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Lenkeinrichtung für Straßenwalzen u. dgl. Die Erfindung betrifft eine
Lenkeinrichtung für Straßenwalzen u. dgl., bestehend aus einem hydraulischen Motor
zum Herbeiführen der Lenkbewegungen, einer Steuereinrichtung für den Motor. die
während des Betriebes von einem Steuermittelstrom ständig durchflossen wird, und
einem Lenkkommandogeber, der derart auf die Steuereinrichtung einwirkt, daß in dieser
Teile des Steuermittelstromes zum Motor abgeleitet werden, welche die eine oder
andere Seite des Motorkolbens beaufschlagen.
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Wird bei einer derartigen Lenkeinrichtung durch den Lenkkommandogeber
der Steuereinrichtung für den Motor ein Lenkbefehl erteilt, dann wird derDruck,
den das Steuermittel auf die eine beaufschlagte Seite des Motorkolbens ausübt, erhöht,
auf der anderen beaufschlagten Seite dagegen herabgesetzt, und durch die dadurch
verursachte Bewegung des Motorkolbens werden die Lenkräder od. dgl. verstellt. Eine
Eigenart aller derartigen Lenkeinrichtungen ist nun die, daß die beaufschlagten
Seiten des Motorkolbens, sofern, wie es in der Regel -der Fall ist, nur Kommandos
für kleinere Lenkbewegungen erteilt werden, ständig mit der Steuermittelablaufseite
der Steuereinrichtung in Verbindung bleiben. Das hat zur Folge, daß Stöße gegen
die Lenkräder auf den Motorkolben zurückwirken und unter Umständen ein ungewolltes
Verschieben des Kolbens herbeiführen, wodurch das sichere Lenken des Fahrzeuges
gefährdet wird.
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Diese Gefahr besteht in ganz besonderem Maße bei Fahrzeugen, die ein
großes Gewicht haben und sich zugleich nur langsam fortbewegen, wie Straßenwalzen
und ähnliche Fahrzeuge. Bei einem solchen Fahrzeug sind störende Rückwirkungen auf
die Lenkräder schon deshalb größer, weil infolge der großen bewegten Massen der
Lenkwiderstand der Lenkeinrichtung nicht ausreicht, uni ein Verstellen der Radstellung
zu verhindern, und weil die Einwirkungsdauer infolge der niedrigen Fahrgeschwindigkeit
eine erheblich gröl.lere ist als bei einem schnellen Kraftfahrzeug. Die Folge ist,
daß sich das Fahrzeug unter Umständen durch die Lenkeinrichtung bzw. durch den Fahrzeuglenker
nicht mehr sicher beherrschen läßt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mangel abzustellen.
Erreicht wird das erfindungsgem . dadurch, daß bei Verwendun- einer Lenkeinrichi
äß Z,
tung der eingangs angegebenen Art Mittel angeordnet Jnd, durch welche
nach Ausführen der Verstellbeweung der Rückstrom des Steuermittelteilstromes vom
Motorkolben gesperrt wird, so daß dieser und damit auch die Lenkräder in der jeweils
eingenommenen Lage hydraulisch blockiert sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist als Mittel
zur hydraulischen Blockierung des Motorkolbens mindestens ein Absperrorgan in den
zu den beaufschlagten Seiten des Motorkolbens führenden Steuermittelzu- und/oder
-ablaufwegen angeordnet. Die Absperrorgane können beispielsweise aus über den Lenkkommandogeber
betätigten Kolbenschieberei bestehen.
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Belastet man diese Absperrorgane bzw. Kolbenschieber durch Federn
derart, daß sie in Schließstellung gebracht oder gehalten werden, sobald bzw. solange
der Lenkkommando geber nicht betätigt wird, so hat man die sichere Gewähr dafür,
daß die hydraulische Blockierung der Lenkräder in der jeweils eingenommenen Lage
jederzeit ohne Zutun des Lenkenden erfolgt, sobald er den Lenkkommandogeber nicht
betätigt.
