DE3638487A1 - Hydrostatische lenkung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Lenkung für Kraft­ fahrzeuge mit einer Servopumpe, mit einer von einem Lenkhand­ rad aus betätigten Handpumpe, mit einem Steuerventil zur Ver­ teilung des Druckmediums auf zwei Arbeitskreise eines Lenk­ motores mit einem Lenkungszylinder, der in Neutralstellung blockiert ist, wobei in dem Kreis der Druckleitungen für den Lenkungszylinder eine federbelastete Sicherheitsventilein­ richtung zur Absicherung von fahrbahnseitigen Stößen ange­ ordnet ist.

Bei blockierten Zylinderanschlüssen in Neutrallage des Ven­ tilschiebers des Steuerventiles sind bei hydrostatischen Len­ kungen Sicherheitsventile für jede Druckleitungsseite des Lenkungszylinders notwendig bzw. sogar vorgeschrieben. Bei voll angeregeltem Servodruck und zusätzlich aufgebrachter Handkraft zur Druckdifferenzerzeugung an der Handpumpe kann über die Sicherheitsventileinrichtung Druckmittel, im allge­ meinen Öl, abgeleitet werden. Die Ableitung erfolgt dabei durch eine direkte Verbindung der Entlastungsseite der Sicherheitsventile direkt zum Tank bzw. über die Rücklauf­ leitung zum Tank. Wenn die Sicherheitsventileinrichtung, die im allgemeinen zwei Sicherheitsventile (für jeden Kolbenraum des Lenkungszylinders eines), anspricht bzw. Lecköl auf­ tritt, wird dadurch die Synchronisation zwischen Lenkrad und den zu lenkenden Rädern unterbrochen, da der Zylinder an der Achse nicht mehr der Bewegung am Lenkhandrad folgt. Normaler­ weise ergibt eine bestimmte Drehung am Lenkhandrad und damit auch an der Handpumpe einen bestimmten Weg des Kolbens im Lenkungszylinder, woraus ein bestimmter Radeinschlag er­ folgt. Wirken jedoch von der Fahrbahn her über das Lenkge­ stänge Stöße auf den Lenkungszylinder, so führt dies zu ei­ nem Druckaufbau im Lenkzylinder, was einen entsprechenden Druckstoß in den Leitungen verursacht. Durch die damit not­ wendig werdende Ableitung von Druckmittel über die Sicher­ heitsventile stellt sich jedoch eine Asynchronität ein, d.h. ein Fehlverhalten der Lenkung. Es kommt zu einer hohen Belas­ tung der Achse bzw. des Lenkungszylinders. Dadurch kann es zu Verbiegungen oder sogar zu Brüchen von Achsteilen, Spur­ stangen oder Lenkhebeln kommen. Auch wenn direkt keine Brü­ che der oder an den genannten Teilen auftreten, wird dadurch das Spurverhalten des Fahrzeuges gestört, was z.B. einen er­ höhten Reifenverschleiß zur Folge hat.

Nachteilig ist weiterhin auch, daß bei einem kalten Öl, wie es z.B. im Winterbetrieb besonders der Fall ist, der Durch­ laufwiderstand in den Leitungen sehr hoch ist, wodurch die oben angegebenen Nachteile in einem derartigem Fall ver­ stärkt auftreten.

Da die bekannten Sicherheitsventile zwischen die Druckleitun­ gen zu dem Lenkungszylinder und dem Tankrücklauf geschaltet waren, mußten deren Federn die volle Druckdifferenz halten. Aus diesem Grunde mußten diese Sicherheitsventile entspre­ chend stark dimensioniert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine hydrostatische Lenkung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die notwendige Sicherheitsventileinrich­ tung wesentlich einfacher aufgebaut ist, eine höhere Sicher­ heit bieten und die Achsteile nicht so hoch beansprucht werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sicherheitsventileinrichtung ein Sicherheitsventil aufweist, dessen Entlastungsseite in die Druckleitung der Servopumpe mündet.

In Neutrallage des Steuerventils ist die Druckleitung der Servopumpe über das Steuerventil mit der Tankleitung verbun­ den. Erfindungsgemäß kann dadurch in den Druckleitungen zum Lenkzylinder nur der maximale Druck auftreten, der von der Federkraft des Sicherheitsventils gehalten wird, da ledig­ lich der Durchlaufwiderstand des Gesamtsystems auf der Ent­ lastungsseite des Sicherheitsventils anliegt.

