DE102011106276A1

DE102011106276A1 - Hydraulische Lenkung

Info

Publication number: DE102011106276A1
Application number: DE102011106276A
Authority: DE
Inventors: Uwe Neumann; David Schmitz; Stephan Brummund
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2013-01-03

Abstract

Offenbart ist eine redundante hydraulische Lenkung für eine mobile Arbeitsmaschine (z. B. Traktor), die entweder zumindest zwei Lenkzylinder hat, die mechanisch aneinander gekoppelt sind – vorzugsweise Tandemzylinder –, oder die einen Mehrkammer-Lenkzylinder hat, der zumindest zwei Paare von Zylinderkammern aufweist. Jeder Lenkzylinder oder jedes Paar von Zylinderkammern ist unabhängig von den anderen Lenkzylindern oder Paaren von Zylinderkammern vorzugsweise über einen eigenen Lenkkreislauf versorgbar. Fällt ein erster Lenkzylinder oder ein damit verbundener primärer Lenkreislauf aus, kann der andere Lenkzylinder verwendet werden. Um aus Sicherheit- oder Komfortgründen externe Radkräfte zu kompensieren, ist zumindest der erste Lenkzylinder oder zumindest ein erstes Paar von Zylinderkammern hydraulisch eingespannt.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Lenkung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der Druckschrift DE 195 31 413 B4 ist eine hydraulische Lenkung genannt und in den Druckschriften EP 1 914 150 B1 und EP 1 761 425 B1 sind hydraulische Lenkungen gezeigt, die jeweils einen Lenkzylinder haben.
Nachteilig an derartigen hydraulischen Lenkungen ist, dass bei einem Ausfall des Lenkzylinders oder seiner Versorgung die mobile Arbeitsmaschine nicht mehr gelenkt werden kann.
Die Druckschrift EP 0 898 539 B1 zeigt eine hydraulische Lenkung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit zwei mechanisch gekoppelten Lenkzylindern, wobei der erste Lenkzylinder im Normalbetrieb und der zweite Lenkzylinder im Störungsbetrieb bei Ausfall des ersten Lenkzylinders als Aktor für die Lenkung dient.
Nachteilig an den genannten hydraulischen Lenkungen ist, dass bei in Lenkrichtung wirkenden „helfenden” Kräften ein Voreilen der Lenkung möglich ist.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine hydraulische Lenkung mit maximaler Ausfallsicherheit zu schaffen, bei der ein Voreilen der Lenkung durch in Lenkrichtung wirkende „helfende” Kräfte verhindert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Hydraulische Lenkung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die erfindungsgemäße redundante hydraulische Lenkung für eine mobile Arbeitsmaschine (z. B. Traktor) hat zumindest zwei Lenkzylinder, die mechanisch aneinander gekoppelt sind – vorzugsweise Tandemzylinder –, oder einen Mehrkammer-Lenkzylinder, der zumindest zwei Paare von Zylinderkammern hat. Jeder Lenkzylinder oder jedes Paar von Zylinderkammern ist unabhängig von den anderen Lenkzylindern oder Paaren von Zylinderkammern vorzugsweise über einen eigenen Lenkkreislauf versorgbar. Fällt ein erster Lenkzylinder oder ein erstes Paar von Zylinderkammern oder ein damit verbundener primärer Lenkreislauf aus, kann einer der anderen Lenkzylinder oder eines der anderen Paare von Zylinderkammern verwendet werden. Um aus Sicherheit- oder Komfortgründen voreilende externe Radkräfte zu kompensieren, ist zumindest der erste Lenkzylinder oder zumindest das erste Paar von Zylinderkammern hydraulisch einspannbar.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung sind dem ersten Lenkzylinder oder dem ersten Paar von Zylinderkammern eine erste Pumpenleitung und eine erste Ablaufleitung zugeordnet, die dem ersten Lenkkreislauf zugeordnet sind. Die erste Ablaufleitung ist über ein Einspannventil zum Aufbau eines gegen die Lenkrichtung wirkenden Drucks drosselbar.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Einspannventil ein 3/4-Wegeventil, das in der ersten Pumpenleitung und in der ersten Ablaufleitung angeordnet ist. Das 3/4-Wegeventil hat einen Steuerdruckanschluss, der über ein Wechselventil mit einem Steuerdruck beaufschlagbar oder mit der ersten Ablaufleitung verbindbar ist. Über das 3/4-Wegeventil werden bei einer Druckbeaufschlagung des Steuerdruckanschlusses zunächst nur die erste Pumpenleitung und dann bei zunehmendem Steuerdruck zusätzlich die erste Ablaufleitung aufgesteuert.
