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Die
Erfindung betrifft ein Lenksystem, insbesondere für ein Fahrzeug,
das eine Radlenkung und eine Knicklenkung aufweist, mit einer Lenkeinheit,
einer ersten Lenkmotoranordnung, einer zweiten Lenkmotoranordnung
und einem Auswahlventil, das die Lenkeinheit entweder mit der ersten
Lenkmotoranordnung oder mit der zweiten Lenkmotoranordnung verbindet.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs,
bei dem man mit einer Lenkeinheit eine erste oder eine zweite Lenkung,
insbesondere eine Radlenkung oder eine Knicklenkung, betätigt.
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Ein
derartiges Lenksystem und ein derartiges Verfahren sind aus
DE 35 43 054 A1 bekannt.
Mit Hilfe des Auswahlventils kann der Fahrer entweder die von der
Lenkeinheit gesteuerte Hydraulikflüssigkeit der ersten Lenkmotoranordnung
zuleiten, die auf gelenkte Räder
wirkt, beispielsweise die Vorderräder eines Traktors, eines Baustellenfahrzeugs
oder einer anderen selbstfahrenden Arbeitsmaschine. Die Lenkeinheit
kann nach Um schalten des Auswahlventils am Ende der Betätigung der
Radlenkung auch mit der zweiten Lenkmotoranordnung verbunden werden,
die auf ein Knickgelenk wirkt. Das Fahrzeug weist hierbei zwei Teile
auf, die über
das Knickgelenk gelenkig miteinander verbunden sind. Wenn die beiden
Fahrzeugteile an der Gelenkstelle in eine Winkelstellung zueinander
gebracht werden, können
mit dem Fahrzeug relativ kleine Radien gefahren werden.
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Ein ähnliches
System ist aus
US 4 565 257 bekannt.
Bei diesem System können
die gelenkten Räder
nicht nur gleichsinnig zum Knick des Fahrzeugs, sondern auch gegensinnig
dazu eingeschlagen werden, so daß das Fahrzeug mit abgeknicktem Vorderteil
geradeaus bewegt werden kann.
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Schließlich zeigt
auch
US 4 802 545 ein Lenksystem
für ein
Fahrzeug mit Radlenkung und Knicklenkung.
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Bei
derartigen Fahrzeugen wählt
der Fahrer die geeignete Lenkungsart je nach Bedarf aus. Dieser
Bedarf kann aber auch während
der Fahrt oder sogar während
einer Lenkbewegung wechseln. Man kann nun beobachten, daß sich beim
Umschalten von einer Lenkungsart auf die andere teilweise erhebliche
Abweichungen im Lenkverhalten ergeben. Diese Abweichungen sind nicht
nur unangenehm für den
Fahrer. Sie können
auch gefährliche
Situationen hervorrufen.
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Die
nachveröffentlichte
EP 1 174 329 A2 beschreibt
ein Lenksystem für
ein Fahrzeug, das eine Radlenkung mit einer ersten Lenkmotoranordnung und
eine Knicklenkung mit einer zweiten Lenkmotoranordnung aufweist.
Beide Lenkmotoranordnungen sind über
ein Auswahlventil mit einer Lenkeinheit verbunden, das die Lenkeinheit
entwe der mit der ersten Lenkmotoranordnung oder mit der zweiten
Lenkmotoranordnung verbindet. Die Lenkeinheit weist eine veränderbare
Verdrängung
auf, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die gleichzeitig
mit dem Umschalten zwischen den beiden Lenkmotoranordnungen auch
die Verdrängung
in Abhängigkeit von
der durch das Auswahlventil eingerichteten Verbindung einstellt.
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US 5 908 081 A zeigt
ein Fahrzeug mit einer Radlenkung einerseits und einer Knicklenkung
andererseits, wobei beide Lenkungen jeweils mit einer Lenkmotoranordnung
versehen sind. Eine Zusatzventileinrichtung dient zum Dämpfen des Übergangs von
der einen Lenkungsart zur anderen in Abhängigkeit von der Lenkgeschwindigkeit.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Fahrkomfort zu erhöhen.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Lenksystem der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß die Lenkeinheit
eine veränderbare
Verdrängung
aufweist, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die mit einer
Zeitverzögerung
die Verdrängung
in Abhängigkeit
von der durch das Auswahlventil eingerichteten Verbindung einstellt.
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Bei
Fahrzeugen der bekannten Art ist vielfach zu beobachten, daß die erste
Lenkmotoranordnung, die vorzugsweise auf gelenkte Räder wirkt,
einen anderen Verbrauch als die zweite Lenkmotoranordnung, die vorzugsweise
für das
Knickgelenk verwendet wird, aufweist. In der Regel ist die Lenkmotoranordnung
für das
Knickgelenk größer und
benötigt
daher für
die gleiche Richtungsänderung
des Fahrzeugs mehr Hydraulikflüssigkeit.
