DE4031969C2 - Zweikreis-Lenksystem für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zweikreis-Lenksystem für Kraftfahrzeuge mit einem Lenkhandrad, durch das über eine Kupplungseinrichtung ein Hauptkreis und ein Hilfskreis betätigbar sind, die je einen Behälter, eine Servopumpe und eine hydrostatische Lenkeinheit aufweisen und über zugehörige Motorleitungen eine Lenkmotoranord­ nung beaufschlagen.

Bei einem bekannten Lenksystem dieser Art (GB 20 63 791 A) sind Hauptkreis und Hilfskreis identisch ausgelegt. Sie wirken parallel zueinander auf zwei Zylinder einer Lenkmotoranordnung. Fällt der eine Kreis aus, ist das Lenksystem mit Hilfe des anderen Kreises noch betriebs­ fähig. Allerdings müssen mit dem Lenkhandrad beide Lenk­ einheiten betätigt werden. Das erforderliche Moment ist daher etwa doppelt so hoch wie bei einem Einkreis- Lenksystem und es ergibt sich eine schwergängige Lenkung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zweikreis- Lenksystem für Kraftfahrzeuge der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem eine schwergängige Lenkung vermie­ den wird, trotzdem aber sichergestellt ist, daß das Lenksystem sicher weiterarbeitet, wenn ein Kreis aus­ fällt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kupplungseinrichtung als Umschaltvorrichtung ausge­ bildet ist, die das Lenkhandrad im Normalbetrieb mit der Hauptkreis-Lenkeinheit und bei einem Fehler im Haupt­ kreis mit der Hilfskreis-Lenkeinheit verbindet, und daß die Motorräume der Lenkmotoranordnung mit Hilfe zumindest eines Umschaltventils im Normalbetrieb mit den zugehöri­ gen Motorleitungen der Hauptkreis-Lenkeinheit und bei einem Fehler im Hauptkreis unter Absperrung der Motor­ leitungen der Hauptkreis-Lenkeinheit mit den zugehörigen Motorleitungen der Hilfskreis-Lenkeinheit verbunden sind.

Bei diesem Aufbau ist im Normalbetrieb nur der Haupt­ kreis und bei einem Fehler im Hauptkreis (Ausfall der Pumpe, Leitungsbruch u. dgl.) nur der Hilfskreis wirksam. Dies hat zur Folge, daß die Bedienungsperson über das Lenkhandrad immer nur eine Lenkeinheit zu verstellen braucht, sich also die übliche leichtgängige Lenkung ergibt. Das jedem Motorraum zugeordnete Umschaltventil stellt sicher, daß im Notbetrieb der Hauptkreis voll­ ständig vom Hilfskreis abgetrennt ist, ein Leitungsbruch im Hauptkreis oder ein anderer Fehler demnach keinen Einfluß auf den Hilfskreis und damit die Lenkung nehmen kann. Ein weiterer Vorteil ist es, daß im Normalbetrieb und im Notfall die gleichen Motorräume beaufschlagt werden, sich also auch im Fahrverhalten kein wesentlicher Unterschied einstellt. Dies gilt auch, wenn man als Lenkmotor zwei über Kreuz geschaltete Zylinder verwendet. Es kann aber auch ein einziger Zylinder mit zwei Motor­ räumen eingesetzt werden.

Mit besonderem Vorteil ist das mindestens eine Umschalt­ ventil am Lenkmotor angeordnet. Das bedeutet, daß die Motorleitungen beider Lenkeinheiten bis zum Lenkmotor geführt werden, aber keine für Hauptkreis und Hilfskreis gemeinsame Rohrleitung zwischen Umschaltventil und Lenk­ motor vorhanden ist. Es gibt daher keine Rohrleitungsab­ schnitte, die beiden Kreisen gemeinsam sind und daher bei einem Bruch zu einem vollständigen Versagen führen würden.

Bevorzugt ist es, daß eine Steuerdruckleitung, die bei einem Fehler im Hauptkreis einen anderen Druck führt als im Normalbetrieb, vorgesehen ist, und daß die Um­ schaltvorrichtung und/oder das mindestens eine Umschalt­ ventil in Abhängigkeit vom Steuerdruck betätigbar sind. Eine solche Steuerdruckleitung läßt sich bei einem Lenk­ system leicht vorsehen. Der Steuerdruck kann nicht nur als Signal sondern auch als Energieträger benutzt wer­ den. Der Druckwechsel ist ein sicheres Signal für das Auftreten eines Fehlers.

Insbesondere kann die Steuerdruckleitung über eine Dros­ sel mit der Behälterleitung der Hauptkreis-Lenkeinheit zwischen Lenkeinheit und einer Druckhaltevorrichtung und außerdem mit beiden Motorleitungen der Hauptkreis- Lenkeinheit über je ein zur Motorleitung hin öffnendes Rückschlagventil verbunden sein. Während der Steuerdruck im Normalbetrieb den von der Druckhaltevorrichtung vor­ gegebenen Wert einnimmt, sinkt er bei einem Leitungs­ bruch der Pumpenleitung, der Behälterleitung oder einer der Motorleitungen oder bei einem Ausfall der Pumpe auf den atmosphärischen Druck.

