DE3729899A1 - Hydraulischer stellantrieb - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Stellantrieb nach der Gattung des Anspruchs 1. Bekannte Stellantriebe sind mit Wegmeß­ sensoren ausgestattet, welche die genaue Position der Kolbenstange ermitteln und über entsprechende Steuermittel Maßnahmen durchführen, so daß Ist- und Sollwert übereinstimmen. Solche Antriebe sind häufig recht einfach auszubilden und arbeiten auch exakt, sie genügen jedoch bestimmten Sonderzwecken nicht.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Antrieb mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er sehr exakt und betriebssicher arbeitet, indem vorteilhafterweise auch eine Redun­ danz vorgesehen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Be­ schreibung und Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt drei Ausfüh­ rungsbeispiele in schematischer Darstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In sämtlichen Ausführungsbeispielen ist mit 10 eine Pumpe bezeich­ net, die von der Brennkraftmaschine 11 eines Fahrzeugs angetrieben ist. Die Pumpe 10 saugt Druckmittel aus einem Behälter 12 an und fördert es in eine Druckleitung 13, die zu einem Druckspeicher 14 führt. Von der Druckleitung 13 zweigt eine Leitung 15 ab, die bis zu einem Druckschalter 16 führt. Von der Leitung 15 zweigen zwei Lei­ tungen 17, 18 ab; die Leitung 17 führt über ein Rückschlagventil 20 zu einem elektromagnetisch betätigbaren Wegeventil 19, die Leitung 18 führt über ein Rückschlagventil 21 ebenfalls zu einem elektro­ magnetisch betätigbaren Wegeventil 22. Die Wegeventile 19, 22 sind als 3/2-Wegeventile ausgebildet. Die Leitung 17 führt über das Wege­ ventil 19 weiter zum Druckraum 24 eines doppelt wirkenden Gleich­ laufzylinders 25, die Leitung 18 führt über das Wegeventil 22 zum anderen Druckraum 26 des Gleichlaufzylinders. Die Kolbenstange 27 des Gleichlaufzylinders dient zur Hinterachslenkung eines Fahrzeugs.

Von der Druckleitung 13 zweigt eine Leitung 28 ab, die in eine Rück­ laufleitung 29 mündet, die vom Wegeventil 19 ausgeht und zum Behäl­ ter 29 führt. In der Leitung 29 ist ein elektromagnetisch betätig­ bares Proportionalventil 30 angeordnet. Von einer Stelle zwischen dem Proportionalventil 30 und dem Wegeventil 19 geht noch eine Lei­ tung 31 aus, die zum Wegeventil 22 führt. Parallel an die Drucklei­ tung 13 ist ein Speicherladeventil 32 angeschlossen, in der Druck­ leitung befindet sich hinter der Pumpe ein Filter 33 mit Bypass­ leitung 34. Damit ist der hydraulische Teil des Stellantriebs be­ schrieben.

Der Stellantrieb dient für die Hinterachslenkung eines Kraftfahr­ zeugs. Für deren exakte Funktion und Ansteuerung ist ein elek­ tronisches Steuergerät 35 vorgesehen, das durch einen strichpunk­ tierten Kasten markiert ist. Dieses weist einen Bordrechner 36 auf, der von dem das Fahrzeug Bedienenden betätigt wird. Das elek­ tronische Steuergerät weist außerdem eine erste Einheit 37 auf, die sich auf die Auswertung der Istwerte bezieht - wobei sich Istwerte auf die Stellung der Kolbenstange 27 bezieht - und eine zweite Ein­ heit 38, über welche die Wegeventile 19, 22 angesteuert werden. Außerdem stehen mit der Einheit 37 ein Positionsregler 39 in Wirk­ verbindung, der ebenfalls über die Stellung der Kolbenstange 27 informiert ist, und ein Ventilregler 40 für das Proportionalventil 30. Von dessen Elektromagnet 30 A führt eine Leitung 43 zum Ventil­ regler 40. Außerdem ist das Proportionalventil mit einem Weggeber 42 ausgestattet, von dem eine Leitung 44 ebenfalls zum Ventilregler führt. Der Ventilregler erhält den Sollwert für die Stellung der Kolbenstange 27 von der elektronischen Einheit 37. Diese speist außerdem den Istwert der Kolbenstangenstellung dem Positionsregler 39 ein. Dieser ist - wie auch die Einheit 37 - über eine Leitung 45 mit einem Weggeber 46 verbunden, der über ein Gelenk 47 an die linke Seite der Kolbenstange angeschlossen ist. An der rechten Seite der Kolbenstange ist ebenfalls über ein Gelenk 48 ein Weggeber 49 ange­ schlossen, von dem eine Leitung 50 zur elektronischen Einheit 37 führt. Dieser werden also stets die Istwerte der Kolbenstange 27 zugeführt. Gehäusefest angeordnete Druckfedern 51, 52 sind bestrebt, die Kolbenstange in Mittelstellung zu halten. Der Positionsregler ist außerdem noch über eine Leitung 54 mit der Einheit 37 verbunden.