Wenn die erste Pumpenleitung und die erste Ablaufleitung mit dem 3/4-Wegeventil auch absperrbar sind, ist ein Festsetzen einer gewählten Lenkstellung möglich, so dass äußere Kräfte, die auf die gelenkten Räder einwirken, deren Lenkwinkel nicht verändern können.
Bei einem anderen vorrichtungstechnisch besonders einfachen Ausführungsbeispiel ist das Einspannventil ein durch eine Feder vorgespanntes Rückschlagventil, das in der ersten Ablaufleitung angeordnet ist.
Eine besonders hohe Ausfallsicherheit der erfindungsgemäßen Lenkung ist gegeben, wenn mehrere voneinander unabhängige hydraulische Antriebe vorgesehen sind, die wahlweise jeden der Lenkzylinder antreiben können. Dazu kann bei einem Ausführungsbeispiel mit zwei Lenkzylindern eine erste Pumpe an die erste Pumpenleitung angeschlossen sein, und eine zweite Pumpe über eine zweite Pumpenleitung mit dem zweiten Lenkzylinder verbindbar sein. Die beiden Pumpenleitungen sind über ein Schaltventil miteinander verbindbar.
Bei einer besonders praxisnahen Weiterbildung ist an den ersten Lenkzylinder oder an das erste Paar von Zylinderkammern ein erstes Paar von Arbeitsleitungen angeschlossen, während an den zweiten Lenkzylinder oder an das zweite Paar von Zylinderkammern ein zweites Paar von Arbeitsleitungen angeschlossen ist.
Um den jeweils nicht betriebenen Lenkzylinder zu entlasten, wird es dabei bevorzugt, wenn die Arbeitsleitungen jedes Paares über ein jeweiliges Abschaltventil miteinander verbindbar sind. Damit ist eine Schwimmstellung des nicht betriebenen Lenkzylinders möglich.
Wenn die Lenkzylinder Gleichgangzylinder sind, ist kein Nachsaugen oder Abführen von Druckmittel nötig.
Zur Steuerung des Lenkausschlags im Normalbetrieb sind die erste Pumpenleitung und die erste Ablaufleitung über ein erstes stetig verstellbares Haupt-Wegeventil mit dem ersten Paar von Arbeitsleitungen verbindbar. Zur Steuerung des Lenkausschlags im Störungsbetrieb sind die zweite Pumpenleitung und die zweite Ablaufleitung über ein zweites stetig verstellbares Haupt-Wegeventil mit dem zweiten Paar von Arbeitsleitungen verbindbar.
Vorzugsweise ist die erste Pumpe eine von einem Verbrennungsmotor der mobilen Arbeitsmaschine antreibbare Verstellpumpe, die für einen energieeffizienten Dauerbetrieb ausgelegt ist. Als kostengünstiger Störungsantrieb wird es bevorzugt, wenn die zweite Pumpe eine Konstantpumpe ist, die von einem drehzahlgeregelten Elektromotor oder über ein Rad der mobilen Arbeitsmaschine antreibbar ist.
Bei einer praxisnahen Anwendung sind über die Verstellpumpe weitere hydraulische Verbraucher der mobilen Arbeitsmaschine (Fahrantrieb; Hubgabel; Drehwerk; Baggerlöffel) versorgbar. Dabei wird aus Gründen der Energieeffizienz eine Load-Sensing-Steuerung bevorzugt, bei der eine Fördermenge der Verstellpumpe abhängig vom höchsten Lastdruck der verschiedenen Verbraucher geregelt ist.
Um im Fall eines Energietransfers von einer zur andere Pumpe, insbesondere von der Verstellpumpe zur Konstantpumpe – einen kurzzeitiger Druckeinbruch abzumildern, kann an die erste Pumpenleitung ein hydraulischer Dämpfer oder ein hydraulischer Speicher angeschlossen sein.
Vorzugsweise sind die Haupt-Wegeventile und die Abschaltventile stellungsüberwacht, um deren Ausfall zu erkennen.