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Benutzt man eine Lenkeinrichtung, bei welcher in die Steuermitteldurchlaufwege
innerhalb der Steuereinrichtung den Durchfluß regelnde Ventile, deren Öffnungsquerschnitt
über den Lenkkommandogeber geregelt wird, eingeschaltet sind, so ergibt sich in
diesem Fall eine baulich besonders zweckmäßige Gesamtanordnung der Lenkeinrichtung
nach der Erfindung, wenn man die Ventile mit den Kolbenschiebern jeweils baulich
zu einer Steuereinheit zusammenschließt. Die Steuereinrichtung als Ganzes enthält
dann also zwei solche Steuereinheiten, von denen die eine die Beaufschlagung der
einen Motorkolbenseite, die andere die Beaufschlagung der anderen Motorkolbenseite
steuert.
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Um bei dieser Bauart die wechselseitige Einwirkung des Lenkkommandogebers
zu erreichen, braucht man die Steuereinheiten auf ihren einander zugekehrten Seiten
nur mit entsprechenden Betätigungsstößeln zu versehen, die an einem ihnen zugeordneten
und zwischen ihnen angeordneten, mittels des Lenkkommandogebers geschwenkten Doppelnocken
kraftschlüssig anliegen. Belastet man die Steuereinheiten derart durch vorgespannte
Federn, daß ihre Stößel an den
Doppelnocken anliegen, so- wird hierdurch
nicht nur die eben erwähnte kraftschlüssige Anlage .der Stößel an dem Doppelnocken
aufrechterhalten, sondern es werden hierdurch zugleich auch alle beweglichen Teile
der Steuereinrichtung in der erforderlichen Weise ständig in ihre zur Mitte symmetrische
neutrale Stellung gedrängt.
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Bei der Lenkeinrichtung nach Erfindung wirkt infolge der Einschaltung
besonderer Absperrorgane, beispielsweise der Kolbenschieber, in den Steuermittelweg
zwischen Steuereinrichtung und Motor das Steuerkommando jeweils plötzlich und scharf
abgegrenzt auf den Motor ein. Es kann deshalb unter Umständen zweckmäßig sein, besondere
Vorkehrungen zu treffen, die dennoch einen sich verhältnismäßig langsam oder gedämpft
vollziehenden Lenkvorgang gewährleisten. Aus diesem Grunde wird weiterhin vorgeschlagen,
in die die Absperrorgane enthaltenden, zu den beaufschlagten Seiten des Motorkolbens
führenden Steuermittelzu- und -ablaufwege jeweils eine oder mehrere insbesondere
im Querschnitt einstellbare oder auswechselbare Drosseleinrichtungen einzuschalten.
Dabei empfiehlt es sich, die Drosselwirkung der jeweiligen Drosseleinrichtungen
so zu bemessen, daß der bei einem Steuermittelüberdruck auf der einen der beiden
beaufschlagten Seiten des Motorkolbens auf der anderen Seite dieses Kolbens sich
einstellende Ablaufdruck mindestens etwa 10'% des Überdruckes beträgt.
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Bei Verwendung zusätzlicher Kolbenschieber und ihrer Zusammenfassung
mit den Durchfluß regelnden Ventilen der Steuereinrichtung zu einer Steuereinheit
ist es vorteilhaft, wenn der Ventilverschlußkörper des Ventilteils jeder Steuereinheit
senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbenschiebers jeweils zwei Dichtflächen verschieden
großen Durchmessers aufweist, die .derart angeordnet sind, daß immer nur das eine
der von ihnen und den ihnen zugeordneten Ventilsitzen gebildeten Ventile geöffnet
ist.
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Ferner wird die Anordnung zweckmäßigerweise so getroffen, daß der
Teil des Ventilverschlußkörpers, der die Dichtfläche mit dem größeren Durchmesser
aufweist, jeweils den Zulauf des Steuermittels zur Steuereinrichtung regelt, während
der Teil mit der Dichtfläche kleineren Durchmessers zur Regelung des Ablaufes des
Steuermittels aus der Steuereinrichtung dient. Es empfiehlt sich dann, die Kolbenschieber
je-@veils in den Steuermittelzu- und -ablaufweg einzuschalten, der von der ihm zugeordneten
beaufschlagten Seite des :Motorkolbens zu einem Raum in der Steuereinrichtung führt,
der zwischen den Zu- und Ablauf regelnden Ventilen liegt.
