DE3246137C2

DE3246137C2 - Hydrostatische Lenkeinrichtung

Info

Publication number: DE3246137C2
Application number: DE3246137A
Authority: DE
Inventors: Johannes Vagn Sonderborg Baatrup; Harry Emil Nordborg Pedersen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1982-12-14
Filing date: 1982-12-14
Publication date: 1985-02-14
Also published as: IT8368307A0; JPS59192672A; DK564183D0; JPH0351618B2; DK154692C; DK154692B; CA1203487A; IT1160141B; US4558759A; DK564183A; DE3246137A1

Abstract

Bei einer hydrostatischen Lenkeinrichtung wird der Lenkmotor (6) von einem Lenkventil (4) gesteuert. Wenn Endlagenfühler (27, 28) ansprechen, werden Arbeitselemente aktiviert, die eine Druckbeaufschlagung des Lenkmotors (6) unterbinden. Diese Arbeitselemente werden durch eine das Lenkhandrad (19) mechanisch gegen Weiterdrehen arretierende Sperrvorrichtung (24) gebildet. Infolgedessen geht das Lenkventil (4) beim Ansprechen eines Endlagenfühlers in seine Neutralstellung (a), wodurch eine weitere Verstellung des Lenkmotors (6) unterbunden ist.

Description

Stillstand. Es ist daher nicht mehr möglich, daß sich die zu lenkenden Teile unter dem Einfluß der Trägheit weiterbewegen und dabei Flüssigkeit vom Lenkmotor über das noch geöffnete Lenkventil zum Behälter verdrängt wird. Es ergibt sich eine hohe Sicherheit dagegen, daß die zu lenkenden Teile gegen den mechanischen Anschlag prallen. Dadurch, daß die Lenkspindel in der Endlage mechanisch festgehalten wird, besteht auch keine Gefahr, daß sie, wenn auch unter Aufwendung größerer Kräfte, weiter gedreht wird und dabei durch Verdrängung von I ,eckflüssigkeit ihre Nullage gegenüber der Geradeaus-Stellung des Lenkmotors verändert

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Sperrvorrichtung eine in beiden Drehrichtungen der Lenkspindel wirkende Reibungsbremse auf, die von jedem der Enlagenfühler aktivierbar ist. Sobald der Fühler anspricht, wird die Lenkspindel durch Reibung arretiert.

Bei einer anderen empfehlenswerten Ausführung weist die Sperrvorrichtung zwei ineinander entgegengesetzten Drehrichtungen der Lenkspindel wirkende Klinkenradsperren auf, die je von einem der Endlagenfühler aktivierbar sind. Die Klinkenradsperren verhindern lediglich ein Weiterdrehen der Lenkspindel in Richtung auf die Endlage, beeinträchtigen aber eine Drehung in entgegengesetzter Richtung überhaupt nicht.

Hierbei können die Klinkenräder über eine Reibungskupplung mit der Lenkspindel verbunden sein. Dies erlaubt es, die Klinkenradsperren klein auszuführen, da man die Reibungskupplung so auslegen kann, daß sie anspricht, wenn an der Lenkspindel ein solches Drehmoment angreift, daß die Klinken zerstört werden wurden. Beispielsweise kann die Reibungskupplung auf ein Drehmoment von etwa 49 Nm bis 59 Nm bis eingestellt sein. Sie kann rein mechanisch, aber auch pneumatisch oder hydraulisch wirken.

Die Sperrvorrichtung kann durch mindestens einen Elektromagneten betätigbar sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Sperrvorrichtung einen pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren Druckkolben, der durch eine Rückstellkraft belastet ist, aufweist. Beide Arten führen zu sehr einfach aufgebauten, wenig störanfälligen Konstruktionen.

Mit besonderem Vorteil sind die Endlagenfühler durch in einem Zylinder verschiebbare Plunger gebildet und ihr Zylinder ist unmittelbar mit dem Druckraum des zugehörigen Druckkolbens verbunden. Die vom Lenkmotor auf den Plunger ausgeübte Kraft betätigt unmittelbar die Sperrvorrichtung.