Die Umschaltvorrichtung kann insbesondere mechanisch durch einen Kolben verstellbar sein, der durch den Steuerdruck und in Gegenrichtung durch eine Feder be­ lastet ist.

In ähnlicher Weise kann das mindestens eine Umschalt­ ventil einen Kolbenschieber aufweisen, der durch den Steuerdruck und in Gegenrichtung durch eine Feder be­ lastet ist.

Die Umschaltvorrichtung ist vorzugsweise ein Umschalt­ getriebe. Durch eine kleine Verstellbewegung läßt sich das treibende Zahnrad wahlweise mit dem einen oder dem anderen angetriebenen Zahnrad verbinden. Es kommen aber auch Umschaltkupplungen und andere Umschaltvorrichtungen in Betracht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die einzige Zeichnung zeigt ein Schaltbild des erfin­ dungsgemäßen Lenksystems in der Notfall-Stellung.

Ein Lenkmotor 1 weist einen Zylinder 2 mit einem Kolben 3 auf, der zwei Motorräume 4 und 5 voneinander trennt. Die Kolbenstange 6 ist mit den zu lenkenden Rädern ver­ bunden.

Dieser Lenkmotor 1 kann von einem Lenkhandrad 7 mit Hilfe eines Hauptkreises 8 und eines Hilfskreises 9 betätigt werden. Der Hauptkreis weist eine Hauptkreis- Lenkeinheit 10 auf, die mit zwei Motorleitungen 11 und 12, einer eine Pumpe 13 aufweisenden Pumpenleitung 14 und einer zum Behälter 15 führenden Behälterleitung 16 versehen ist. Der Hilfskreis 9 besitzt eine Hilfs­ kreis-Lenkeinheit 17, die mit zwei Motorleitungen 18 und 19, einer eine Pumpe 20 aufweisenden Pumpenleitung 21 und einer zum Behälter 22 führenden Behälterleitung 23 versehen ist. Die Pumpe 13 wird insbesondere vom Motor des Kraftfahrzeugs angetrieben. Die Pumpe 20 sollte einen hiervon möglichst unabhängigen Antrieb besitzen, also beispielsweise mit einer Radachse verbunden sein oder einen elektrischen Antrieb besitzen. Die Lenkein­ heiten können von jeder beliebigen handelsüblichen Art sein, beispielsweise vom Typ OSPC der Anmelderin, bei der dem Lenkmotor 1 eine dem Drehwinkel des Lenkhandrades 7 entsprechende Druckflüssigkeitsmenge zugeführt wird.

Das Lenkhandrad 7 kann über eine Umschaltvorrichtung 24, die ein Umschaltgetriebe 25 aufweist, mit der Haupt­ kreis-Lenkeinheit 10 oder der Hilfskreis-Lenkeinheit 17 verbunden werden. Zu diesem Zweck ist die Ausgangs­ welle 26 des Lenkhandrades 7 über eine Kardanwelle 27 mit einem Ritzel 28 verbunden, das entweder mit einem Kegelrad 29 oder einem weiteren Kegelrad 30 in Eingriff treten kann. Die Umschaltung erfolgt mit Hilfe eines Kolbens 31, der einerseits vom Steuerdruck p in einer Steuerdruckleitung 32 und andererseits durch eine Feder 33 belastet ist.

Am Zylinder 2 des Lenkmotors 1 sind zwei Umschaltventile 34 und 35 angeflanscht. Ihre schematisch veranschaulich­ ten Schieber 36 bzw. 37 werden ebenfalls in der einen Richtung vom Steuerdruck p und in der anderen Richtung von einer Feder 38 bzw. 39 belastet.

Die Steuerdruckleitung 32 ist einerseits über eine Dros­ sel 40 mit einem Punkt 41 der Behälterleitung 16 ver­ bunden, welcher zwischen der Lenkeinheit 10 und einer Druckhaltevorrichtung 42 liegt, welche als federbelaste­ tes Rückschlagventil ausgebildet ist und einen Druck von beispielsweise 5 bar oder mehr am Punkt 41 herrschen läßt. Andererseits ist die Steuerdruckleitung 32 mit den beiden Motorleitungen 11 und 12 des Hauptkreises 8 über je ein vorzugsweise federbelastetes Rückschlagven­ til 43 bzw. 44 verbunden.

Dies ergibt die folgende Betriebsweise: Im Normalbetrieb haben die Umschaltventile 34 und 35 die Stellung A und das Ritzel 28 ist mit dem Kegelrad 29 in Eingriff. Der Lenkmotor 1 wird bei einer Drehung des Lenkhandrades 7 allein über den Hauptkreis 8 betätigt. Sinkt der Steuer­ druck p ab, schaltet die Umschaltvorrichtung 24 auf das Kegelrad 30 um und die beiden Umschaltventile 34 und 35 nehmen die Stellung B ein. Nunmehr wird der Lenk­ motor 1 allein über den Hilfskreis 9 betätigt, während der Hauptkreis 8 durch die Umschaltventile vollständig vom Hilfskreis abgetrennt ist.