Die Menge der Hydraulikflüssigkeit,
die bei einer Bewegung des Lenkhandrades (oder einer anderen Steuereinrichtung)
abge geben wird, wird durch die Verdrängung der Lenkeinheit bestimmt, üblicherweise
durch einen Meßmotorabschnitt.
Wenn beispielsweise eine Lenkeinheit verwendet wird, bei der ein
erster Drehschieber vom Lenkhandrad gegenüber einem zweiten Drehschieber
verdreht wird, um den Durchfluß von Hydraulikflüssigkeit,
die von einer Pumpe geliefert wird, durch die Lenkeinheit zu erlauben,
dann führt der
Meßmotorabschnitt
den zweiten Drehschieber in Abhängigkeit
von der durchgeflossenen Ölmenge nach,
so daß man
einen Einschlag der Räder
oder einen Knick erreichen kann, der der Winkelstellung des Lenkhandrades
proportional ist. Wenn man nun die Verdrängung der Lenkeinheit in Abhängigkeit
davon wählt,
ob die Räder
gelenkt werden oder das Fahrzeug geknickt wird, dann kann man bei
gleichen Bewegungen des Lenkhandrades zumindest annähernd dafür sorgen,
daß damit
auch das gleiche Lenkverhalten des Fahrzeugs im Hinblick auf Kurvenradien
bewirkt wird.
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Vorzugsweise
weist die Lenkeinheit zwei unterschiedliche Verdrängungen
auf. Da es nur zwei unterschiedliche Lenkungsarten, nämlich vorzugsweise
Knicklenkung und Radlenkung, gibt, reicht es aus, die Lenkeinheit
mit zwei unterschiedlichen Verdrängungen
arbeiten zu lassen. Beide Verdrängungen
können
dann an den jeweils gewünschten
Einsatzzweck angepaßt
werden.
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Vorzugsweise
weist die Lenkeinheit einen Meßmotorabschnitt
mit zwei Meßmotoren
auf, wobei ein Umschaltventil vorgesehen ist, das einen Meßmotor entweder
deaktiviert oder zusätzlich
zum anderen Meßmotor
wirken läßt. Eine
derartige Lenkeinheit wird unter der Bezeichnung OSPD von der Danfoss
A/S, Nordborg, Dänemark
angeboten. Sie ist auch in
DE
195 11 501 A1 beschrieben. Durch um schalten des Umschaltventils
wird die Verdrängung der
Lenkeinheit auf einfache Weise erhöht oder abgesenkt.
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Vorzugsweise
ist eine Verzögerungseinrichtung
vorgesehen, die eine Verzögerungszeit
zwischen einer Betätigung
des Umschaltventils und einer Betätigung des Auswahlventils einstellt.
Wenn man das Umschaltventil gleichzeitig mit dem Auswahlventil betätigt, kann
es zu relativ großen
Ruckbewegungen im Fahrzeug kommen, was vom Fahrer als unangenehm
empfunden wird. Wenn man hingegen eine Zeitverzögerung zwischen den beiden
Umschaltvorgängen
einführt,
unterbleibt ein derartiger Ruck, so daß der Komfort nicht beeinträchtigt wird.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
Verzögerungszeit
nicht größer als
500 Millisekunden ist. In der Regel hat sie nur eine Größenordnung
von 200 Millisekunden. Eine Derart kurze Verzögerungszeit hat keine nachteiligen
Auswirkungen auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs. Sie reicht aber
aus, um den Ruck oder den Stoß,
der ansonsten beim Umschalten auftreten kann, zu vermeiden.
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Auch
ist von Vorteil, wenn die Verzögerungszeit
eine Funktion einer Drehgeschwindigkeit eines Lenkhandrades ist.
Beispielsweise kann man die Verzögerungszeit
um so größer wählen, je
größer die Drehgeschwindigkeit
ist.
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Die
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß man eine
Verdrängung
der Lenkeinheit in Abhängigkeit von
der verwendeten Lenkung auswählt,
wobei man beim Wechseln von einer Lenkungsart auf die andere zwischen
dem Umschalten der Verdrängung
und dem Umschalten einer Verbindung zwischen der Lenkeinheit und
der Radlenkung einerseits oder der Knicklenkung andererseits eine
Verzögerungszeit einhält.
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Wie
oben im Zusammenhang mit dem Lenksystem beschrieben, kann man für die Radlenkung eine
kleinere Verdrängung
wählen
als für
die Knicklenkung, oder mit anderen Worten, die Verdrängung so
an die beiden unterschiedlichen Lenkungsarten anpassen, daß bei gleicher
Drehung des Lenkhandrades auch immer im wesentlichen gleiche Kurvenradien
gefahren werden. Der Fahrer hat jedenfalls zumindest dann, wenn
nur eine der beiden Lenkungsarten aktiviert wird, immer das gleiche
Lenkgefühl.