Hierbei empfiehlt es sich, daß der Plunger einen kleineren Durchmesser hat als der Druckkolben. Der Plunger muß daher einen bestimmten Weg zurücklegen, ehe auf den Druckkolben eine volle Betätigungskraft wirkt. Dies führt zu einem sanften Abbremsen der ζί lenkenden Teile in der Endlage.

Günstig ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Plunger-Zylinder über eine Drossel an die Rücklaufleitung des Lenkmotors angeschlossen sind und die Rücklaufleitung stromabwärts der Anschlußstelle ein Druckventil aufweist, dessen Druckeinstellung geringer ist als der Ansprechdruck des Druckkolbens. Auf diese Weise erhält der Druckkolben jeweils nur einen Bremsimpuls, der dann abklingt, so daß die Lenkspindel leicht zurückgedreht werden kann. Außerdem wird der Plunger automatisch zurückgestellt, wenn der Lenkmotor erneut betätigt wird.

Die Erfindung wird nachstellend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der hydrostatischen Lenkeinrichtung,

F i g. 2 eine Sperrvorrichtung mit Klinkenradsperre und

F i g. 3 eine Sperrvorrichtung mit Reibungsbremse. Gemäß F i g. 1 fördert eine Pumpe 1 Druckflüssigkeit aus einem Behälter 2 über eine Pumpenleitung 3 zu

to einem Lenkventil 4, das eine Neutralstellung a und zwei Arbeitsstellungen b und c einnehmen kann. In der Neutralstellung a ist die Pumpenleitung 3 über eine Behälterleitung 5 mit dem Behälter 2 verbunden. In den Arbeitsstellungen sind die Pumpe 1 und der Behälter 2 mit einem Lenkmotor 6 über Motorleitungen 7 bzw. 8 verbunden. Diese Motorleitungen stehen über zwei Nachsaugventile 9 und 10 sowie über zwei Überdruckventile 11 und 12 mit der Behälterleitung 5 in Verbindung. Der Lenkmotor 6 weist einen Kolben 13 und eine damit verbundene Stange 14 auf, an deren Enden 15 bzw. 16 die zu lenkenden Teile, beispielsweise ein Lenkgestänge, angebracht sein können.

Das Lenkventil 4 steht unter dem Einfluß zweier Neutralstellungsfedern 17 und 18. Es kann mit Hilfe eines Lenkhandrades 19 aus der Neutralstellung richtungsabhängig in eine der Arbeitsstellungen b oder c gebracht werden. Dabei wird in die Druckflüssigkeitszuleilung zum Lenkmotor 6 eine Meßvorrichtung 20 in der Form eines hydraulischen Motors geschaltet. Sein Ausgang 21 ist ebenso wie die Lenkspindel 22 mit einer Vergleichseinrichtung 23 derart verbunden, daß die vom Motor 20 gemessene Durchflußmenge eine Rückstellung der vom Lenkhandrad 19 bewirkten Ventilbewegung verursacht. In der Neutralstellung a sind sowohl die Motorleitungen 7 und 8 als auch die beiden Seiten des Meßmotors 20 abgesperrt.

