DE3426204A1

DE3426204A1 - Hydraulisches lenksystem fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3426204A1
Application number: DE19843426204
Authority: DE
Inventors: Friedrich 7990 Friedrichshafen Ehrlinger; Karl-Heinz 7070 Schwäbisch-Gmünd Liebert
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1983-07-23
Filing date: 1984-07-17
Publication date: 1985-02-07
Also published as: GB2144087A; DE3426204C2; GB2144087B; GB8417164D0; CA1214730A

Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Ί>

Aktiengesellschaft ^u Akte 5878 G

Friedrichshafen Y TZS fr-a

11.07.1983

Hydraulisches Lenksystem für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Lenksystem, insbesondere für Landwirtschafts- und Baustellenfahrzeuge, das aus einer auf eine Vorder- oder Hinterachse einwirkenden ersten Lenkeinrichtung, sowie zur weiteren Verkleinerung des Spurkreises aus einer zweiten Lenkeinrichtung besteht.

Aus der GB-PS 10 95 550 geht es bereits als bekannt hervor, sowohl die Vorder- als auch die Hinterachse als Lenkachse auszuführen. Für diese Lenkanordnung ist ein von Hand betätigbares Umschaltventil vorgesehen, in dessen Grundstellung die Räder der Vorder- oder Hinterachse alleine gelenkt werden können. In zwei weiteren Schaltstellungen des Umschaltventils können die Fahrzeugräder entweder zur Verkleinerung des Spurkreises gegenläufig, oder zum Manövrieren auf engem Raum gleichsi-nnig eingeschlagen werden, wobei die Einschlagbewegungen beider Achsen jeweils synchron erfolgen. Mit einer solchen Lenkanordnung muß bei normaler Straßenfahrt entweder mit der auf den kleinen Spurkreis ausgelegten Schaltstellung des Umschaltventils gefahren werden, unter Inkaufnahme der dadurch gegebenen Beeinträchtigung der Lenk- und Fahreigenschaften. Oder es muß zur Erzielung des kleinen Spurkreises während des Arbeitseinsatzes von der Einachslenkung auf die Allradlenkung umgeschaltet werden, wozu ein Zurücklenken in die Geradeausfahrtstellung erforderlich ist.

Aus der DE-OS 16 80 249 ist ein weiteres Hilfskraftlenksystem für einen Lader mit einem sogenannten Knickrahmen bekannt, dessen Fahrzeugrahmen von zwei miteinander gelenkig verbundenen und zum Lenkeinschlag gegeneinander schwenkbaren Teilen gebildet ist. Bei diesem aus einem Vorder- und einem Hinterwagen bestehenden Fahrzeug ist außerdem die Achse des Hinterwagens als Lenkachse ausgebildet. Zur Betätigung des den Spurkreis beein-

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flussenden Knickrahmengelenks ist ein Lenkhandrad vorgesehen, während die Räder der Hinterachse zur zusätzlichen Verkleinerung des Spurkreises durch einen Handhebel verstellt werden. Für dieses Lenksystem sind daher zwei unabhängige Betätigungsorgane erforderlich, von denen nur eines, nämlich das Lenkhandrad, für die von ihm kontrollierte Verstellbewegung eine Wegsynchronisation zwischen Betätigungsweg und Verstellweg herstellt. Weiterhin ist es nachteilig, daß beim ausschließlichen Lenken mit dem Knickrahmengelenk, die Stellung der gelenkten Räder der Hinterachse nicht arretiert ist. Die Stellung dieser Räder wird deshalb beim Kurveneinschlag von dem durch die Achsgeometrie abhängigen Nachlaufverhalten bestimmt, was eine Verschlechterung der Lenkeigenschaften bedeutet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Lenksystem zu schaffen, mit welchem das Fahrzeug, z. B. bei Straßenfahrt, in üblicher Weise durch die Verstellbewegung der Räder der Vorderachse gelenkt wird und mit welchem die weitere Verkleinerung des Spurkreises im Arbeitseinsatz durch ; eine Verstellbewegung einer weiteren Lenkeinrichtung, z.B. eines Knickrahmengelenks, erst nach Erreichen des vollen Lenkeinschlages der Räder der Lenkachse zwangsläufig, ohne Umschaltung eines weiteren Betätigungsorganes, alleine durch das Lenkhandrad erfolgt. -. .■;·■■ . .; ;

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. ■

Nach der Erfindung ist in dem den Lenkeinschlag bewirkenden Verstellbereich der Räder der Lenkachse eine aus einem Rastbolzen und einer Kulisse bestehende mechanische Sperre wirksam, die die zur weiteren Verkleinerung des Spurkreises dienende zweite Lenkeinrichtung mechanisch verriegelt. Die mechanische Sperre wird durch ein Umschaltventil betätigt, welches in seiner einen_—