Ein oder mehrere – vorzugsweise alle – Räder der mobilen Arbeitsmaschine sind mit mehrfach redundanten Sensoren ausgerüstet, welche eine Drehstellung der Räder (und somit den Fahrweg) und/oder einen Lenkwinkel der Räder erfassen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind der primäre Lenkkreislauf von einem ersten Steuergerät mit zugehöriger erster Überwachungseinheit und ein redundanter Lenkkreislauf von einem redundanten zweiten Steuergerät mit zugehöriger zweiter Überwachungseinheit angesteuert und fehlerüberwacht.
In beiden Pumpenleitungen können jeweilige Rückschlagventile angeordnet sein, damit kein Hydrauliköl durch die nicht benutzte Pumpe entweichen kann.
Im Folgenden werden anhand der Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:
1 einen hydraulischen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen hydraulischen Lenkung;
2 einen hydraulischen Schaltplan eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen hydraulischen Lenkung; und
3 eine Steuergeräteanordnung der erfindungsgemäßen hydraulischen Lenkung.
1 und 2 zeigen jeweils einen hydraulischen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen hydraulischen Lenkung. Zunächst werden die gemeinsamen Merkmale und danach die Unterschiede der beiden Ausführungsbeispiele erläutert:
Bei beiden Ausführungsbeispielen (gemäß 1 und 2) handelt es sich um eine fehlertolerante Steer-by-Wire Lenkung eines Traktors, bei der der Lenkaktor zur Kompensation von an (nicht gezeigten) gelenkten Rädern helfenden Kräften eingespannt ist. Ein Voreilen der Lenkung wird somit unterbunden, was zu erhöhter Sicherheit und zu einer Komfortsteigerung führt.
Beide Lenkkonzepte sind zweikanalig bzw. mit zwei Lenkkreisläufen und somit vollredundant aufgebaut. Sowohl eine Lenkaktorik mit einem ersten und einem zweiten Lenkzylinder 1, 2, ein erstes Paar von Arbeitsleitungen 46, 48 und ein zweites Paar von Arbeitsleitungen 47, 49, ein erstes und ein zweite Haupt-Wegeventil 13, 14, eine erste Versorgungseinrichtung 24, 25 und eine zweite Versorgungseinrichtung 26, 27 als auch ein erstes und ein zweites Steuergeräte SG1, SG2 sind redundant ausgelegt und bilden zwei getrennt voneinander funktionsfähige Lenkkreisläufe. Im Fehlerfall des ersten Lenkkreislaufs (in 1 und 2 links) wird dieser abgeschaltet, während der zweite Lenkkreislauf (in 1 und 2 rechts) die Lenkfähigkeit des Traktors aufrecht hält.
Eine Verstellpumpe 25 des ersten Lenkkreislaufs wird dabei vom Verbrennungsmotor 24 des Traktors angetrieben. Die Verstellung erfolgt in Abhängigkeit eines Lastdrucks, der über ein Wechselventil 15 an die Verstellpumpe 25 übergeben wird.
Eine Konstantpumpe 27 des zweiten Lenkkreislaufs wird von einem Elektromotor 26 oder von einem (nicht gezeigten) Rad des Traktors angetrieben. Ein Schaltventil 21 in einer Verbindungsleitung zwischen einer ersten Pumpenleitung 42 und einer zweiten Pumpenleitung 43 ermöglicht die Versorgung der beiden Lenkkreisläufe wahlweise über eine der beiden Hydraulikpumpen 25, 27. Ein an die erste Pumpenleitung 42 angeschlossener hydraulischer Speicher 20 dient der Überbrückung eines kurzzeitigen Energieabfalls im Fehlerfall einer Hydraulikpumpe 25, 27. Jeweilige Rückschlagventile 22, 23 in den beiden Pumpenleitungen 42, 43 dienen der Absicherung derjenigen Hydraulikpumpe 25, 27, die nicht zur Versorgung des ersten oder zweiten Lenkzylinders 1, 2 über den zugeordneten Lenkkreislauf dient.