An der Lenkspindel 22 greift eine Sperrvorrichtung 24 an. Diese ist über zwei Signalleitungen 25 und 26 mit je einem Endlagenfühler 27 bzw. 28 verbunden, der in Abhängigkeit von der Annäherung eines Steliungsmelders 29 bzw. 30 ein Signal zur Betätigung der Sperrvorrichtung 24 abgibt. Bevor daher der Kolben 13 an den Stirnseiten des Zylinders 31 anschlagen kann, wird ein Signal an die Sperrvorrichtung 24 abgegeben. Hierdurch wird das Lenkhandrad 19 arretiert. Unter dom Einfluß des Meßmotors 20 und der Neutralstellungsfedern 17 bzw. 18 geht daher das Lenkventil 4 in die Neutralstellung a, in der die beiden Motorleitungen 7 und 8 abgesperrt sind. Infolgedessen bleibt die Kolbenstange 14 in der so gemeldeten Endlage stehen. Ein Nachlauf ist nicht möglich. Wenn wegen der Trägheit des Lenksystems hohe Druckspitzen in einer Motorleitung auftreten, können diese Spitzen über eines der Überdruckventile 11 bzw. 12 ab gebaut werden. Die Menge der hierbei in den Behälter 2 abfließenden Flüssigkeit ist so gering, daß die Anhaltefunktion der Sperrvorrichtung praktisch nicht beeinträchtigt wird. Da die Lenkspindel arretiert ist, kann sie auch nicht versehentlich weiter gedreht werden.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 sei angenommen, daß der Lenkmotor 6 auf ein Fahrzeug 32 mit Knicklenkung einwirkt. Es sind daher zwei Gestellteile 33 und 34 über ein Gelenk 35 miteinander verbunden. Jedes Gestellteil trägt wenigstens ein Paar Räder 36 bzw. 37. In diesem Fall bestehen die Endlagenfiihlcr aus Mikroschaltern 38 und 39 am Gestellten 34. Sie können durch Stellungsmelder 40 bzw. 41 am Gestellteil 33 betätigt werden.

Die Sperrvorrichtung 42 weist eine Außenbuchse 43 auf, die unter Zwischenschaltung einer eine Reibungskupplung 44 bildenden Wellenfeder auf die Lenkspindel 45 aufgesetzt ist. Die Außenbuchse weist zwei Klinkenräder 46 und 47 auf. Die Ziähne 48 des Klinkenrades 46 haben entgegengesetzte Neigung wie die Zähne 49 des Klinkenrades 47. Jedem Klinkenrad ist ein Elektromagnet 50 bzw. 51 zugeordnet. Der Elektromagnet 50 weist eine Erregerspule 52 und einen Anker 53 auf, der durch eine Rückstellfeder 54 belastet ist und eine Klinke 55 in das Klinkenrad 46 zu schieben vermag. Der Elektromagnet 51 weist eine Erregerspule 56 und einen Anker 57 auf, der durch eine Rückstellfeder 58 belastet ist und eine Klinke 59 in das Klinkenrad 47 zu schieben vermag. Die Elektromagnete sind mit je einem der Mikroschalter 38 bzw. 39 und einer gemeinsamen Spannungsquelle 60 in Reihe geschaltet.

Wenn der Stellungsmelder 40 den Mikroschalter 38 schließt, wird der Elektromagnet 51 erregt. Die Klinke 59 arretiert durch Eingriff in das Klinkenrad 47 die Lenkspindel 45 gegen Weiterdrehen in der zuletzt vorherrschenden Drehrichtung. Infolgedessen schließt das Lenkventil. Ein Weiterdrehen ist nicht möglich. Ein Zurückdrehen der Lenkspindel 45 erfordert dagegen keine großen Kräfte. In der anderen Endlage, wenn der Stellungsmelder 41 den Mikroschalter 39 schließt, spricht der Elektromagnet 50 an und die Klinke 55 greift in das Klinkenrad 46. Wenn auf die Lenkspindel 45 sehr große Kräfte ausgeübt werden, die die Klinken 55 bzw. 59 beschädigen könnten, spricht die Reibungskupplung 44 an, so daß eine Beschädigung auch bei schwach ausgelegter Sperrvorrichtung 42 nicht möglich ist.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist ein Knickfahrzeug 62 mit zwei Gestellteilen 63 und 64 angedeutet, die über ein Gelenk 65 miteinander verbunden sind. Als Endlagenfühler 66 dient ein Plunger-Zylinder, dessen Plunger 67 mit der Stirnwand 68 des Gestellteils 63 in Berührung kommen und dadurch in seinem Zylinder 69 verschoben werden kann. Der Endlagenfühler 70 ist ebenfalls ein Plunger-Zylinder, dessen Plunger 71 mit der Stirnwand 72 des Gestellteils 63 zusammenwirken und dadurch in seinem Zylinder 73 verschoben werden kann. Die beiden Zylinder sind über eine Leitung 74 einerseits mit einem Druckraum 75 in einer Sperrvorrichtung 76 und andererseits über eine Drossel 77 mit der Rücklaufleitung 5 an einer Stelle verbunden, die durch ein Druckhalteventil 78 vom Behälter 2 getrennt ist.