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Schaltstellung im Verstellbereich der Lenkachse eine Leitungsverbindung von der Hochdruckpumpe zu einem Arbeitszylinder dieser Lenkachse herstellt. Bei Erreichen des vollen Lenkeinschlages der Lenkachse erfolgt durch Lenken gegen den Radanschlag ein Druckanstieg, wodurch ein auf einer Stirnseite eines Umschaltventils angeordnetes Entlastungsventil öffnet/ so daß das Umschaltventil in eine andere Schaltstellung bewegt wird. Die mit dem Umschaltventil gekuppelte mechanische Sperre der zweiten Lenkeinrichtung wird hierauf, unter gleichzeitiger hydraulischer Absperrung des Arbeitszylinders der Lenkachse, aufgehoben und die Hochdruckpumpe mit den Arbeitszylindern der zweiten Lenkeinrichtung verbunden. Auf diese Weise ist ein kontinuierlicher Übergang von Zweiradauf Vierradlenkung möglich, ohne daß eine zusätzliche Umschalteinrichtung bzw. ein Umschaltvorgang nötig ist.

Nachfolgend sind anhand der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema des Lenksystems in der Kombination von " Vorderachs- und Knickrahmenlenkung;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des Lenksystems in der

Kombination von Vorderachs- und Hinterachslenkung.

Das Lenksystem nach Fig. 1 besteht in seinen bekannten Bauteilen aus einer von einem Lenkhandrad 1 antreibbaren Dosierpumpe 2, einem in Abhängigkeit von der Drehung des Lenkhandrades 1 in zwei Verstellrichtungen bewegbaren Lenkventil 3, einer Hochdruckpumpe 4, einem Ölbehälter 5 und aus einem den Arbeitsdruck auf einen Höchstwert begrenzenden Druckbegrenzungsventil 6. Das Lenkventil 3 führt entsprechend der Drehrichtung des Lenkhandrades 1 den Förderstrom der Hochdruckpumpe 4 der jeweiligen Eingangsseite der Dosierpumpe 2 zu, von welcher ein dosierter Arbeitsstrom_

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einem Arbeitszylinder 7 einer Lenkachse 8, sowie Arbeitszylindern 10/ 11 eines die weitere Lenkeinrichtung darstellenden Knickrahmengelenks 12 zugeleitet werden kann. Eine Hinterachse 9 ist
hierbei starr ausgeführt.

Nach der Erfindung erfolgt die Zufuhr des Arbeitsstromes vom Lenkventil 3 zu den erwähnten Arbeitszylindern 7 bzw. 10 und 11
über ein Umschaltventil 13 mit zwei Schaltstellungen I und II. In der Schaltstellung I sind über Leitungen 14 und 15 die beiden
Druckräume des auf die Lenkachse 8 wirkenden Arbeitszylinders 7
mit der Dosierpumpe 1 bzw. der Hochdruckpumpe 4 verbunden. In der Schaltstellung II sind die Leitungen 14 und 15 blockiert, während zu Druckräumen der Arbeitszylinder 10, 11 des Knickrahmengelenks 12 geführte Leitungen 16 und 17 an die Dosierpumpe 1 bzw. die
Hochdruckpumpe 4 angeschlossen sind. Das Umschaltventil 13 besteht aus einem Kolben 18, auf dessen eine Stirnfläche 20 eine
Feder 21 drückt, die den Kolben in der Schaltstellung I hält. In dieser Schaltstellung I ist eine mechanische Sperre wirksam, in
welcher ein am Kolben 18 fester Rastbolzen 22 in eine Kerbe 23
einer Kulisse 24 eingreift. Hierbei ist das Umschaltventil 13 mit dem Rastbolzen 22 am Gelenkteil eines Vorderwagens 25 und die
Kulisse 24 am Gelenkteil eines Hinterwagens 26 angeordnet, so daß das Knickrahmengelenk 12 in der Geradeausfahrtstellung mechanisch verriegelt ist.

Eine auf der Seite des Rastbolzens 22 gelegene Stirnfläche'
27 des Kolbens 18 begrenzt einen Druckraum 28, der an eine von
der Hochdruckpumpe 4 zum Lenkventil 3 geführte Druckleitung 30
angeschlossen ist. Desgleichen steht ein durch die Stirnfläche 20 begrenzter Druckraum 31 über eine Drosselblende 32 mit der Druckleitung 30 in Verbindung. Damit wirkt der jeweils herrschende
Pumpendruck auf die beiden Stirnflächen 20 und 27 des Kolbens 18. In das Umschaltventil 13 ist ein über eine Rücklaufleitung 33 mit dem Behälter 5 verbundenes Entlastungsventil 34 eingesetzt.

