennt, da die Steuerzylinder 12 und 14 zu beiden Kreisen gehören'.

13Q024/0U2
ORtQINAL INSPECTED

Die Hilfssteuerung ist eine inverse oder druckbeaufschlagte Steuerung, die einmal aktiviert einen abgegelichenen Druck an beiden Zylindern aufrecht erhält. Außerdem sind die Steuerzylinder in einer Stellung flüssigkeitsverriegelt. Dies führt zu einem unbelasteten Reaktionskreis mit geschlossener Mitte.

Man erkennt also, daß die Steuerzylinder 12 und 14 sowoh] zum Hauptkreis als auch zum Hilfskreis gehören und daß jeder der beiden Kreise trotz Fehler oder Bruch eine Fahrzeugsteuerung aufrecht erhält.

Figur 2 zeigt ein übliches geländegängiges Fahrzeug 10, beispielsweise einen Lkw für Erdarbeiten, der in seinem Führerhaus 68 nicht nur die Hauptsteuerung, sondern auch den Steuerschalter 46 für die Hilfssteuerung aufweist. Üblicherweise wirken die Steuerzylinder 12 und 14 auf die Vorderräder 70 und 72, wenn diese bewegbar sind.

130024/0442

Claims

Doppelsteueranlage für geländegängige Fahrzeuge

Ansprüche

Doppelsteueranlage für geländegängige Fahrzeuge, gekennzeichnet durch eine Hauptsteuerung für Normalbetrieb und eine HilfsSteuerung für Notbetrieb, wobei letztere durch einen mit Druck betätigbaren Steuerschalter (46) mit zugehörigem Ventil (48) aktivierbar ist und ebenso wie die Hauptsteuerung auf zwei Steuerzylinder (12; 14) wirkt, wobei jeder der Steuerzylinder mit Hydraulikfluid betätigbar ist und über jeweils eine Kolbenstange bei Ausfall eines Steuerkreises allein zur Steuerung der Fahrzeugräder (70, 72) bei Ausfallen des jeweils anderen Steuerzylinders geeignet ist; durch einen Fahrzeugmotor; durch einen Hydraulikfluidtank (30); durch an die Steuerzylinder (12; 14) angeschlossene Wechselventile (67) zum Trennen des Hauptsteuerkreises vom Hilfssteuerkreis; durch eine vom Fahrzeugmotor angetriebt ne Hauptpumpe (26) zur Aufrechterhaltung eines vorgege-

130024/0442 ORiG/NAL JNSPECTED

benen Mindestfluiddruckes im Hauptsteuerkreis sowie durch Leitungen zur Zufuhr des Hydraulikfluids von den Wechselventilen (67) zu den Steuerzylindern (12; 14); durch einen Hochdruckfilter (36); durch eine den Hochdruckfilter (36) mit der Hauptpumpe (26) verbindenden Fluidleitung; durch einen Vorrangströmungsteiler (34) zur Ableitung von einen vorgegebenen Druckwert übersteigendem Uberschußfluid; durch eine den Hochdruckfilter (36) mit dem Vorrangströmungsteiler (34) verbindende Fluidleitung; durch ein Steuerventil (16) zur Steuerung der Fluidströmung; durch eine den Vorrangströmungsteiler (34) mit dem Steuerventil (16) verbindende Fluidleitung; durch eine integrierte Ventilanordnung (18; 20) zur Proportionalregelung der Fluidströmung zwischen den Steuerzylindern (12; 14); durch das Steuerventil (16) mit den integrierten Ventilanordnungen (18 - 24) verbindende Fluidleitungen; durch die integrierten Ventilanordnungen (18 - 24) mit den Wechselventilen (67) verbindende Verbindungsleitungen; durch eine im Hilfssteuerkreis liegende Hilfspumpe (42); durch einen von der Fahrzeugbatterie angetriebenen und zum Antrieb der Hilfspumpe (42) dienenden Elektromotor (44); durch Fluidleitungen für die Zuleitung von Druckfluid von der Hilfspumpe (42) über die Umschalt- und Ventileinrichtungen an die Wechselventile (67); durch einen Sammelbehälter (56); durch einen auf Druck ansprechenden Sammlerschalter (58) für die

130024/0442

Zufuhr von Fluid von der Hilfspumpe (42) zum Sammelbehälter (56); durch Einrichtungen zum Anlegen von gleichem Druck an beide Seiten jedes Steuerzylinders (12; 14) zu deren Festlegung in einem einzigen Betriebszustand; durch Regelventile (66) zum gesteuerten Ablassen von Fluid aus bestimmten Enden der Steuerzylinder (12; 14) zur Fahrzeugsteuerung; und durch einen von Hand betätigbaren Steuerschalter (46) zur Steuerung der Auslaßventile (62; 64).
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die integrierte Ventilanordnung zwei proportionale Strömungsteiler (18; 20) sowie eine Anzahl von umschaltbaren Auslaßventilen aufweist, wobei letztere derart angeordnet sind, daß die durch die proportionalen Strömungsteiler strömenden unterschiedlichen Fluidmengen der Flächendifferenz zwischen gegenüberliegenden Enden jedes Steuerzylinders (12 bzw. 14) entspricht.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auslösung des Betriebs des Hilfssteuerkreises ein Strömungsschalter (38) und ein magnetgesteuertes Umschaltventil (40) vorgesehen sind.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anlegen gleicher Drucke an beide Enden jedes Steuerzylinders (12; 14) ein magnetgesteuertes

130024/0442

Vierwegeventil (48), einen Rückstellschalter (50) zur Verriegelung des Vierwegeventils (48) im betätigten Zustand, ein Rückschlagventil mit HilfsSteuerung (52), eine das Vierwegeventil (48) mit dem Rückschlagventil (52) verbindende Fluidleitung sowie den Sammelbehälter (56) mit gegenüberliegenden Enden jedes Steuerzylinders (12; 14) verbindende Fluidleitungen aufweist.
5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Ablaßeinrichtung ein Magnetventil (60) an die Steuerzylinder (12; 14) angeschlossene Ablaßventile (62; 64) und eine Anzahl von druckabgeglichenen Regelventilen (66) umfaßt.

130024/0U2