In der Sperrvorrichtung 76 weist die Lenkspindel 79, auf deren Kopf 80 das Lenkhandrad aufgesetzt werden kann, einen Bremsring 81 auf, der mittels einer Paßfeder 82 drehfest an der Lenkspindel 79 angebracht ist im Gehäuse 83 befindet sich eine zylindrische Bohrung, in der ein Brems-Druckkolben 85, der mit einem Dichtring 86 versehen ist, verschiebbar ist Eine ringförmige WeI-lenfeder 87 wirkt dem Druck im Druckraum 75 entgegen.

Wenn der Plunger 67 oder 71 betätigt wird, entsteht im Druckraum 75 ein erhöhter Druck, durch den der Brems-Druckkolben 85 gegen den Bremsring 81 gedrückt wird. Infolgedessen läßt sich die Lenkspindel 79 nicht mehr drehen und das Lenkventil 6 sperrt die Motorleitungen ab. Der Druck wird jedoch über die Drossel 77 zum Tank hin abgebaut, so daß das Lenkhandrad anschließend wieder in entgegengesetzter Richtung gedreht werden kann.

Die Klinken 55 und 59 können auch pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden.

Die Sperrvorrichtung kann auch an einer anderen Stelle angreifen, beispielsweise an einer Welle, die über Zahnräder mit der Lenkspindel verbunden ist. Die Lenkeinrichtung kann Reaktionseinrichtungen aufweisen oder nicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrostatische Lenkeinrichtung mit einem Lenkmotor, einem diesen steuernden Lenkventil, das in Abhängigkeit von der Drehung einer Lenkspindel und einer von der den Lenkmotor beaufschlagenden Flüssigkeit durchströmten Meßvorrichtung gegen die Kraft von Neutralstellungsfedern verstellbar ist, in seinen beiden Arbeitsstellungen die zum Lenkmotor führenden Motorleitungen richtungsabhängig mit einer Druckflüssigkeitsquelle bzw. einem Behälter verbindet und in seiner Neutraisteilung diese Motorleitungen hiervon trennt, und mit Endlagenfühlern sowie Arbeitselementen, die bei deren Ansprechen betätigt werden und eine Druckbeaufschlagung des Lenkmotors unterbinden, dadurch gekennzeichnet, daß djrch die Arbeitselemente Sperrelemente einer Sperrvorrichtung (24; 42; 76) gegen die Lenkspindel (22; 45; 79) oder eine mit dieser durch Zahnräder auf Drehmitnahme verbundene-Welle vorgeschoben werden, die ein Weiterdrehen der Lenkspindel behindern.

2. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung (76) eine in beiden Drehrichtungen der Lenkspindel (79) wirkende Reibungsbremse (81,85) aufweist, die von jedem der Endlagenfühler (66, 70) aktivierbar ist.

3. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung (42) zwei in einander entgegengesetzten Drehrichtungen der Lenkspindel (45) wirkende Klinkenradsperren (46, 55; 47, 59) aufweist, die je von einem der Endlagenfühler (38,39) aktivierbar sind.

4. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klinkenräder (46, 47) über eine Reibungskupplung (44) mit der Lenkspindel (45) verbunden sind.

5. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung (42) durch mindestens einen Elektromagneten (50,51) betätigbar ist.

6. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung (76) einen pneumatischen oder hydraulisch betätigbaren Druckkolben (85), der durch eine Rückstellkraft (78) belastet ist, aufweist.

7. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Endlagerfühler (66, 70) durch in einem Zylinder (69, 73) verschiebbare Plunger (67, 71) gebildet sind und ihr Zylinder unmittelbar mit dem Druckraum (75) des zugehörigen Druckkolbens (85) verbunden ist.

8. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Plunger (67, 71) einen kleineren Durchmesser hat als der Druckkolben (85).

9. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Plunger-Zylinder (69, 73) über eine Drossel (77) an die Rücklaufleitung (5) des Lenkmotors (6) angeschlossen sind und die Rücklaufleitung stromabwärts der Anschlußstelle ein Druckhalteventil (78) aufweist, dessen Druckeinstellung geringer ist als der Ansprechuruck des Druckkolbens (85).

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Lenkeinrichtung mit einem Lenkmotor, einem diesen steuernden Lenkventil, das in Abhängigkeit von der Drehung einer Lenkspindel und einer von der den Lenkmotor beaufschlagenden Flüssigkeit durchströmten Meßvorrichtung gegen die Kraft von Neutralstellungsfedern verstellbar ist, in seinen beiden Arbeitsstellungen die zum Lenkmotor führenden Motorleitungen richtungsabhängig mit einer Druckflüssigkeitsquelle bzw.

ίο einem Behälter verbindet und in seiner Neutralstellung diese Motorleitungen hiervon trennt und mit Endlagenfühlern sowie Arbeitselementen, die bei deren Ansprechen betätigt werden und eine Druckbeaufschlagung des Lenkmotors unterbinden.

Bei einer bekannten hydrostatischen Lenkeinrichtung dieser Art (DE-OS 25 00 137) sind zwei Näherungsfühler vorgesehen, die ansprechen, wenn die zu lenkenden Teile sich einem mechanischen Anschlag nähern. Das Fühlersignal wird verstärkt und aktiviert ein Arbeitselement in der Form eines Magnetventils, das die Druckflüssigkeitsquelle unmittelbar mit dem Behälter verbindet

Damit soll das Ziel erreicht werden, daß der Lenkmotor zum Stillstand kommt.

In der Praxis hat es sich aber gezeigt, daß oftmals trotz Unterbindung der Druckbeaufschlagung des Lenkmotors doch noch ein mechanisch hartes Auftreffen der zu lenkenden Teile auf den Anschlag erfolgt. Außerdem verschob sich häufig die N ullage der Lenkspindel, die beispielsweise an der Lage eines Lenkradknopfes erkennbar ist, gegenüber der Geradeaus-Stellungdes Lenkmotors.

Ferner ist eine hydraulische Lenksteuerung für einen Gelenk-Schaufellader bekannt (DE-OS 1755 541), bei dem sich die Lenkspindel auf dem einen und das Lenkventil auf dem anderen der beiden gelenkig miteinander verbundenen Fahrzeugteile befindet. Ein Gestänge zwischen Lenkspindel und Lenkventil besitzt einen doppelarmigen Hebel, dessen Drehachse gleichachsig mit dem Gelenk zwischen den beiden Fahrzeugteilen ist. Wird die Lenkspindel in die Nähe einer der Volleinschlagstellungen der Lenkung gedreht, kommt ein durch aie Lenkspindel bewegter Hebel des Gestänges jeweils mit einem Anschlag in Berührung, der durch einen vom Pumpendruck belasteten Kolben gebildet wird. Daher läßt sich die Lenkspindel nur mit größerer Kraftanstrengung weiterbewegen. Treffen die beiden Fahrzeugteile in ihrer Endlage mit mechanischen Begrenzungsanschlägen aufeinander, steigt der Druck auf den Lenk- und damit auch auf den Anschlagkolben an, so daß die Lenkspindel aus der Endausschlagstellung zurückgedreht wird. Die Bedienungsperson vermag es jedoch, durch nochmals erhöhte Kraftanstrengung dieses Zurückdrehen aus der Anschlagstellung zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Lenkeinrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der sichergestellt ist, daß die zu lenkenden Teile beim Erreichen einer durch die Endlagenfühler definierten Stellung zur Ruhe kommen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch die Arbeitselemente Sperrelemente einer — Sperrvorrichtung gegen die Lenkspindel oder eine mit dieser durch Zahnräder auf Drehmitnahme verbundenen Welle vorgeschoben werden, die ein Weiterdrehen der Lenkspindel behindern.

Durch das mechanische Festhalten der Lenkspindel schließt das Lenkventil. Die Motorleitungen werden abgesperrt und der Lenkmotor kommt sehr rasch zum