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Aus Gründen eines steuertechnisch günstigen Ablaufes im Zusammenspiel
der einzelnen Steuervorgänge empfiehlt es sich weiter, den Schließweg des den Ablauf
des Steuermittels aus der Steuereinrichtung regelnden Ventils und das bis zum Öffnen
des Zu- und Ablaufweges, der von dem Raum in der Steuereinrichtung zu der zugeordneten
beaufschlagten Seite .des Motorkolbens führt, zu verschiebende Stück des Kolbenschiebers
so aufeinander abzustimmen, daß erst der Zu- und Ablaufweg geöffnet und dann erst
der Ablauf des Steuermittels gesperrt wird.
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Wie aus dem bisher Gesagten hervorgeht, sind die Zylinderräume des
Motors durch die erfindungsgemäß angeordneten Mittel, z. B. die Kolbenschieber,
wenn nicht gerade ein Verstellvorgang vor sich geht, jeweils für sich völlig abgeschlossen.
Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, die Kolbenschieber jeweils mit einem solchen
Spiel in ihre Führung einzusetzen, daß bei durch -Temperaturänderungen verursachten
Volumenänderungen des in den Zylinderräumen des Motors eingeschlossenen Steuermittels
ein Druckausgleich durch den Steuermittelabfluß in die Steuereinrichtung erfolgen
kann.
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Aus dem völligen Abgeschlossensein der beiden Zylinderräume vor und
hinter dem Motorkolben können sich unter Umständen auch noch andere Schwierigkeiten
ergeben, nämlich dann, wenn bei einer Betriebsstörung der hydraulischen Anlage eine
Blockierung der Lenkeinrichtung den Abtransport des lenkunfähig gewordenen Fahrzeuges
erschwert. Um dem zu begegnen, ist es ratsam, Mittel anzuordnen, durch die, insbesondere
für den Fall einer Betriebsstörung der hydraulischen Anlage, die Blockierung dadurch
aufgehoben wird, daß der Rückstromweg für das Steuermittel geöffnet wird. Beispielsweise
können die Mittel aus den Steuereinheiten bestehen, die so ausgebildet sind, daß
sie mittels des Lenkkommandogebers in eine solche Stellung zueinander gebracht werden
können, daß zwischen den beiden beaufschlagten Seiten des Motorkolbens offene Verbindungswege
vorhanden sind.
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Eine Eigenart der Lenkeinrichtung nach der Erfindung besteht darin,
.daß sich der Lenkvorgang in fest abgegrenzten Schritten vollzieht, d. h. -immer
dann seinen Anfang nimmt, wenn die Blockierung aufgehoben wird, und sofort endet,
wenn diese wieder eintritt. Daher entspricht ein Lenkkommandogeber in Form eines
Lenkrades, wie man es sonst bei motorgetriebenen Fahrzeugen verwendet, nicht ganz
der Eigenart der Steuerung. Deshalb wird vorgeschlagen, daß der Lenkkommandogeber
vorzugsweise die Gestalt eines Steuerknüppels hat und mit einer Raste oder Verriegelung
versehen ist, mit der er in der Lage gehalten werden kann, in der die Blockierung
aufgehoben ist, und zwar für eine beliebige Zeitdauer.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Lenkeinrichtung nach
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Steuereinrichtung,
Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht .der in Fig. 1 gezeigten
Einrichtung, Fig. 3, 4 und 5 die beweglichen Teile der Steuereinrichtung in drei
verschiedenen Betriebsstellungen und Fi:g. 6 einen Blick auf den ungeschnitten dargestellten
rechten Teil der Steuereinrichtung mit den Mitteln, die zum Aufheben der Blockierung
bei einem etwaigen Versagen der hydraulischen Anlage dienen.
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Die in Fig. 1 dargestellte Steuereinrichtung ist zu beiden Seiten
der Mittelquerachse vollkommen symmetrisch aufgebaut. Im folgenden wird daher nur
der linke Teil der Steuereinrichtung beschrieben. Die im rechten Teil liegenden
Bauteile, die denen des linken Teils entsprechen, sind in allen Figuren und in der
später folgenden Beschreibung der Arbeitsweise der Einrichtung mit den gleichen,
jedoch mit einem Strichindex versehenen Bezugszeichen bezeichnet.