Die Haupt-Wegeventile 13, 14 sind Stetigventile und jeweils stellungsüberwacht. Sie sind als 4/3-Wegeventile ausgebildet und dienen zur Steuerung der Lenkung in Abhängigkeit von einem (nicht gezeigten) Lenkrad. Dazu verbinden die Haupt-Wegeventile 13, 14 die jeweilige Pumpenleitung 42, 43 mit einem der beiden Zylinderkammern des jeweiligen Lenkzylinders 1, 2. Die Stellungsüberwachung dient neben der Regelung des Volumenstroms zum jeweiligen Lenkzylinder 1, 2 der Fehlererkennung. Auf Basis eines erkannten Fehlers wird der fehlerhafte erste Lenkkreislauf abgeschaltet und der parallele, zweite fehlerfreie Lenkkreislauf aktiviert. Die Lenkfähigkeit des Traktors bleibt somit erhalten. Zur Druckabsicherung sind in beiden Arbeitsleitungen 46, 48, 47, 49 beider Lenkkreisläufe Druckbegrenzungsventile 9, 10, 11, 12 vorhanden. Darüber hinaus sorgen Nachsaugventile 5, 6, 7, 8, die ebenfalls in beiden Arbeitsleitungen 46, 48, 47, 49 beider Lenkkreisläufe vorgesehen sind, dafür, dass Öl aus einem Tank zu beiden Lenkzylindern 1, 2 nachgesaugt werden kann.
Im fehlerfreien Normalbetrieb über den ersten Lenkkreislauf muss der zweite Lenkzylinder 2 in einer Schwimmstellung gehalten werden, damit dieser keinen Gegendruck zur Lenkbewegung aufbaut. Hierzu dient ein als 4/2-Wegeventil ausgebildetes erstes Abschaltventil 4. Über dieses sind in einer federvorgespannten Grundstellung die beiden Arbeitsleitungen 47 49 miteinander verbunden. Der zweite Lenkkreislauf kann im Normalbetrieb auch über sein Haupt-Wegeventil 14 abgeschaltet werden. Zur Fehlererkennung sind beide Ventile 4, 14 stellungsüberwacht.
Im Normalbetrieb wird die Lenkung über den ersten Lenkkreislauf betrieben. Dieser realisiert aus Komfort- und Sicherheitsgründen die erfindungsgemäße Einspannung des Lenkzylinders 1. Im Fehlerfall wird auf den zweiten Lenkkreislauf umgeschaltet. Da dieser Lenkkreislauf als Rückfallebene bzw. für den Störungsbetrieb dient und lediglich die Lenkfähigkeit aufrecht erhalten bleiben muss, kann auf eine Einspannung des Lenkzylinders 2 verzichtet werden.
Aus Gründen der Sicherheit wird das Lenksystem von zwei Steuergeräten SG1, SG2 mit je einer Funktions- und einer Überwachungseinheit angesteuert. Das erste Steuergerät SG1 übernimmt hierbei die Ansteuerung des ersten Lenkkreislaufs und des Schaltventils 21 zur Umschaltung der Hydraulikversorgung, also zur Verbindung der Verstellpumpe 25 oder der Konstantpumpe 27 über den ersten oder über den zweiten Lenkkreislauf mit dem zugeordneten Lenkzylinder 1, 2. Über das zweite Steuergerät SG2 wird der redundante zweite Lenkkreislauf angesteuert. Durch die vierfach redundanten Lenkradsensoren 28, 29, 30, 31 und die vierfach redundanten Radwinkelsensoren 32, 33, 34, 35 ergibt sich eine fehlertolerante hydraulische Lenkung.
Im Falle eines Störungsbetriebs mit Hilfe des zweiten Lenkkreislaufs und des zweiten Lenkzylinders 2 muss der erste Lenkzylinder 1 in eine Schwimmstellung gebracht werden.
Dies geschieht beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 mit Hilfe des als 2/2-Wegeventil ausgebildeten ersten Abschaltventils 3, das im Störungsbetrieb geöffnet wird und die beiden Arbeitsleitungen 46, 48 miteinander verbindet. Die Abschaltung des ersten Lenkkreislaufs ist beim ersten Ausführungsbeispiel in die Einspannhydraulik 16, 17, 18, 19 des ersten Lenkzylinders 1 integriert. Die Einspannung des Lenkzylinders 1 erfolgt auf Basis eines Steuerdrucks 16. Zu Beginn gibt ein Wechselventil 18 den Steuerdruck 16 über ein elektrisch angesteuertes Sicherheits-Freigabeventil 17 an ein Einspannventil 19 weiter. Bei anliegendem Steuerdruck wechselt das Einspannventil 19 in eine Mittelstellung und gibt somit zunächst den Pumpenzulauf bzw. die erste Pumpenleitung 42 frei. Der Pumpenvolumenstrom wird über das erste Haupt-Wegeventil 13 zum ersten Lenkzylinder 1 geleitet. Die erste Ablaufleitung 44 zum Tank ist weiterhin durch das Einspannventil 19 gesperrt. Demzufolge steigt der Druck in der ersten Ablaufleitung 44 an. Sobald der Ablaufdruck den Steuerdruck 16 übersteigt, wird der Ablaufdruck über das Wechselventil 18 und über das Sicherheits-Freigabeventil 17 an das Einspannventil 19 weitergegeben. Das Einspannventil 19 schaltet demzufolge vollständig durch. Somit wird auch die erste Ablaufleitung 44 freigegeben. Die Einspannung des ersten Lenkzylinders 1 liegt in der Höhe des Steuerdrucks 16.