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Die Wirkungsweise

Das Lenksystem befindet sich in der in Fig. 1 dargestellten Schaltstellung in der Geradeausfahrtstellung. Das Lenkventil 3 nimmt seine Mittenlage ein, in welcher der von der Hochdruckpumpe 4 in der Druckleitung 30 erzeugte Förderstrom über die Rücklaufleitung 33 zum Behälter 5 zurückströmt. - Wird das Lenkventil 3, durch Drehen des Lenkhandrades 1, z. B. nach rechts bewegt, so gelangt der Förderstrom der Pumpe 4 über die Druckleitung 30, die Dosierpumpe 2, das in der Schaltstellung I befindliche Umschaltventil 13 und die Leitung 14 als Arbeitsstrom in den unteren Druckraum des Arbeitszylinders 7. Das aus dem oberen Druckraum verdrängte ölvolumen strömt über die Leitung 15, das Umschaltventil 13, das Lenkventil 3 und über die Rücklaufleitung 33 zum Behälter 5 ab. Die Räder der Lenkachse 8 schlagen daher in Fahrtrichtung (Pfeil A) gesehen nach links ein. Hat die Lenkachse 8 ihren vollen Einschlagwinkel erreicht, so wird dieser durch nicht dargestellte Radanschläge begrenzt. Bei Weiterdrehen des Lenkhandrades 1 steigt daher der Arbeitsdruck im Lenksystem auf den durch das Druckbegrenzungsventil 6 eingestellten Höchstwert an. Durch die Verbindung der Druckleitung 30 mit dem Druckraum des Umschaltventils 13 öffnet das Entlastungsventil 34, so daß der Druck im Druckraum 31 zusammenbricht. Durch die Drosselblende 32 entsteht an den Stirnflächen 27 und 20 eine Druckdifferenz, die eine Verschiebung des Kolbens 18 gegen die Feder 21 in die Schaltstellung II zur Folge hat. Diese Umschaltung bewirkt ein Absperren der Leitungen 14 und 15 der Lenkachse 8, die somit bei vollem Lenkeinschlag blockiert ist. Gleichzeitig sind die Leitungen 16 und 17 der Arbeitszylinder 10 und 11 des Knickrahmengelenks 12 zugeschaltet. Bei der Umschaltung wird der Rastbolzen 22 aus der Kerbe 23 der Kulisse 24 herausgezogen, so daß die Verriegelung des Knickrahmengelenks 12 aufgehoben ist. Beim Herauslenken aus der Mittenstellung des Knickrahmengelenks 12 stützt sich der Rastbolzen 22 wegen der Verdrehung der Kulisse

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an dessen etwa halbkreisförmiger Kontur ab, so daß der Kolben 18 des.Umschaltventils 13 auch bei Abfall des Arbeitsdruckes mechanisch in der Schaltstellung II gehalten wird, über die Leitung 16 strömt nunmehr der Arbeitsdruck in den linken Druckraum des Arbeitszylinders 11, sowie in den rechten Druckraum des Arbeitszylinders 10. Das gleichzeitig aus dem rechten Druckraura des Arbeitszylinders 11 und dem linken Druckraum des Arbeitszylinders 10 ausgeschobene ölvolumen fließt über die Leitung 17, das nach rechts verstellte Lenkventil 3 und über die Rücklaufleitung 33 ab. Durch das Einknicken des Knickrahmengelenks 12, wobei der Vorderwagen 25 relativ zum Hinterwagen in Fahrtrichtung (Pfeil A)

»sehen gleichfalls nach links schwenkt, wird der Spurkreis des Fahrzeugs über den Volleinschlag der Lenkachse hinaus noch weiter verkleinert, bis zum Erreichen des Volleinschlages des Knickrahmengelenks 12.

Das Umschaltventil 13 behält die Schaltstellung II so lange bei, bis das Knickrahmengelenk 12 in die Geradeausfahrtstellung zurückgelenkt ist, in welcher der Kolben 18 durch die Kraft der Feder 21 in die Schaltstellung I zurückgedrückt wird. Der Rastbolzen 22 greift dann wieder in die Kerbe 23 ein und das Knickrahmengelenk 12 ist blockiert.