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Die Hauptbestandteile der Steuereinrichtung sind ein Gehäuse 1, ein
in diesem gleitend bewegbarer Kolben 2 und eine in das Gehäuse fest eingesetzte
Führungsbuchse 3. In dem Kolben 2 und in der Buchse 3 angeordnete Ringnuten 4 bzw.
5 und 6 enthalten Dichtungsmaterial für das Steuermittel, beispielsweise unter Druck
stehendes C51.
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Der Kolben 2 bildet einerseits mit der Buchse 3 und andererseits mit
dem Gehäuse 1 je eile Ventil mit stirnseitigen Dichtflächen. Bei Betätigen dieser
Ventile ändern sich deren Durchlaßquerschnitte im entgegengesetzten
Sinn.
Bei dem einen Ventil wird die Größe des Durchlaßquerschnittes von der Entfernung
der Dichtfläche 7 von dem Ventilsitz 8, bei dem'änderen Ventil von der Entfernung
der Dichtfläche 10 von dem Ventilsitz 9 bestimmt.
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Die Bodenwand des in seinem rechten Teil tauchkolbenartig ausgebildeten
Kolbens 2 ist mit Durchlaßbohrungen 11 versehen, die die beiden Räume 12 und 13
miteinander verbinden. An der Bodenwand einerseits und an einem auf dem Kolben 2
verschiebbaren Winkelring 14 andererseits ist eine unter Druckspannung stehende
Feder 15 abgestützt.
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Der sich nach links erstreckende mehr hülsenartige Teil des Kolbens
2 bildet zugleich einen Steuerkolben, der nach beiden Enden hin einmal abgestuft
ist. Die dadurch gebildeten Kanten 16 und 17 wirken im Betrieb mit ihnen zugeordneten
Kanten 18 und 19 zusammen, die die seitliche Degrenzung einer in der Führungsbuchse
3 angeordneten Ringnut 20 bilden. Die Ringnut 20 steht durch eine Bohrung 21 in
der luchse 3 mit einer Bohrung 22 in Verbindung, die in eine Anschlußöffnung 23
für einen Rohrleitungsanschluß ausmündet.
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Schließlich ist der Kolben 2, um die ihm zugedachten Aufgaben erfüllen
zu können, noch mit zwei
durchgehenden Bohrungen 24 und 25 versehen, von denen
die erste den Raum 13 mit dem Raum 26 verbindet, während die Bohrung 25, wenn der
Kolben 2 entsprechend weit aus seiner neutralen Mittellage nach links verschoben
ist, eine Verbindung zwischen dem Raum 26 und der Ringnut 20 herbeiführt.
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In den Raum 26 ist noch eilte vorgespannte Druckfeder 27 eingesetzt,
deren linkes Ende sich all eitern Schraubstopfeii 28 abstützt, während ihr rechtes
Ende auf den Kolben 2 drückt und ihn ständig nach rechts zu verschieben sucht.
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Das zum Betrieb der Lenkeinrichtung dienende Steuermittel, das von
einer nicht dargestellten Pumpe gefördert wird, tritt durch eine Einlaßbohrung 29
in die Steuereinrichtung ein und kann, soweit es nicht zum Verstellen des das Lenkgestänge
bewegenden Motorkolbens benötigt wird, durch eine Ablaufbohrung 30 ablaufen, von
wo aus es durch eine Rücklaufleitung in den Saugbehälter der Pumpe zurückgelangt.
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An seinem äußersten rechten Ende läuft der Kolben 2 in einen Betätigungsstößel
31 aus, der durch die Feder 27 ständig gegen .den Doppelnocken 32 gedrückt wird.
Dieser Nocken ist auf einer Welle 33 befestigt, die auf der einen Seite aus dein
Gehäuse 1 heraustritt. Auf diese Welle ist als Lenkkommandogeber 34 ein Steuerhebel
oder Steuerknüppel mit einem Kugelknauf aufgesetzt.
