DE3539607C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abschalteinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Bei einer bekannten Abschalteinrichtung dieser Art (DE-AS 25 00 137) für eine hydrostatische Lenkung eines Schaufelladers mit Knicklenkung wird angestrebt, den für die Lenkhydraulik benö­ tigten Druck vor dem gegenseitigen Anstoßen der gelenkten Fahrzeugteile vollkommen abzuschalten. Dadurch soll vermieden werden, daß unnötig Leistung verbraucht wird, die dann für die übrigen Funktionen wie Heben und Kippen der Schaufel etc. nicht mehr zur Verfügung steht. Zu diesem Zweck wird ein als Ab­ schaltventil verwendetes elektromagnetisches 2/2-Wegeventil schlagartig in seine Stellung für die Druckabsenkung gebracht, wenn ein am Vorderwagen des Schaufelladers angeordneter Näherungsinitiator bei einem Lenkeinschlag des Laders einen bestimmten Mindestabstand zum Hinterwagen erreicht hat. Dadurch ist der Versorgungsdruck abgeschaltet und gleichzeitig ein Weiterlenken nicht mehr möglich. Bei einem solchen Schaufel­ lader mit einer hydrostatischen Lenkung ist das Problem, bei einem Kraftfahrzeug mit einem mechanischen Lenkgetriebe unter Aufrechterhaltung einer Hilfskraftunterstützung den kleinstmöglichen Wendekreis zu erreichen, naturgemäß nicht an­ gesprochen.

Bei einer bekannten Abschalteinrichtung anderer Art (DE-OS 23 23 522) arbeitet der Arbeitskolben eines Lenkmotors auf eine Lenkhebelwelle, die je einen Nocken zum Aufstoßen von zwei nach Art von Rückschlagventilen ausgebildeten Steuerventilen auf­ weist, welche noch vor Erreichen des Maximalwertes des Radein­ schlagwinkels die jeweils druckentlastete Arbeitskammer des Lenkmotores mit einem Schaltventil verbinden, wodurch letzteres die Pumpendruckleitung mehr oder weniger schlagartig mit einer druckentlasteten Rücklaufleitung verbindet. Der Arbeitskolben kann dann manuell unter Vermittlung des ebenfalls auf die Lenkhebelwelle arbeitenden Lenkgetriebes über die durch die Nocken festgelegten Abschaltpunkte hinaus bis in seine Endlagen bewegt werden, um die lenkbaren Räder maximal einschlagen zu können. Auf diese Weise soll unter anderem vermieden werden, daß die von den Nocken aufstoßbaren Steuerventile den gesamten von dem zwischen Lenkmotor und Lenkhelfpumpe üblicherweise eingeschalteten Lenkventil zur beaufschlagten Arbeitsdruckkam­ mer des Lenkmotores fließenden Arbeitsstrom verarbeiten müssen, um den für eine Lenkbegrenzung erforderlichen Druckabbau zu erzielen.

Bei einer bekannten gattungsfremden hydrostatischen Allradlen­ kung (DE-OS 31 45 618) ist zum Zwecke der Rückkopplung ein am Lenkgestänge einer Lenkachse angeordneter Sensor für den Rad­ einschlagswinkel mit dem Eingang eines auf das Lenksteuerventil des dieser Lenkachse zugehörigen Lenkmotores arbeitenden End­ verstärkers verbunden, der an den Ausgang einer unter anderem den manuell eingestellten Sollwert des Lenkwinkels und die mo­ mentane Fahrgeschwindigkeit bzw. entsprechende analoge Signale verarbeitenden elektronischen Steuereinheit angeschlossen ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht im wesent­ lichen darin, den kleinstmöglichen Wendekreis des Fahrzeuges unter Aufrechterhaltung der Hilfskraftunterstützung nutzen zu können, ohne jedoch Fahrzeugrahmen und Lenkgestänge den hohen Beanspruchungen infolge hoher Hilfskraft in den Anschlagstel­ lungen der eingelenkten Fahrzeugräder aussetzen zu müssen.