Im ausgelenkten Zustand des Lenkventils liegt erfindungsgemäß auf der Entlastungsseite des Sicherheitsventils der Servo­ pumpendruck, der vom Betriebsdruckbegrenzungsventil begrenzt wird. Sollte in diesem aktiven Lenkzustand ein Stoß auf die Achse von der Fahrbahn erfolgen, so wird das überschüssige Druckmittel über die Handpumpe und dann über das Druckbegren­ zungsventil in die Rücklaufleitung geleitet.

Durch diese erfindungsgemäße Schaltung des Sicherheitsven­ tils, dessen Entlastungsseite in die Druckleitung der Servo­ pumpe mündet, kann die Belastung der Lenkachse sowohl in Neu­ tralstellung des Lenkventils (blockierter Lenkzylinder) wie auch in aktiver Lenkstellung auf gleichem Druck und damit Belastung gehalten werden ohne daß die Gefahr der Asynchroni­ tät durch Fördern von dosiertem Öl über das Sicherheitsven­ til auftritt.

In erfindungsgemäßer Ausgestaltung kann in jeder der beiden Druckleitungen zu dem Lenkungszylinder ein Rückschlagventil angeordnet sein, dessen Rückseite mit der Eingangsseite des Sicherheitsventiles verbunden ist. In diesem Falle ist nur ein Sicherheitsventil mit einer dazugehörigen Feder not­ wendig, wodurch das notwendige Bauvolumen kleiner gehalten werden kann, was sich auf die Baugröße der Lenkung entspre­ chend positiv aufwirkt.

Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, daß in jeder Druckleitung des Lenkungszylinders ein Sicherheitsventil vor­ gesehen ist, deren gemeinsame Entlastungsleitung in die Druckleitung der Servopumpe mündet.

Zwar sind in diesem Falle zwei Sicherheitsventile notwendig, aber dafür können die beiden Rückschlagventile entfallen.

Nachfolgend sind anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung, aus denen weitere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile hervorgehen, prinzipmäßig näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1: das hydraulische Schaltbild der erfindungsgemäßen hydrostatischen Lenkung;

Fig. 2: Ausschnittsweise eine erfindungsgemäße hydraulische Schaltung für eine hydrostatische Lenkung in an­ derer Bauart.

Die in den Zeichnungen dargestellte hydrostatische Lenkung ist grundsätzlich von bekannter Bauart. Sie weist ein Steuer­ ventil 1 zur Verteilung eines Ölstromes auf, das von einem Tank 2 aus über eine Servopumpe 3 und eine Druckleitung 4 Öl erhält. Die Verstellung des Steuerventiles 1 erfolgt über eine Handpumpe 5, die von einem Lenkhandrad 6 aus betätigt wird. Die Handpumpe ist über die Steuerleitungen 7 und 8 mit dem Steuerventil 1 verbunden.

Zwei Druckleitungen 9 und 10 führen von dem Steuerventil 1 aus zu einem Lenkungszylinder 11 als Lenkungsmotor. Eine Kol­ benstange 12 des Kolbens 13 des Lenkungszylinders 11 ist mit dem mechanischen Teil der Achse - nicht dargestellt - ver­ bunden.

Von dem Steuerventil 1 aus führt eine Rücklaufleitung 14 zum Tank 2. Zwischen den beiden Druckleitungen 9 und 10 sind in üblicher Weise zwei Nachsaugventile 15 angeordnet, deren Zweck eine stetige Befüllung der Kolbenräume 16 und 17 des Lenkungszylinders 11 ist, damit darin keine Kavitation auf­ tritt. Zwischen den beiden Nachsaugventilen führt eine Nach­ saugleitung 18 zum Tank. Zwischen der Nachsaugleitung 18 oder der Rücklaufleitung 14 und der Druckleitung 4 ist ein bekanntes Betriebsdruckbegrenzungsventil 19 angeordnet, das in üblicher Weise in Auslenkstellung wirkt. Weiterhin ist zwischen der Rücklaufleitung 14 bzw. der Nachsaugleitung 18 und dem Steuerventil 1 in üblicher Weise ein Nachsaugventil 20 vorhanden. Das Nachsaugventil 20 stellt eine manuelle Lenkung bei Ausfall der Servopumpe 3 sicher.

Zur Ableitung von evtl. von der Lenkachse kommenden Stößen, die zu einer Verschiebung des Kolbens 13 führt und damit ei­ nen Druckstoß erzeugt, dienen zwei Rückschlagventile 21 und 22, die zwischen den Druckleitungen 9 und 10 so angeordnet sind, daß sie gegeneinander gerichtet sind und jeweils bei einem in der ihr zugehörigen Druckleitung auftretenden Druck­ stoß öffnen. Hinter den beiden Rückschlagventilen 21 und 22 zweigt eine gemeinsame Entlastungsleitung 23 ab, in der ein Sicherheitsventil 24 mit einer Feder 25 angeordnet ist. Das Sicherheitsventil 24 ist so in der Entlastungsleitung 23 an­ geordnet, daß es entlastungsseitig in die Druckleitung 4 gegen den Druck der Feder 25 öffnet.