Von den Elektromagneten 19 A und 22 A der Wegeventile 19, 22 führen Leitungen 56, 57 zur elektronischen Einheit 38. Außerdem führen vom Druckschalter 16 drei nicht näher bezeichnete Leitungen ebenfalls zur Einheit 37.

Bei Steuerspannung Null sind die Wegeventile 19, 22 in Schalt­ stellung b und das Proportionalventil 30 nimmt seine Schließstellung II ein. Das von der Pumpe 10 geförderte Druckmittel fließt über die Leitungen 13, 28, 29 zum Behälter. Der Gleichlaufzylinder ist jetzt durch die Rückschlagventile 20, 21 hydraulisch eingespannt, die Kolbenstange 27 kann keine Bewegung ausführen. Soll die Kolbenstange 27 durch einen entsprechenden Befehl am Bordrechner 36 nach rechts ausgefahren werden - ausgelöst durch entsprechende Drehung am Lenk­ rad, so wird das Wegeventil 22 durch entsprechende Ansteuerung vom elektronischen Steuergerät in seine Schaltstellung a gebracht, wo­ durch Verbindung hergestellt wird vom Druckraum 26 am Gleichlauf­ zylinder über die Leitung 18, das Wegeventil 22, die Leitung 31, das sich jetzt in Durchfluß- bzw. Drosselstellung befindliche Propor­ tionalventil 30 und die Rücklaufleitung 29 zum Behälter. Der geför­ derte Druckmittelstrom fließt nun über die Leitungen 13, 15, 17, das sich öffnende Rückschlagventil 20 und das sich in Schaltstellung b befindliche Wegeventil 19 in den Druckraum 24. Die Weggeber 46, 49 signalisieren laufend die Position der Kolbenstange an das elek­ tronische Steuergerät 35. Stimmt der Sollwert mit dem Istwert über­ ein, dann wird das Wegeventil 22 wiederum in Position b geschaltet. Bei jedem derartigen Steuervorgang reguliert das Proportionalventil 30 durch entsprechende Ansteuerung vom Ventilregler 40 her exakt dosiert den Abfluß von Druckmittel aus dem betreffenden Druckraum am Gleichlaufzylinder. Abhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Fahr­ zeugs, dem Vorderrad-Lenkeinschlag und der Gierbewegung, werden über den Bordrechner 36 und das elektronische Steuergerät der Proportio­ nalmagnet 30 A am Drosselventil 30 und die Wegeventile 19, 22 ange­ steuert.

Soll die Kolbenstange nach links ausgelenkt werden, so wird das Wegeventil 19 in seine Schaltstellung a gebracht, so daß nun der Druckraum 24 zum Behälter 12 verbunden ist und Druckmittel über das sich in Schaltstellung b befindliche Wegeventil 22 zum Druckraum 26 fließt. Stets muß das vom entsprechenden Druckraum abströmende Druckmittel über das Proportional-Drosselventil dosiert je nach dessen Stellung zum Behälter abfließen.