Abweichungen davon können
sich zwar ergeben, wenn bei einem bereits geknickten Fahrzeug zusätzlich die Räder eingeschlagen
werden. Ein derartiger Fall setzt aber ein bewußtes Handeln des Fahrers voraus,
bei dem er mit einem anderen Lenkverhalten des Fahrzeugs rechnen
muß. Für den "Normalfall", daß der Fahrer
aus der Geradeausfahrt eine Lenkungsart auswählt, ergeben sich aber die
oben geschilderten gleichen oder zumindest ähnlichen Bedingungen. Wenn
die Umschaltung zwischen den beiden Len kungsarten und die Änderung
der Verdrängung
gleichzeitig erfolgt, kann gelegentlich ein Ruck auftreten, den
der Fahrer als unangenehmen Stoß empfindet.
Wenn man hingegen eine Verzögerungszeit
einhält,
unterbleibt dieser Stoß.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß man
beim Wechseln von der Knicklenkung zur Radlenkung zuerst die Verdrängung der
Lenkeinheit ändert
und dann die Verbindung umschaltet. Der Ruck oder Stoß trifft hauptsächlich beim
Wechseln von der Knicklenkung zur Radlenkung auf. Hier hat sich
die geschilderte Vorgehensweise bewährt. Auch für den umgekehrten Fall ist
die Verzögerungszeit
aber komforterhöhend.
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Vorzugsweise
wählt man
die Verzögerungszeit
in Abhängigkeit
von einer Lenkgeschwindigkeit. Je schneller das Fahrzeug gelenkt
wird, d.h. je größer die
Geschwindigkeit ist, mit der sich die Richtungsänderung ändert, desto größer kann
die Verzögerungszeit
sein. Umgekehrt heißt
dies, daß die
Verzögerungszeit
bei langsamen Lenkungsänderungen sehr
klein gehalten werden kann.
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Bevorzugterweise
leitet man die Lenkgeschwindigkeit aus einer Drehgeschwindigkeit
eines Lenkhandrades her. Dies ist eine sehr einfach zu gewinnende
Information.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigt
die
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einzige
Figur eine schematische Darstellung eines Lenksystems.
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Die
Figur zeigt ein Lenksystem 1 eines nicht näher dargestellten
Fahrzeugs, das eine Lenkeinheit 2 aufweist, die von einem
Lenkhandrad 3 betätigt wird.
Die Lenkeinheit 2 ist über
ein Prioritätsventil 4 mit
einer Pumpe 5 verbunden. Das Prioritätsventil 4 sorgt dafür, daß die Lenkeinheit 2 immer
mit ausreichendem Pumpendruck versorgt wird.
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Die
Lenkeinheit 2 weist einen Ausgang mit zwei Richtungsleitungen
L, R auf, die mit einem Auswahlventil 6 verbunden sind.
Das Auswahlventil 6 kann den Ausgang der Lenkeinheit 2 entweder
mit einer ersten Lenkmotoranordnung 7 oder mit einer zweiten
Lenkmotoranordnung 8 verbinden. Die erste Lenkmotoranordnung
wirkt hierbei auf ebenfalls nicht näher dargestellte Räder, die
gegenüber
einem Fahrzeugteil eingeschlagen werden können, während die zweite Lenkmotoranordnung 8 auf
ein Knickgelenk wirkt und bewirken kann, daß sich zwei Fahrzeugteile,
die am Knickgelenk gelenkig miteinander verbunden sind, in eine
Winkellage zueinander bewegen können.
Die Arbeitsposition der ersten Lenkmotoranordnung 7 kann über einen
Sensor 9 erfaßt
werden, während
die Arbeitsposition der zweiten Lenkmotoranordnung 8 über einen
zweiten Sensor 10 erfaßt
werden kann. Beide Lenkmotoranordnungen 7, 8 können, wie
dies an sich bekannt ist, durch einen oder mehrere hydraulische
Zylinder gebildet werden.
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Das
Auswahlventil 6 wird mit Hilfe eines hydraulischen Druckes
geschaltet, der wiederum über ein
Pilotventil 11 gesteuert werden kann. Die Rückstellung
des Auswahlventils 6 erfolgt über eine Rückstellfeder 12.
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Die
Lenkeinheit 2 weist ein Richtungsventil 13 auf.
Diesem vorgeschaltet ist ein Meßmotorabschnitt
mit zwei Meßmotoren 14, 15.