In dem Lenkungskreis sind weiterhin ein Sperrventil 26 und ein Druckentlastungsventile 26 a in üblicher Weise ange­ ordnet.

Die erfindungsgemäße hydrostatische Lenkung funktioniert nun auf folgende Weise:

In Neutralstellung des Steuerventiles 1 liegt im System le­ diglich der niedrige Druck des Öldurchlaufes vor. Dies be­ deutet, daß bei einem Achsstoß und einem daraus folgenden Druckmittelschub die überflüssige Druckmittelmenge - je nach Stoßrichtung - über die Druckleitung 9 bzw. 10, das Rücklauf­ ventil 21 bzw. 22 und das Sicherheitsventil 24 in die Druck­ leitung 4 abgeleitet werden kann, von wo aus es über das Steuerventil 1 abströmen kann.

Im ausgelenkten Zustand ist ebenfalls keine besondere Druck­ differenz zu überwinden. In diesem Falle kann das überschüs­ sige Druckmittel über die Handpumpe 5 und entweder über die Steuerleitung 7 oder 8 und das Steuerventil 1, die Leitungen 27 und 28 und das in der Zeichnung rechts dargestellte Druck­ entlastungsventil 26 a in die Druckleitung 4 abgeleitet wer­ den, von wo aus es ebenfalls über das Betriebsdruckbegren­ zungsventil 19 in den Tank 2 abgeführt werden kann.

Wie ersichtlich, kann die Feder 25 des Sicherheitsventiles 24 wesentlich schwächer ausgebildet werden. So kann z.B. eine Auslegung auf 150 bar erfolgen. Damit ist eine Absiche­ rung auf z.B. 150 bar gegeben, wenn im ausgelenkten Zustand ein Betriebsdruck von 150 bar herrscht. Bei der Anordnung nach dem Stand der Technik hingegen hätte das Sicherheits­ ventil gegen einen Druck von 200 bar halten müssen, da das Sicherheitsventil mindestens 50 bar über dem Betriebsdruck liegen muß, um Asynchronität zu vermeiden.

In der Fig. 2 ist eine andere Ausgestaltung der Erfindung beschrieben, wobei zur Vereinfachung lediglich der untere, maßgebliche Bereich des Schaltbildes dargestellt ist.

Wie ersichtlich, sind in diesem Falle zwei Sicherheitsven­ tile 24 A und 24 B mit Federn 25 A und 25 B vorgesehen. Die zu der Druckleitung 4 zurückführende Entlastungsleitung 23 geht auch in diesem Falle von der Entlastungsseite der beiden gegeneinander angeordneten Sicherheitsventile 24 A und 24 B ab.

In diesem Falle wird der Bauraum durch die zwei Sicherheits­ ventile 24 A und 24 B zwar etwas größer, andererseits erspart man sich jedoch ein Ventil.

Claims (4)

1. Hydrostatische Lenkung für Kraftfahrzeuge mit einer Servo­ pumpe, mit einer von einem Lenkhandrad aus betätigten Hand­ pumpe, und mit einem Steuerventil zur Verteilung des Druckme­ diums auf zwei Arbeitskreise eines Lenkmotores mit einem Lenkungszylinder, der in Neutralstellung blockiert ist, wo­ bei in dem Kreis der Druckleitungen für den Lenkungszylinder eine federbelastete Sicherheitsventileinrichtung zur Absiche­ rung von fahrbahnseitigen Stößen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsventileinrichtung wenigstens ein Sicherheits­ ventil (24) aufweist, dessen Entlastungsseite in die Druck­ leitung (4) der Servopumpe (3) mündet.

2. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung des Druckmittelstoßes ein zwischen der Druck­ leitung (4), der Servopumpe (3) und dem Tank (2) angeordne­ tes Betriebsdruckbegrenzungsventil (19) vorgesehen ist.

3. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Druckleitung (9, 10) für den Lenkungszylinder (11) ein Rücklaufventil (21, 22) angeordnet ist, dessen Rückseite mit der Eingangsseite des Sicherheitsventiles (24) verbunden ist.

4. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Druckleitung (9 bzw. 10) des Lenkungszylinders (11) ein Sicherheitsventil (24 A bzw. 24 B) vorgesehen ist, deren gemeinsame Entlastungsleitung (23) in die Druckleitung (4) der Servopumpe (3) mündet.