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Die Welle 33 ist derart gelagert, daß der Raum 12 öldicht abgeschlossen
ist, und zwar ist sie, wie Fig. 2 zeigt, auf der einen Seite in einem Flansch 36
und auf der anderen Seite in einem Flansch 37 gelagert.
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Der zum Verstellen der Lenkeinrichtung dienende, in den Zeichnungen
nicht dargestellte hydraulische Motor ist mit der zuvor beschriebenen Steuereinrichtung
so verbunden, daß die von der Anschlußbohrung 23 ausgehende Leitung zu der einen
beaufschlagten Seite, die von der Anschlußbohrung 23' ausgehende Leitung zu der
anderen beaufschlagten Seite des Motorkolbens führt.
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Die Arbeitsweise der Einrichtung ist folgende: Wird der Steuerknüppel
sich selbst überlassen, so werden alle Teile der Steuereinrichtung durch die beiden
Federn 27 und 27' ständig in der in Fig. 1 dargestellten neutralen Lage gehalten.
Bei dieser gibt die Steuermittelpumpe das von ihr geförderte Drucköl in die
Einlaßbohrungen 29 und 29' der Steuereinrichtung hinein. Das Drucköl nimmt dann
den in Fig. 1 durch die eingetragenen Pfeile gekennzeichneten Weg zu der Ablauföffnung
30. Wie aus Fig. 1 weiter zu ersehen ist, sind bei dieser Stellung der Teile die
Ringnuten 20 und 20' durch den kolbenschieberartigen Teil des Kolbens 2 abgedeckt.
Infolgedessen ist der Motor für die Lenkeinrichtung hydraulisch vollständig blockiert.
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Nimmt man nun an, daß der Lenker des Fahrzeuges den Steuerknüppel
entgegen dem Uhrzeigersinn schwenkt, so wandern die beweglichen Teile der Steuereinrichtung
mehr und mehr nach links, wobei sie nacheinander die in den Fig.3 bis 5 gezeigten
Stellungen durchlaufen.
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Um die Beschreibung der Steuervorgänge und ihrer Auswirkungen im folgenden
zu vereinfachen, wird das Ventil mit der Dichtfläche 7 und dem Ventilsitz 8 mit
43, das Ventil mit der Dichtfläche 10 und dem Ventilsitz 9 mit 44 bezeichnet. Diesen
Ventilen entsprechen die der rechts der Symmetrielinie liegenden Ventile 43' und
44'. Ferner wird der Kolbenschieber mit den Kanten 16, 17 mit 45, der entsprechende
Kolbenschieber auf der rechten Seite der Steuereinrichtung mit 45' bezeichnet. Diese
Kurzbezeichnungen sind in der Zeichnung in Klammern gesetzt.
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Bei .der in Fig. 3 gezeigten Stellung haben sich die Durchlaßquerschnitte
der Ventile 43 und 44' vermindert, während die der Ventile 44 und 43' zugenommen
haben. Damit tritt zwar noch nach wie vor durch beide Ventile 43 und 43' Drucköl
in die Steuereinrichtung ein, doch ist insofern eilte Veränderung erfolgt, als der
Druck in dem Raum 13 gesenkt, in denn Raum 13' dagegen erhöht worden ist. Beide
Kolbenschieber 45 und 45' sind auch jetzt noch geschlossen, haben aber bereits die
Lage erreicht, in der sie bei weiterer Linksverschiebung der Kolben 2 und 2' geöffnet
werden.
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Haben die Kolben 2 und 2' die in Fig. 4 dargestellte Lage erreicht,
so ist das Ventil 44' ganz geschlossen, während bei dem Ventil 43 noch ein kleiner
Spalt offen ist. Beide Kolbenschieber 45 und 45' sind jetzt aber schon geöffnet.