Durch die Erfindung wird im Einschlagbereich der.Lenkachse 8 nur mit dieser gelenkt. Damit behält das Fahrzeug die für die Straßenfahrt vorteilhaften Lenk- und Fahreigenschaften einer Vorderachslenkung. Erst nach Erreichen des Volleinschlages der ι Lenkachse 8 wird durch Weiterdrehen des Lenkhandrades selbsttätig ! ein zusätzlicher Lenkeinschlag durch das Knickrahmengelenk bewirkt.

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Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von
Fig. 1 lediglich dadurch, daß anstelle eines Knickrahmens ein.
durchgehender Rahmen 35 mit einer hinteren Lenkachse 36 als
zweite Lenkeinrichtung vorgesehen ist. In diesem Falle greift der Rastbolzen 22 in eine quer zur Fahrzeuglängsachse verschiebbare
Kulisse 37 ein, die mit einem Lenkhebel 38 verbunden ist. Alle
übrigen Bauteile sind mit Fig. 1 weitgehend bau- und funktionsgleich.

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Bezugszeichen

1 Lenkhandrad

2 Dosierpumpe

3 Lenkventil

4 Hochdruckpumpe

5 Ölbehälter

6 Druckbegrenzungsventil

7 Arbeitszylinder

8 Lenkachse

9 Hinterachse

10 Arbeitszylinder

11 Arbeitszylinder

12 Knickrahmengelenk

13 umschaltventil

14 Leitung

15 Leitung

16 Leitung

17 Leitung

18 Kolben

19 -

20 Stirnfläche

21 Feder

22 Rastbolzen

23 Kerbe

24 Kulisse

25 Vorderwagen

26 Hinterwagen

27 Stirnfläche v. 18

28 Druckraum

29 -

30 Druckleitung

31 Druckraura

32 Drosselblende

33 Rücklaufleitung

34 Entlastungsventil

Fig. 2

35 Rahmen

36 hintere Lenkachse

37 Kulisse

38 Lenkhebel

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- Leerseite -

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Claims

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Ansprüche

lj Hydraulisches Lenksystem für Kraftfahrzeuge, insbesondere für DSndwirtschafts- und Baustellenfahrzeuge mit folgenden Merkmalen:

- Es ist eine durch einen Arbeitszylinder in die jeweilige Lenkrichtung bewegbare Lenkachse vorhanden;

- zur weiteren Verkleinerung des Spurkreises der Lenkachse ist eine zusätzliche die Fahrtrichtung beeinflussende, hydraulisch bewegbare Lenkeinrichtung vorgesehen; ein durch ein Lenkhandrad verstellbares Lenkventil steht mit einer Hochdruckpumpe in Verbindung;

- über das Lenkventil sind die Arbeitszylinder der Lenkachse * und d.er zusätzlichen Lenkeinrichtung ansteuerbar;

gekennzeichnet durch folgende Merkmale: *

dem Lenkventil (3) ist ein eine mechanische Sperre (22, 23, 24) betätigendes Umschaltventil (13) mit den Schaltstel- . lungen I und II nachgeordnet;

in der Schaltstellung I ist die Hochdruckpumpe (4) mit dem Arbeitszylinder (7) der Lenkachse (8) verbindbar, wobei die zusätzliche Lenkeinrichtung (12 bzw. 36) verriegelt ist; nach Erreichen des vollen Lenkausschlages der Lenkachse (8) schaltet das umschaltventil (13) selbsttätig in die Schaltstellung II um, in welcher die zusätzliche Lenkeinrichtung (12 bzw. 36) an die Hochdruckpumpe^v(4) angeschlossen und die Lenkachse (8). in ihrer vollen Auslenkstellung hydraulisch blockiert ist.
2. Hydraulisches Lenksystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- ein Kolben (18) des Umschaltventils (13) weist einen in eine Kerbe (23) einer mit der zusätzlichen Lenkeinrichtung (12)

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bzw. (36) gekoppelten Kulisse (24) eingreifenden Rastbolzen

(22) auf;

der Kolben (18) weist stirnseitige über eine Druckleitung

(33) mit der Hochdruckpumpe (4) verbundene Druckräume (28,

31) auf, wobei dem dem Rastbolzen (22) abgewandten Druckraum

(31) eine Drosselblende (32) vorgeschaltet ist; der dem Rastbolzen (22) abgewandte Druckraum (31) enthält eine den Kolben (18) in Sperrichtung belastende Feder (21) und der Druckraum (31) ist über ein Entlastungsventil (34) an einen Behälter (5) angeschlossen.
3. Hydraulisches Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche hydraulische Lenkeinrichtung als Knickrahmenlenkung (10, Ll, 12) ausgeführt ist. .
4. Hydraulisches Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche hydraulische Lenkeinrichtung als hintere Lenkachse (36) ausgeführt ist.

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