DE4031951A1 - Hydraulisches lenksystem fuer fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Lenk­ system für Fahrzeuge, bei dem der Lenkmotor über eine mittels eines Lenkorgans verstellbaren Lenkeinheit mit Druckflüssigkeit versorgbar ist.

Fahrzeuge, die mit einem solchen hydraulischen Lenksy­ stem ausgestattet sind, haben den Vorteil, daß zwischen dem Führerstand und den zu lenkenden Rädern lediglich Hydraulikleitungen verlegt werden müssen, aber kein mechanisches Gestänge erforderlich ist. Die bekannten Lenkeinheiten, beispielsweise vom Typ OSPC der Anmelde­ rin, sorgen dafür, daß dem Lenkmotor eine dem Drehwinkel des Lenkhandrades proportionale Druckflüssigkeitsmenge zugeführt wird. Solche Fahrzeuge sind auch für den Stra­ ßenverkehr zugelassen.

Häufig ist es erwünscht, die Räder eines Fahrzeugs ra­ scher zu verstellen, als es der normalen Lenkbetätigung entspricht. Dies trifft beispielsweise für Arbeitsfahr­ zeuge wie Schaufellader, Bagger, Knickfahrzeuge u. dgl. zu, die am Einsatzort rasche Bewegungen durchführen sollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrauli­ sches Lenksystem der eingangs beschriebenen Art anzuge­ ben, das rasche Verstellungen des Lenkmotors erlaubt, ohne die Lenksicherheit einzubüßen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lenkmotor wahlweise über ein Überbrückungsventil mit Druckflüssigkeit versorgbar ist, daß jeder Motorraum des Lenkmotors über ein Umschaltventil in dessen erster Stellung mit einer Motorleitung des Überbrückungsventils und in dessen zweiter Stellung unter gleichzeitiger Absperrung der letztgenannten Motorleitung mit einer Motorleitung der Lenkeinheit verbunden ist und daß das mindestens eine Umschaltventil in Abhängigkeit von der Inbetriebnahme der Lenkeinheit von der ersten in die zweite Stellung schaltbar ist.

Wenn das Überbrückungsventil wirksam gemacht wird, er­ hält der Lenkmotor seine Druckflüssigkeit unter Umgehung der Lenkeinheit. Der Lenkmotor läßt sich daher rasch verstellen. Allerdings geht dies auf Kosten der Lenk­ sicherheit. Denn wenn im normalen Lenkbetrieb, beispiels­ weise auf der Straße, das Überbrückungsventil versehent­ lich betätigt wird, ist das Fahrzeug nicht mehr lenkbar.

Mit Hilfe des mindestens einen Umschaltventils erhält die Lenkeinheit die Priorität gegenüber dem Über­ brückungsventil. Sobald das Lenkorgan betätigt wird, sperrt das Umschaltventil den das Überbrückungsventil aufweisenden Pfad ab. Auch eine versehentliche Betätigung des Überbrückungsventils hat daher keinen Einfluß auf die Lenkbewegung.

Die Abtrennung durch das Umschaltventil erlaubt es auch, daß die Lenkeinheit bei einem Pumpenausfall manuell betrieben werden kann, weil die gesamte geförderte Druck­ flüssigkeit zum Lenkmotor gelangt und nicht über das Überbrückungsventil abfließen kann. Auch bei einem Rohr­ leitungsbruch im Überbrückungszweig bleibt das Lenkver­ mögen erhalten. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß bei einer Fehlbetätigung des Überbrückungsventils eine kurze Aktivierung des Lenkhandrades genügt, um die Stö­ rungsfunktion zu annullieren.

Besonders günstig ist es, daß das Überbrückungsventil ein Proportionalventil ist. Proportionalventile bestehen aus einem mittels eines Stellorgans verstellbaren Wege­ ventil und einem vorgeschalteten Kompensationsventil, das den Druckabfall am Wegeventil konstant hält. Mit Hilfe dieses Proportionalventils läßt sich die Verstell­ geschwindigkeit des Lenkmotors wählen und damit den Arbeitsbedingungen anpassen.

Besonders günstig ist es, daß das mindestens eine Um­ schaltventil in Abhängigkeit von der Höhe eines Steuer­ drucks in einer Steuerdruckleitung betätigbar ist und bei hohem Steuerdruck die erste und bei geringem Steuer­ druck die zweite Stellung einnimmt und daß die Steuer­ druckleitung mit einer Druckquelle verbunden sowie über ein bei Inbetriebnahme der Lenkeinheit ansprechendes Steuerventil mit dem Behälter verbindbar ist. Der Steuer­ druck, der in hydraulischen Anlagen leicht erzeugt wer­ den kann, dient nicht nur als Signal, sondern auch als Energieträger.

Insbesondere kann als Druckquelle die Lastdruckleitung des Proportionalventils dienen. Dies ergibt einen beson­ ders einfachen Aufbau.