Das hat zur Folge, daß in die an die Anschlußöffnung 23' angeschlossene und zu der
einen Seite des hydraulischen Motors führende Leitung Steueröl hineinfließt, während
dem bei der Bewegung von dem Kolben des Motors verdrängten 01
durch den Kolbenschieber
45 über .die entsprechende Leitung und die Anschlußöffnung 23 ein Ablaufweg geöffnet
worden ist. Um diesen Unterschied gegenüber den Verhältnissen in Fig.3 deutlicher
erkennbar zu machen, ist in Fig.4 der Richtungspfeil in der Anschlußöffnung 23 in
entgegengesetzter Richtung eingetragen wie in Fig.3. Im übrigen ist der Weg des
Steuermittelflusses auf den beiden Seiten der Steuereinrichtung aus den eingetragenen
Strömungspfeilen in Fig. 4 zu ersehen.
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Fig. 5 zeigt schließlich die linke Endlage der Teile. Die beiden Ventile
43 und 44' sind jetzt ganz geschlossen, die Ventile 44 und 43' ganz geöffnet. Ebenso
haben die Kolbenschieber 45 und 45' die Stellungen erreicht, in denen sie dem Oldurchlaß
in den jeweiligen Richtungen den geringsten Widerstand bieten. Auf der rechten Seite
der Steuereinrichtung kann .damit auf die entsprechende rechte Seite des Verstellkolbens
der Lenkeinrichtung der volle Steuermitteldruck einwirken, während das von der linken
Seite dieses Kolbens verdrängte Öl über den vollen Durchlaßquerschnitt abströmen
kann. Die Strömungswege auf beiden Seiten sind auch hier wieder durch die eingetragenen
Richtungspfeile kenntlich gemacht.
Wird der Steuerknüppel losgelassen,
so spielen- sich die Vorgänge in entgegengesetzter Reihenfolge ab, bis sich schließlich
wieder die in Fig. 1 dargestellte Lage der Teile ergibt, bei welcher die Kolbenschieber
45 und 45' wieder die Räume vor und hinter den Verstellkolben des hydraulischen
Motors abschließen, wodurch er und damit die Lenkeinrichtung in der neu eingenommenen
Lage blockiert wird.
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Die eingangs genannten Drosseleinrichtungen in den Strömungswegen
zu und von dem Verstellmotor sind in der Zeichnung nicht dargestellt und können
an jeder geeigneten Stelle dieser Strömungswege, beispielsweise in die Bohrungen
21 und 21', eingesetzt sein.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Lage der Teile öffnen sich bei einer
Weiterbewegung der Kolben 2 und 2' nach links die Kolbenschieber 45 und 45' sofort,
während sich die Ventile 43 und 44' erst kurze Zeit danach ganz schließen. Das bedeutet,
daß eine ganz bestimmte Stellung der Kolben 2, 2' möglich ist, bei der die an die
Anschlußöffnungen 23 und 23' angeschlossenen Leitungen auf dem Wege über den Raum
12 der Steuereinrichtung miteinander in Verbindung stehen. Diese Lage der Teile
ist diejenige, bei der es möglich ist, den Einschlagwinkel der Lenkräder des Fahrzeuges
zu verändern, ohne daß die Kolbenschieber 45 und 45' dem blockierend im Wege stehen.
Damit das Fahrzeug bei einem etwaigen Versagen der hydraulischen Anlage abgeschleppt
werden kann, was unmöglich wäre, wenn der Einschlagwinkel der Lenkräder blokkiert
ist, empfiehlt es sich, die in Fig. 6 angedeuteten zusätzlichen Mittel anzuordnen,
die es gestatten, die Kolben 2 und 2' der Steuereinrichtung in der zuvor erwähnten
Lage zu halten, bei welcher der Einschlagwinkel der Lenkräder frei geändert werden
kann. Die genannten Mittel zum Aufrechterhalten der Entriegelungsstellung bestehen
im wesentlichen aus einer mit einer Bohrung 39 versehenen, zugleich mit dem Steuerknüppel
initwandernden Platte 38 und einer an .dem Flansch 37 (Fig. 2) angeordneten Einrastöffnung
für einen durch die Öffnung 39 hindurchsteckbaren Bolzen 40. Dieser Bolzen ist,
um ihn im Notfall stets bereit zu haben, in eine Schelle 41 eingesteckt und durch
eine Kette 42 od. dgl. gegen Verlieren gesichert.