Bei Ausfall der Druckversorgung werden über den Druckschalter 16 sämtliche Ventile in Ruhestellung gebracht. Man erkennt aus Obigem, daß das gesamte System als elektrohydraulischer Lagereglerkreis auf­ gebaut ist, wobei das elektronische Eingangssignal vom Bordrechner 36 als Sollwert dient.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich gegenüber dem zuvor beschriebenen lediglich dadurch, daß nun das Proportional­ ventil 30 durch ein proportional arbeitendes Mehrwegeventil 60 er­ setzt ist. Dadurch ergibt sich keinerlei funktioneller Unterschied; es soll damit lediglich gezeigt werden, daß eine andere Ventilbauart verwendet werden kann. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 erhält man eine Redundanz in der Haltefunktion duch die Hintereinanderschaltung der beiden Ventilgruppen, d. h. der Schalt­ ventile 19, 22 und den Proportionalventil 30 bzw. 60, außerdem eine dynamische und feinfühlige Steuerung. Die Proportionalventile 30, 60 sind bezüglich Pumpe bzw. Verbraucher für beide Strömungsrichtungen ausgelegt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist etwas vereinfacht, d.h. es ist auf eine Redundanz verzichtet worden. Zur Druckmittelsteuerung der Druckräume 24, 26 am Gleichlaufzylinder 25 dienen nun zwei elek­ tromagnetisch betätigbare Proportionalventile 62, 63, die vom Ventilregler 40 aus angesteuert werden. Jedem Proportionalventil ist ein Weggeber 64, 65 zugeordnet, von dem Signale zum Ventilregler ge­ langen. Entsprechend der Eingabe am Bordrechner werden wiederum Ist- und Sollwert in Einklang gebracht, und zwar diesmal durch direkte Ansteuerung der Proportionalventile 62, 63.

Claims (7)

1. Hydraulischer Stellantrieb für die Achslenkung eines Kraftfahr­ zeugs mit einem von einer Pumpe (10) über Steuermittel versorgten, doppelt wirkenden Gleichlaufzylinder (25), dadurch gekennzeichnet, daß jedem Druckraum (25, 26) desselben ein Steuerventil (19, 22) zugeordnet ist, dem jeweils ein an die Pumpendruckleitung (15) angeschlossenes Rückschlagventil (20, 21) vorgeschaltet ist, das in Richtung von der Pumpendruckleitung zum Schaltventil hin öffenbar ist, und daß an den Rücklaufanschluß der Steuerventile ein elektro­ magnetisch betätigbares Proportionalventil (30, 60) angeschlossen ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Propor­ tionalventil als Mehrwegeventil ausgebildet ist.

3. Antrieb nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile als 3/2-Wegeventile ausgebildet sind.

4. Antrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerventile elektromagnetisch betätigbare Pro­ portionalventile sind, deren Rücklaufanschluß direkt zum Behälter führt.

5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kolbenstange (27) des Gleichlaufzylinders (25) mindestens ein Weggeber (46, 49) angeordnet ist, welcher die Stellung der Kolbenstange einem elektronischen Steuergerät (35) signalisiert, das über Ist-Sollwertvergleich die Steuerventile (19, 22, 30, 60) be­ tätigt und aus folgenden Einheiten besteht:

• a) einem Bordrechner (36);
• b) einer mit dem Bordrechner unmittelbar verbundenen ersten Einheit (37) für die Auswertung des Istwertes der Stellung der Kolben­ stange, der mit einem Positionsregler (39) in Wirkverbindung steht, dem der Istwert für die Stellung der Kolbenstange und der ersten Einheit (37) eingespeist wird;
• c) einer zweiten Einheit (38), die unmittelbar mit der ersten Ein­ heit in Wirkverbindung steht und die für die Ansteuerung eines Teils der Steuermittel dient;
• d) einen Ventilregler (40), der mit der ersten Einheit in Wirkver­ bindung steht und einen anderen Teil der Steuermittel betätigt und die mit einem Hydraulikdruckschalter (16) in Wirkverbindung steht.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckraum (24, 26) durch ein den Steuermitteln vor- oder nachgeschaltetes Rückschlagventil (20, 21) hydraulisch verriegelbar ist.

7. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Achshälfte der Hinterachslenkung über ein Gestänge (47, 48) ein Weggeber (46, 49) zugeordnet ist, der seine Werte der ersten Einheit (37) signalisiert.