In weiterer Ausgestaltung ist dafür gesorgt, daß die Lenkeinheit eine Lastdruckleitung aufweist und das Steu­ erventil in Abhängigkeit vom Auftreten des Lastdrucks in der Lenkeinheit anspricht. Auch das Signal, daß die Betätigung der Lenkeinheit anzeigt, wird daher hydrau­ lisch abgenommen. Man kann das Betätigungssignal aber auch an anderen Stellen, beispielsweise an der Lenkrad­ welle, abnehmen.

Von Vorteil ist es ferner, daß eine gemeinsame Pumpe über ein Prioritätsventil sowohl die Lenkeinheit als auch das Überbrückungsventil speist und daß die Lenkein­ heit im bevorrechtigten Zweig des Prioritätsventils liegt. Das Prioritätsventil sorgt zusätzlich dafür, der Lenkeinheit den Vorrang gegenüber dem Überbrückungs­ ventil einzuräumen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt ein Schaltbild des erfin­ dungsgemäßen Lenksystems.

Eine Lenkeinheit 1, die mit Hilfe eines Lenkorgans 2, hier ein Lenkhandrad, verstellbar ist, weist eine Pumpen­ leitung 3 auf, die über ein Prioritätsventil 4 von einer Pumpe 5 mit Druckflüssigkeit versorgt wird, ferner eine Behälterleitung 6, die zum Behälter 7 führt, und zwei Motorleitungen 8 und 9, die über je ein Umschaltventil 10 bzw. 11 mit einem Motorraum 12 bzw. 13 eines Lenkmo­ tors 14, der in üblicher Weise zu lenkende Räder betä­ tigt, verbunden ist.

Vom Prioritätsventil 4 führt eine Arbeitsleitung 15 zu einem Überbrückungsventil 16, das als Proportionalven­ til ausgelegt ist und daher ein Wegeventil 17 mit einem Stellorgan 18 und ein vorgeschaltetes Kompensationsven­ til 19 aufweist. Von hier führen zwei Motorleitungen 20, 21 zu den Umschaltventilen 10 bzw. 11. Mit einer Lastdruckleitung 22 wird über ein Wechselventil 23 der höhere der in den Motorleitungen 20, 21, herrschende Lastdruck p erfaßt und dem Kompensatonsventil 19 am Steuereingang 24 zugeführt. In gleicher Richtung wirkt noch eine Feder 25 und am entgegengerichtet wirkenden Steuereingang der 26 der Druck vor dem Wegeventil 17. Das Kompensationsventil 19 hält daher den Druckabfall an der Drossel des Wegeventils 17 konstant.

Der Lastdruck p wirkt auch an den Steuereingängen 27 und 28 der Umschaltventile 10 und 11, deren Schieber in Gegenrichtung durch eine Feder 29 bzw. 30 belastet sind. Die den Lastdruckdruck p führende Steuerdrucklei­ tung 31 ist ferner mit einem Steuerventil 32 versehen, das entweder eine Verbindung zum Behälter 7 herstellt oder diese Verbindung sperrt. Dem Steuereingang 33 des Steuerventils 32 wird über die Parallelkombination von Rückschlagventil 34 und Drossel 33 der Lastdruck q der Lenkeinheit 1 über deren Lastdruckleitung 36 zugeführt. In Gegenrichtung ist das Steuerventil 32 durch eine Feder 37 belastet. Der Lastdruck q wirkt auch zusammen mit einer Feder 38 auf den Steuereingang 39 des Priori­ tätsventils 4, dessen anderer Steuereingang 40 mit dem Druck in der Pumpenleitung 3 versorgt wird.

Dies ergibt die folgende Betriebsweise: Bei einer Betätigung des Stellorgangs 18 des Proportio­ nalventils 16 strömt Druckflüssigkeit von der Pumpe 5 über das Prioritätsventil 4, die Arbeitsleitung 15, das Proportionalventil 16 und das eine Umschaltventil 10 zum Motorraum 12, während der andere Motorraum 13 über das andere Umschaltventil 11 und das Wegeventil 17 mit dem Behälter 7 verbunden ist. Hierbei sorgt der Lastdruck in der Motorleitung 20 für einen erhöhten Steuerdruck p in der Steuerdruckleitung 31, so daß die beiden Umschaltventile ihre Stellung A einnehmen. Und da die Lenkeinheit 1 nicht betätigt ist und daher auch kein Lastdruck q auf der Lastdruckleitung 36 auftritt, hat das Prioritätsventil 4 die Stellung C. Wird nun das Lenkorgan 2 betätigt, tritt ein erhöhter Lastdruck q auf der Steuerdruckleitung 36 auf. Zum einen wird hierdurch der Schieber des Prioritätsventils 4 in Rich­ tung der Stellung D verlagert, so daß die Lenkeinheit 1 ausreichend Druckflüssigkeit erhält. Zum andern wird das Steuerventil 32 aus seiner Stellung E in die Stellung F verlagert, wodurch die Steuerdruckleitung 31 mit dem Behälter 7 verbunden wird und daher Behälterdruck führt. Die Umschaltventile 10 und 11 gehen dadurch in die Stel­ lung B, in der die Motorleitungen 8 und 9 der Lenkein­ heit 1 mit den Motorräumen 12 und 13 verbunden werden, während die Motorleitungen 20 und 21 des Überbrückungs­ ventils abgesperrt werden. Nunmehr arbeitet das Lenksy­ stem mit der Lenkeinheit unbeeinflußt vom Überbrückungs­ ventil 16.