Wie es die Stellung A zeigt, ist eine solche vollständi­ ge Abtrennung des Hilfskreises 9 vom Hauptkreis 8 im Normalbetrieb nicht erforderlich, weil der in Reserve befindliche Hilfskreis in der Regel keinen Fehler auf­ weist. Dies erleichtert die Auswahl der Umschaltventile. Beispielsweise kann man hierfür das Ventil OLSB der Anmelderin verwenden, das normalerweise als Prioritäts­ ventil eingesetzt wird.

Im Normalbetrieb herrscht am Punkt 41 und damit in der gesamten Steuerdruckleitung 32 ein Steuerdruck p von etwa 5 bar oder mehr. Bricht die Pumpenleitung 14, fällt der Druck am Punkt 41 und damit auch der Druck in der Steuerleitung 32 auf den atmosphärischen Druck ab. Das gleiche gilt, wenn die Pumpe 13 versagt. Bricht eine Motorleitung 11 oder 12, öffnet das zugehörige Rück­ schlagventil 43 bzw. 44 und der Steuerdruck sinkt wiede­ rum auf den atmosphärischen Wert. All diese Fehler be­ wirken daher ein Umschalten der Umschaltvorrichtung 24 und der Umschaltventile 34, 35, so daß der Hilfskreis 9 im Notfallbetrieb wirksam wird. Ein Leitungsbruch zwischen Umschaltventil und Lenkmotor 1 ist nicht zu befürchten, da diese Teile aneinander geflanscht sind.

Statt der verwendeten zwei Umschaltventile 34 und 35 kann auch ein gemeinsames Umschaltventil benutzt werden. Wenn man die Zahl der Umschaltmöglichkeiten verdoppelt, kann man das beschriebene Prinzip auch bei einem Lenk­ motor mit zwei über Kreuz geschalteten Zylindern und demnach vier Motorräumen anwenden.

Claims (7)

1. Zweikreis-Lenksystem für Kraftfahrzeuge mit einem Lenkhandrad, durch das über eine Kupplungseinrichtung ein Hauptkreis und ein Hilfskreis betätigbar sind, die je einen Behälter, eine Servopumpe und eine hydro­ statische Lenkeinheit aufweisen und über zugehörige Motorleitungen eine Lenkmotoranordnung beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung als Umschaltvorrichtung (24) ausgebildet ist, die das Lenkhandrad (7) im Normalbetrieb mit der Haupt­ kreis-Lenkeinheit (10) und bei einem Fehler im Haupt­ kreis (8) mit der Hilfskreis-Lenkeinheit (17) verbin­ det, und daß die Motorräume (4, 5) der Lenkmotoranord­ nung (1) mit Hilfe zumindest eines Umschaltventils (34, 35) im Normalbetrieb mit den zugehörigen Motor­ leitungen (11, 12) der Hauptkreis-Lenkeinheit (10) und bei einem Fehler im Hauptkreis unter Absperrung der Motorleitungen der Hauptkreis-Lenkeinheit mit den zugehörigen Motorleitungen (18, 19) der Hilfs­ kreis-Lenkeinheit (17) verbunden sind.

2. Zweikreis-Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das mindestens eine Umschaltventil (34, 35) am Lenkmotor (1) angeordnet ist.

3. Zweikreis-Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerdruckleitung (32), die bei einem Fehler im Hauptkreis (8) einen anderen Druck (p) führt als im Normalbetrieb, vorgesehen ist, und daß die Umschaltvorrichtung (24) und/oder das mindestens eine Umschaltventil (34, 35) in Abhän­ gigkeit vom Steuerdruck (p) betätigbar sind.

4. Zweikreis-Lenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerdruckleitung (32) über eine Drossel (40) mit der Behälterleitung (16) der Haupt­ kreis-Lenkeinheit (10) zwischen Lenkeinheit und einer Druckhaltevorrichtung (42) und außerdem mit beiden Motorleitungen (11, 12) der Hauptkreis-Lenkeinheit (10) über je ein zur Motorleitung hin öffnendes Rück­ schlagventil (43, 44) verbunden ist.

5. Zweikreis-Lenksystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung (24) mechanisch durch einen Kolben (31) verstellbar ist, der durch den Steuerdruck (p) und in Gegenrichtung durch eine Feder (33) belastet ist.

6. Zweikreis-Lenksystem nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Um­ schaltventil (34, 35) einen Kolbenschieber (36, 37) aufweist, der durch den Steuerdruck (p) und in Gegen­ richtung durch eine Feder (38, 39) belastet ist.

7. Zweikreis-Lenksystem nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung (34) ein Umschaltgetriebe (25) aufweist.