Die erläuterte Aufgabe ist in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches gelöst.

Bei der Abschalteinrichtung nach der Erfindung wird der Endan­ schlag für den maximalen Radeinschlagwinkel der Vorderräder benutzt, um von dort den Öldruck abzubauen. Wegen der Entfer­ nung zwischen den Rädern und dem Lenkgetriebe oder der Len­ kungspumpe ist es vorteilhaft, eine solche Anordnung über elek­ trische Signale zu realisieren, wobei natürlich jede andere Fernsteuerung pneumatisch oder mechanisch oder hydraulisch denk­ bar ist. Ein bloßes Abschalten des Lenkungsöldruckes bei Annä­ herung an den Endanschlag ist durch die Erfindung vermieden, weil sonst das ganze von den Kräften her aufgezogene System plötzlich entspannt wäre. Dagegen ist durch die Erfindung ein allmählicher Druckabbau bei Annäherung an den Endanschlag er­ reicht. Unter Verwendung von induktiven Wegsensoren oder auch Kraftmeßdosen oder kapazitiven Sensoren, die am Endanschlag so eingebaut sind, daß die letzten Zehntel Millimeter Weg zu einem allmählichen Aufbau einer elektrischen Spannung führen, werden diese Signale einem Analogventil zugeführt, das nun proportio­ nal zum Aufbau der Spannung den Öldruck der Hauptdruckleitung der Hilfskraftlenkung absenkt. Vorteilhaft ist die Verwendung eines sehr kleinen Analogventiles mit fast linearer Kennlinie. Die Zusammenhänge zwischen Kraft und Spannung oder Weg und Span­ nung bei der Annäherung an den Endanschlag und dem Druckabbau der Hilfskraftlenkung können im Versuch ausprobiert und so ab­ gestimmt werden, daß der Fahrzeugführer das Gefühl bekommt, daß er nun am Endanschlag ist, diese Position aber auch halten kann.

Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere, daß die volle Aus­ nutzung des Drehwinkels der Lenkräder und damit eine Verkleine­ rung des Wendekreises auf das kleinstmögliche Maß erreicht ist, und daß jede spezielle Einstellarbeit an den Steuerventilen zur Festlegung der Abschaltpunkte in Wegfall kommt, und daß weiter­ hin eine Reduzierung des Lenkdruckes auf die zum Halten notwen­ dige Größe, eine Reduzierung der Antriebsleistung der Ölpumpe, eine Entlastung der Ölpumpe, eine Entlastung des Lenkgetriebes, der Gelenke und der Gestänge von zu hohen Kräften erreicht sind wie auch die Eliminierung des Pumpengeräusches, das immer noch wieder in Garagen zu hören ist.

Die Abschalteinrichtung nach der Erfindung ist nachstehend an­ hand von zwei in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus­ führungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung bedeu­ ten:

Fig. 1 eine schematische Anordnung einer Abschaltein­ richtung nach der Erfindung in zwei Ausführungs­ formen, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild für die Ansteuerung des als Abschaltventil arbeitenden Analogventiles aus der Abschalteinrichtung von Fig. 1.

Die lenkbaren Vorderräder 3 und 4 eines Kraftfahrzeuges sind über ihre Lenkhebel 24 und 25 als Teile eines Lenkgestänges 26 mit einem Lenkstockhebel 27 verbunden, welcher durch eine Lenk­ hebelwelle einer Hilfskraftlenkung verschwenkt wird, bei der in einem Lenkgetriebegehäuse sowohl ein durch die Lenkwelle 28 ei­ nes Handlenkrades 6 antreibbares und auf die Lenkhebelwelle ar­ beitendes mechanisches Lenkgetriebe 5 als auch ein zur Erzie­ lung einer Hilfskraftunterstützung ebenfalls auf die Lenkhebel­ welle arbeitender Druckmittel-Axialkolben-Lenkmotor 7 baulich integriert sind.