Im Vergleich zu 1 betreffen die Unterschiede des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 2 nur die Einspannhydraulik und die Schwimmschaltung des ersten Lenkzylinders 1. Die Einspannung ist beim zweiten Ausführungsbeispiel mit einem durch eine Feder vorbelasteten Rückschlagventil 119 in der ersten Ablaufleitung 44 realisiert. Der Einspanndruck ist abhängig von der Kraft der Feder. Ein erstes Abschaltventil 103 ist von einem 4/2-Wegeventil gebildet, über das die beiden ersten Arbeitsleitungen im Fehlerfall des ersten Lenkkreislaufs gesperrt werden und der erste Lenkzylinder 1 dabei in Schwimmstellung geschaltet wird. Auch das Abschaltventil 103 ist aus Sicherheitsgründen stellungsüberwacht.
3 zeigt eine Steuergeräteanordnung für die erfindungemäße redundante hydraulische Lenkung. Sie besteht aus zwei Steuergeräten SG1, SG2 mit jeweils einem Main-Controller 37, 38 für die Funktionalität und mit jeweils einem Monitor-Controller 36, 39 für die Überwachung der Funktionalität. Eingangsdaten für beide Steuergeräte SG1, SG2 liefern unter anderem die vier Lenkradsensoren 28, 29, 30, 31 sowie die vier Radwinkelsensoren 32, 33, 34, 35.
Das erste Steuergerät SG1 mit seinen beiden Controllern 36, 37 übernimmt aus Gründen der Fehlertoleranz der hydraulischen Lenkung die Ansteuerung des ersten Abschaltventils 3; 103, des ersten Haupt-Wegeventils 13 und des Schaltventils 21. Weiterhin übernimmt das erste Steuergerät SG1 mit seinen beiden Controllern 36, 37 beim ersten Ausführungsbeispiel die Ansteuerung des Freigabeventils 17. Da das Freigabeventil 17 den Ab- bzw. Zulauf freigibt bzw. sperrt, und dieses die sichere Abschaltung des ersten Lenkkreislaufs erlaubt, wird es vom ersten Monitor-Controller 36 aktuiert. Dem entsprechend erhält der erste Monitor-Controller 36 als weiteres Eingangssignal die Position des Freigabeventils 17. Der erste Main-Controller 37 wertet dagegen die Positionsdaten des ersten Abschaltventils 3; 103, des ersten Haupt-Wegeventils 13 und des Schaltventils 21 aus.
Das zweite Steuergerät SG2 mit den beiden Controllern 38, 39 übernimmt aus Gründen der Fehlertoleranz der hydraulischen Lenkung die Ansteuerung des zweiten Abschaltventils 4 und des zweiten Haupt-Wegeventils 14. Da über das Abschaltventil 4 die sichere Abschaltung des zweiten Lenkkreislaufs gewährleistet wird, wird es vom zweiten Monitor-Controller 39 angesteuert, während das zweite Haupt-Wegeventil 14 über den zweiten Main-Controller 38 angesteuert wird. Dem entsprechend wertet der zweite Monitor-Controller 39 die Positionsdaten des Abschaltventils 4 und der zweite Main-Controller 38 die Positionsdaten des Haupt-Wegeventils 14 aus.
Neben der Lenkung über das (nicht gezeigte) Lenkrad, dessen Bewegung oder Stellung mit den Lenkradsensoren 28, 29, 30, 31 detektiert wird, ist zudem die Lenkung über einen Joystick 40 möglich. Aus Gründen der Sicherheit werden die redundanten Joysticksignale sowohl von beiden Main-Controllern 37, 38 als auch von beiden Monitor-Controllern 36, 39 ausgewertet.