Auf diese Weise hat das vom Lenkorgan betätigte Lenk­ system die erste Priorität. Trotz der Möglichlichkeit, mit dem Proportionalventil 16 eine schnelle Verstellung des Lenkmotors vornehmen zu können, ist die Sicherheit gegeben, daß eine einwandfreie Lenkung erfolgt, das Fahrzeug also auch auf der Straße betrieben werden kann.

Die Wirkung der Umschaltventile 10 und 11 läßt sich auch ausnutzen, um Fehler, die bei einer Fehlbetätigung im Zweig des Proportionalventils auftreten, sofort zu unterbinden. Es braucht lediglich das Lenkorgan 2 gering­ fügig verstellt zu werden. Die Abtrennung der Motorlei­ tungen 20 und 21 im Überbrückungszweig läßt einen ein­ wandfreien Lenkbetrieb auch zu, wenn der Überbrückungs­ zweig einen Leitungsbruch aufweisen sollte. Und selbst wenn die Pumpe ausfällt, läßt sich der Lenkmotor durch Handbetätigung des Lenkorgans 2 betätigen, weil ihm die gesamte geförderte Flüssigkeit als Druckflüssigkeit zugeleitet wird.

Das Proportionalventil 16 kann in bekannter Weise betä­ tigt werden. Das bedeutet, daß das Stellorgan 18 nicht nur mechanisch, sondern auch hydraulisch, elektrisch oder auf sonstige Weise betätigt werden kann.

Der Lenkmotor 14 kann auch zwei über Kreuz geschaltete Zylinder mit vier Motorräumen aufweisen, wobei dann für jeden Motorraum eine Umschaltung vorgesehen sein sollte. Die Umschaltventile 10 und 11 können auch zu einer Einheit zusammengefaßt werden. Da es auf eine Absperrung der Motorleitungen 8, 9 in der Stellung A der Umschaltventile nicht ankommt, können diese Umschalt­ ventile mit dem Prioritätsventil - bis auf die Anschluß­ art - identisch sein.

Claims (6)

1. Hydraulisches Lenksystem für Fahrzeuge, bei dem der Lenkmotor über eine mittels eines Lenkorgans verstell­ baren Lenkeinheit mit Druckflüssigkeit versorgbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkmotor (14) wahlweise über ein Überbrückungsventil (16) mit Druck­ flüssigkeit versorgbar ist, daß jeder Motorraum (12, 13) des Lenkmotors (14) über ein Umschaltventil (10, 11) in dessen erster Stellung (A) mit einer Motorlei­ tung (20, 21) des Überbrückungsventils und in dessen zweiter Stellung (B) unter gleichzeitiger Absperrung der letztgenannten Motorleitung mit einer Motorlei­ tung (8, 9) der Lenkeinheit verbunden ist und daß das mindestens eine Umschaltventil (10, 11) in Abhän­ gigkeit von der Inbetriebnahme der Lenkeinheit von der ersten in die zweite Stellung schaltbar ist.

2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überbrückungsventil (16) ein Proportional­ ventil ist.

3. Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das mindestens eine Umschaltventil (10, 11) in Abhängigkeit von der Höhe eines Steuer­ drucks (p) in einer Steuerdruckleitung (31) betätig­ bar ist und bei hohem Steuerdruck die erste (A) und bei geringem Steuerdruck die zweite Stellung (B) einnimmt und daß die Steuerdruckleitung mit einer Druckquelle verbunden sowie über ein bei Inbetrieb­ nahme der Lenkeinheit (1) ansprechendes Steuerventil (32) mit dem Behälter (7) verbindbar ist.

4. Lenksystem nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß als Druckquelle die Lastdruckleitung (22) des Proportionalventils (16) dient.

5. Lenksystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lenkeinheit (1) eine Lastdrucklei­ tung (36) aufweist und das Steuerventil (32) in Ab­ hängigkeit vom Aufteten des Lastdrucks (q) in der Lenkeinheit (1) anspricht.

6. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Pumpe (5) über ein Prioritätsventil (4) sowohl die Lenkeinheit (1) als auch das Überbrückungsventil (16) speist und auf die Lenkeinheit im bevorrechtigten Zweig des Prioritätsventils liegt.