Das Lenkgetriebe 5 enthält ein auf Drehwinkelausschläge der Lenkwelle 28 ansprechendes Lenkventil zur Einstellung des Ar­ beitsdruckes des Lenkmotores 7, der über das Lenkventil sowohl an eine Lenkhelfpumpe 12 durch eine Pumpendruckleitung 11 als auch über eine Rücklaufleitung 29 an einen Druckmittelvorrats­ behälter 30 angeschlossen ist, aus dem die Lenkhelfpumpe 12 ansaugt.

Eine derartige Hilfskraftlenkung ist beispielsweise aus der DE-OS 27 10 849 bekannt.

Gegenüber dieser bekannten Hilfskraftlenkung unterscheidet sich die Hilfskraftlenkung der Fig. 1 zunächst durch ein zusätz­ liches elektro-hydraulisches Analogventil 10, das über eine elektronische Steuereinheit 31 angesteuert wird und quasi eine Kurzschlußverbindung zwischen den Leitungen 11 und 29 steuert, und zwar liegt diese Kurzschlußverbindung stromauf zu dem be­ sagten Lenkventil für den Arbeitsdruck.

Ein elektro-hydraulisches Analogventil ist beispielsweise aus der DE-PS 22 06 751 zum Regeln des Arbeitsdruckes eines auto­ matisch geschalteten Getriebes für Kraftfahrzeuge bekannt.

Der Maximalwert des jeweiligen kurveninneren Radeinschlagwin­ kels der Vorderräder ist durch am Fahrzeugrahmen befestigte Endanschläge 8 und 9 festgelegt, an denen ein jeweiliger Ge­ genanschlag des betreffenden Lenkhebels des Lenkgestänges 26 in Anlage gelangt.

Bei der einen Ausführungsform sind an den Endanschlägen 8 und 9 jeweils ein Abstandaufnehmer 13 bzw. 14 in Form von Sensoren angeordnet, die jeweils ein mit zunehmendem Radeinschlagswinkel β ansteigendes Spannungssignal 15 bzw. 16 abgeben, das über entsprechende Leitungen 32 bzw. 33 an zugehörige Eingänge der Steuereinheit 31 anlegbar ist.

Schließlich sind am Fahrzeugrahmen die Lenkkraft am jeweils kurvenäußeren Fahrzeugrad 3 bzw. 4 messende Kraftaufnehmer 17 und 18 in Form von Sensoren angeordnet, die ein mit zunehmender Lenkkraft stärker werdendes Spannungssignal 22 bzw. 23 abgeben, das an entsprechende Eingänge der Steuereinheit 31 anlegbar ist. Dies erfolgt über entsprechende Leitungen 34 und 35.

Die Verwendung der wegabhängigen Sensoren 13 und 14 einerseits oder der kraftabhängigen Sensoren 17 und 18 andererseits er­ folgt jeweils wahlweise.

Der Ausgang der Steuereinheit 31 ist über eine Leitung 36 an den elektromagnetischen Steuerteil 37 des Analogventiles 10 angeschlossen.

Nach Fig. 2 weist die Steuereinheit 31 einen Vorverstärker 45, einen nachgeschalteten Summierverstärker 46 und eine stromsteuernde Endstufe 47 mit einem Ausgang 44 für den An­ schluß der Leitung 36 zum Steuerteil 37 auf. Der Vorverstärker 45 ist mit Eingängen 40 und 41 für die wegabhängigen Span­ nungssignale 15 und 16 oder mit Eingängen 42 und 43 für die lenkkraftabhängigen Signale 22 und 23 versehen.