Zur Sicherstellung der Spannungsversorgung werden beide Steuergeräte SG1, SG2 durch die zusätzliche Batterie 41 abgesichert.
Detektiert das erste Steuergerät SG1 mit den beiden ersten Controllern 36, 37 einen Fehler, schaltet der erste Monitor-Controller 36 den ersten Lenkkreislauf ab und übergibt die Funktionalität an das zweite Steuergerät SG2 mit dem zweiten Main Controller 38.
Offenbart ist eine redundante hydraulische Lenkung für eine mobile Arbeitsmaschine (z. B. Traktor), die entweder zumindest zwei Lenkzylinder hat, die mechanisch aneinander gekoppelt sind – vorzugsweise Tandemzylinder –, oder die einen Mehrkammer-Lenkzylinder hat, der zumindest zwei Paare von Zylinderkammern aufweist. Jeder Lenkzylinder oder jedes Paar von Zylinderkammern ist unabhängig von den anderen Lenkzylindern oder Paaren von Zylinderkammern vorzugsweise über einen eigenen Lenkkreislauf versorgbar. Fällt ein erster Lenkzylinder oder ein damit verbundener primärer Lenkreislauf aus, kann der andere Lenkzylinder verwendet werden. Um aus Sicherheit- oder Komfortgründen externe Radkräfte zu kompensieren, ist zumindest der erste Lenkzylinder oder zumindest ein erstes Paar von Zylinderkammern hydraulisch eingespannt.
Bezugszeichenliste

1: erster Lenkzylinder
2: zweiter Lenkzylinder
3: erstes Abschaltventil
4: zweites Abschaltventil
5: Nachsaugventil
6: Nachsaugventil
7: Nachsaugventil
8: Nachsaugventil
9: Druckbegrenzungsventil
10: Druckbegrenzungsventil
11: Druckbegrenzungsventil
12: Druckbegrenzungsventil
13: erstes Haupt-Wegeventil
14: zweites Haupt-Wegeventil
15: Wechselventil
16: Steuerdruck
17: Freigabeventil
18: Wechselventil
19; 119: Einspannventil
20: hydraulischer Speicher
21: Schaltventil
22: Rückschlagventil
23: Rückschlagventil
24: Verbrennungsmotor
25: Verstellpumpe
26: Elektromotor
27: Konstantpumpe
28: Lenkradsensor
29: Lenkradsensor
30: Lenkradsensor
31: Lenkradsensor
32: Radwinkelsensor
33: Radwinkelsensor
34: Radwinkelsensor
35: Radwinkelsensor
36: erster Monitor-Controller
37: erster Main-Controller
38: zweiter Main-Controller
39: zweiter Monitor-Controller
40: Joystick
41: Batterie
42: erste Pumpenleitung
43: zweite Pumpenleitung
44: erste Ablaufleitung
45: zweite Ablaufleitung
46: Arbeitsleitung
47: Arbeitsleitung
48: Arbeitsleitung
49: Arbeitsleitung
103: erstes Abschaltventil
SG1: erstes Steuergerät
SG2: zweites Steuergerät

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19531413 B4 [0002]
EP 1914150 B1 [0002]
EP 1761425 B1 [0002]
EP 0898539 B1 [0004]

Claims

Redundante hydraulische Lenkung für eine mobile Arbeitsmaschine mit zumindest zwei Lenkzylindern (1, 2), die mechanisch aneinander gekoppelt sind, oder mit einem Mehrkammer-Lenkzylinder, der zumindest zwei Paare von Zylinderkammern hat, wobei jeder Lenkzylinder oder jedes Paar von Zylinderkammern unabhängig von den anderen Lenkzylindern oder Paaren von Zylinderkammern versorgbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Lenkzylinder (1) oder zumindest ein erstes Paar von Zylinderkammern hydraulisch einspannbar ist.
Lenkung nach Anspruch 1, wobei dem ersten Lenkzylinder (1) oder dem ersten Paar von Zylinderkammern eine erste Pumpenleitung (42) und eine erste Ablaufleitung (44) zugeordnet sind, und wobei die erste Ablaufleitung (44) über ein Einspannventil (19; 119) drosselbar ist.