Der erste Meßmotor 14 ist
bei einer Drehung des Lenkhandrades 3 stets wirksam, d.h.
er wird von der Ölmenge
durchströmt,
die an die Lenkmotoranordnung 7 bzw. 8 abgegeben
wird. Der zweite Meßmotor 15 kann
hingegen kurzgeschlossen werden, so daß er inaktiv ist, oder er kann
mit Hilfe eines Umschaltventils 16 dem ersten Meßmotor 14 parallelgeschaltet
werden, so daß er
die Verdrängung
der Lenkeinheit 2 vergrößert. Das
Umschaltventil 16 wird ebenfalls hydraulisch betätigt, und
zwar mit Hilfe eines zweiten Pilotventils 17, wobei die
Rückstellung über eine
Feder 18 erfolgt.
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In
an sich bekannter Weise kann der Meßmotor 14 bei Ausfall
des Drucks der Pumpe 5 als Hilfspumpe arbeiten, um die
Lenkmotoranordnungen 7 bzw. 8 in einem Notbetrieb
zu betätigen.
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Um
den dabei zur Verstellung des Auswahlventils 6 notwendigen
Druck an den Eingang des ersten Pilotventils 11 zu bringen,
ist zwischen den beiden Richtungsanschlüssen L, R der Lenkeinheit 2 ein erstes
Wechselventil 19 angeordnet, dessen Ausgang mit dem Eingang
eines zweiten Wechselventils 20 verbunden ist. Der andere
Eingang dieses Wechselventils 20 ist mit dem Ausgang des
Prioritätsventils 4 verbunden.
Der Ausgang dieses Wechselventils 20 ist mit dem ersten
Pilotventil 11 verbunden.
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Die
Wahl der Lenkmotoranordnung 7 bzw. 8 erfolgt mit
Hilfe einer Steuereinrichtung 21, die über einen von mehreren Eingängen 22 ein
Auswahlsignal erhält,
aufgrund dessen sie die beiden Pilotventile 11, 17 betätigt. Schematisch
ist dies dadurch dargestellt, daß die Steuereinrichtung 21 einen
Ausgang P17 und einen Ausgang P11 aufweist, an dem Schalter 23, 24 angeordnet sind.
Beim Schließen
der Schalter 23, 24 werden die Pilotventile 11, 17 betätigt und
der nachfolgende Druckaufbau führt
zum Umschalten des Auswahlventils 6 bzw. zum Umschalten
des Umschaltventils 16.
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Es
sei angenommen, daß die
Auswahl der gewünschten
Lenkmotoranordnung 7, 8 mit Hilfe eines Schalters 25 getroffen
wird, der an einen Eingang 22a der Steuereinrichtung 21 angeschlossen ist.
Durch eine gestrichelte Linie ist angedeutet, daß die Betätigung des Schalters 25 auch
eine Betätigung
der Schalter 23, 24 zur Folge hat. Allerdings
ist zwischen dem Schalter 23 und dem Schalter 24 eine Verzögerungseinrichtung 26 angeordnet,
die bewirkt, daß der
Schalter 24 eine vorbestimmte Verzögerungszeit nach dem Schalter 23 betätigt wird.
Dementsprechend wird beispielsweise bei einem Wechsel von der Knicklenkung,
d.h. von der Betätigung
der zweiten Lenkmotoranordnung 8 durch die Lenkeinheit 2 zunächst die
Verdrängung
der Lenkeinheit 2 vermindert, indem das Umschaltventil 16 wieder
in die in der Figur dargestellte Position zurückgeschaltet wird. Kurze Zeit
darauf, beispielsweise 200 Millisekunden später, wird auch das Auswahlventil 6 wieder
in die in der Figur dargestellte Position zurückgeschaltet. Dadurch wird
vermieden, daß durch
das Umschalten ein Ruck im Fahrzeug verursacht wird, der sich als
Stoß auf
den Fahrer auswirkt.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann man die Verzögerungszeit
der Verzögerungseinrichtung 26 auch abhängig machen
von der Lenkgeschwindigkeit. Die Lenkgeschwindigkeit kann beispielsweise
hergeleitet werden aus der Drehgeschwindigkeit des Lenkhandrades.
Hierzu ist ein Lenkhandradsensor 27 vorgesehen, der ebenfalls
mit der Steuereinheit 21 verbunden ist.
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Die
einzelnen Schalter 23-25 und die Verzögerungseinrichtung 26 sind
außen
an der Steuereinrichtung 21 dargestellt. Es liegt aber
auf der Hand, daß zumindest
die Schalter 23, 24 und die Verzögerungseinrichtung 26 integraler
Bestandteil der Steuereinrichtung 21 sein können.
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Man
kann das Lenksystem auch dann verwenden, wenn statt der Knicklenkung
eine weitere Radlenkung vorgesehen ist, beispielsweise die Lenkung
der Hinterräder
eines Fahrzeugs zusätzlich
zu der Lenkung der Vorderräder.
In diesem Fall wirkt die zweite Lenkmotoranordnung auf die weiteren
gelenkten Räder.