In dem zur Erläuterung der Funktion des Summierverstärkers 46 wiedergegebenen Schaubild ist der Arbeitsdruck P_A des Lenkmo­ tores 7 der Hilfskraftlenkung über dem Lenkwinkel β (bei Ver­ wendung der wegabhängigen Sensoren 13 und 14) bzw. über der Lenkkraft P_L (bei Verwendung der kraftabhängigen Sensoren 17 und 18) aufgetragen. Ein in die Lenkhelfpumpe 12 integriertes Druckbegrenzungsventil läßt den Arbeitsdruck p_A nicht über ei­ nen Maximalwert 38 ansteigen, so daß beim weiteren Einschlagen des Lenkhandrades 6 im Bereich zwischen den Lenkwinkeln 39 und 48 die Lenkkraft nur durch Erhöhung der Lenkhandkraft weiter ansteigen kann, wobei beim Erreichen des in Nähe des Endanschlages 8 bzw. 9 liegenden Lenkwinkels 48 der Arbeits­ druck P_A durch das Analogventil 10 so abgesenkt wird, daß sich ein durch den Winkel α bestimmter allmählicher bzw. fallender Verlauf für den Arbeitsdruck ergibt. Der Lenkwinkel 48 als Einsatzpunkt der Druckabsenkung ist im Summierverstärker 46 durch ein Vergleichsspannungssignal 49 festgelegt und mittels eines Spannungsteilers 50 einstellbar. Der Winkel 4α als Maß der Druckabsenkung gegenüber der Annäherung des eingeschlagenen Fahrzeugrades 3 bzw. 4 an den zugehörigen Endanschlag 8 bzw. 9 ist durch einen den Ausgang des Summierverstärkers 46 bildenden einstellbaren Widerstand 51 wahlweise festlegbar, so daß der Arbeitsdruck P_A beispielsweise bei einem der Lenkwinkel 19 bis 21 auf Null abgesenkt sein kann.

Die Anordnung kann so getroffen sein, daß bei einem Rechtseinschlag des Lenkhandrades 6 das Fahrzeugrad 3 an der Kurveninnenseite liegt und mithin der Wegsensor 13 bei Annähe­ rung an den Endanschlag 8 ein Spannungssignal 15 auf den Ein­ gang 40 oder der kraftaufnehmende Sensor 18 des kurvenäußeren Rades 4 ein Spannungssignal 23 auf den Eingang 43 der Steuer­ einheit 31 gibt.

Übersteigt das durch den Vorverstärker 45 verstärkte entspre­ chende Spannungssignal 52 das Vergleichsspannungssignal 49, steuert der Summierverstärker 46 die Endstufe 47 an, so daß das Analogventil 10 den Arbeitsdruck p_A gemäß den vorgenommenen Einstellungen (Lenkwinkel 48, Absenkungswinkel α) absenkt.

Bei einem Linkseinschlag des Lenkhandrades 6 löst dann in ent­ sprechender Weise der Wegsensor 14 bzw. der Kraftsensor 17 bei Annäherung des nunmehr kurveninneren Fahrzeugrades 4 an den Endanschlag 9 eine allmähliche Absenkung des Arbeitsdruckes p_A aus.

Claims (1)

1. Abschalteinrichtung für die hydraulische Hilfskraft in Hilfs­ kraftlenkungen für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit mechanischen Endanschlägen für die maximalen Lenkstellungen der Lenkorgane des Fahrzeugs und mit am Fahrzeug angeordneten Fühlorganen, die bei Annähern der Lenkorgane des Fahrzeugs an ihre maximale Lenkstellungen ein Signal über eine Steuereinheit an ein Schaltventil geben, welches in der angesteuerten Stel­ lung den dem Lenkmotor der Hilfskraftlenkung zugeführten Druck durch Ableiten von Druckflüssigkeit aus einer Zufuhr- in eine Rückführleitung absenkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlorgane an mechanischen Endanschlägen (8, 9), die zur Festlegung des Maximalwertes des Radeinschlagwinkels in Nähe der Lenkhebel (24, 25) der Fahrzeugräder am Fahrzeugrahmen befestigt sind, angeordnet und als Weg- oder Kraftaufnehmer (13, 14 bzw. 17, 18) ausgebildet sind, die ab entsprechender Annäherung eines Gegenanschlages des Lenkhebels (24 bzw. 25) eines Fahrzeugrades an einen Endanschlag das Signal (15 bzw. 16 oder 22 bzw. 23) proportional zur weiteren Näherung einstellen und daß das Schaltventil (10) als Proportionalventil ausgebil­ det ist.