Lenkung nach Anspruch 2, wobei das Einspannventil ein 3/4-Wegeventil (19) ist, das in der ersten Pumpenleitung (42) und in der ersten Ablaufleitung (44) angeordnet ist, und wobei das 3/4-Wegeventil (19) eine Steuerdruckanschluss hat, der über ein Wechselventil (18) mit einem Steuerdruck (16) beaufschlagbar oder mit der ersten Ablaufleitung (44) verbindbar ist, und wobei über das 3/4-Wegeventil (19) nur die erste Pumpenleitung (42) aufsteuerbar ist oder die erste Pumpenleitung (42) und zusätzlich die erste Ablaufleitung (44) aufsteuerbar sind.
Lenkung nach Anspruch 3, wobei die erste Pumpenleitung (42) und die erste Ablaufleitung (44) über das 3/4-Wegeventil (19) absperrbar sind.
Lenkung nach Anspruch 2, wobei das Einspannventil ein durch eine Feder vorgespanntes Rückschlagventil (119) ist, das in der ersten Ablaufleitung (44) angeordnet ist.
Lenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei eine erste Pumpe (25) an die erste Pumpenleitung (42) angeschlossen ist, und wobei eine zweite Pumpe (27) über eine zweite Pumpenleitung (43) mit einem zweiten Lenkzylinder (2) oder mit einem zweiten Paar von Zylinderkammern verbindbar ist, und wobei die beiden Pumpenleitungen (42, 43) über ein Schaltventil (21) miteinander verbindbar sind.
Lenkung nach Anspruch 6, wobei an den ersten Lenkzylinder (1) oder an das erste Paar von Zylinderkammern ein erstes Paar von Arbeitsleitungen (46, 48) angeschlossen ist, und wobei an den zweiten Lenkzylinder (2) oder an das zweite Paar von Zylinderkammern ein zweites Paar von Arbeitsleitungen (47, 49) angeschlossen ist, und wobei die Leitungen jedes Paares über ein jeweiliges Abschaltventil (3, 4; 103) miteinander verbindbar sind.
Lenkung nach Anspruch 7, wobei zur Steuerung des Lenkausschlags die erste Pumpenleitung (42) und die erste Ablaufleitung (44) über ein erstes stetig verstellbares Haupt-Wegeventil (13) mit dem ersten Paar von Arbeitsleitungen (46, 48) verbindbar sind, und wobei die zweite Pumpenleitung (43) und die zweite Ablaufleitung (45) über ein zweites stetig verstellbares Haupt-Wegeventil (14) mit dem zweiten Paar von Arbeitsleitungen (47, 49) verbindbar sind.
Lenkung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die erste Pumpe eine von einem Verbrennungsmotor (24) der mobilen Arbeitsmaschine antreibbare Verstellpumpe (25) ist, und wobei die zweite Pumpe eine Konstantpumpe (27) ist, die von einem drehzahlgeregelten Elektromotor (26) oder über ein Rad der mobilen Arbeitsmaschine antreibbar ist.
Lenkung nach Anspruch 9, wobei über die Verstellpumpe (25) weitere hydraulische Verbraucher der mobilen Arbeitsmaschine versorgbar sind, wobei eine Fördermenge der Verstellpumpe (25) abhängig vom höchsten Lastdruck der verschiedenen Verbraucher geregelt ist.
Lenkung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei an die erste Pumpenleitung (42) ein hydraulischer Dämpfer oder ein hydraulischer Speicher (20) angeschlossen ist.
Lenkung zumindest nach den Ansprüchen 7 und 8, wobei die Haupt-Wegeventile (13, 14) und die Abschaltventile (3, 4; 103) stellungsüberwacht sind.
Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – vorzugsweise alle – Räder der mobilen Arbeitsmaschine mit mehrfach redundanten Sensoren (32, 33, 34, 35) ausgerüstet sind, über die eine Drehstellung der Räder und/oder ein Lenkwinkel der Räder erfassbar sind.
Lenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein primärer Lenkkreislauf (42, 44, 46, 48) von einem ersten Steuergerät (SG1) mit zugehöriger erster Überwachungseinheit und ein redundanter Lenkkreislauf (43, 45, 47, 49) von einem redundanten zweiten Steuergerät (SG2) mit zugehöriger zweiter Überwachungseinheit angesteuert und fehlerüberwacht sind.
Lenkung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei in beiden Pumpenleitungen (42, 43) jeweils ein Rückschlagventil (22, 23) angeordnet ist.