DE19503890C2 - Steuervorrichtung für ein hydraulisches Lenksystem - Google Patents
Steuervorrichtung für ein hydraulisches LenksystemInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung
für ein hydraulisches Lenksystem mit einem Gehäuse, das
einen Pumpenanschluß, einen Behälteranschluß und zwei
Lenkmotoranschlüsse aufweist, mit einem Drehschieber
ventil, das bei Betätigung eines Lenkorgans öffnet und
in Abhängigkeit von einer Druckflüssigkeits-Meßvorrich
tung schließt, mit einem bei Betätigung des Lenkorgans
ansprechenden Signalgeber zum In-Betrieb-Setzen einer
Pumpe für die Druckflüssigkeit und mit einem im Not
steuerbetrieb öffnenden Rückschlagventil in einer Zu
laufseite und Ablaufseite verbindenden Leitung.
Eine solche Steuervorrichtung wird von der Anmelderin
unter der Bezeichnung OSPB LS vertrieben und ist in
"fluid" 12/1978, Seiten 18 und 19, beschrieben. Dadurch
daß die Pumpe nur im Bedarfsfall eingeschaltet wird,
läßt sich die erforderliche Leistung ganz erheblich
reduzieren. Eine solche Steuervorrichtung eignet sich
insbesondere für batteriegetriebene Arbeitsfahrzeuge,
wie Elektro-Gabelstapler u. dgl. Im Betrieb hat sich
gezeigt, daß gelegentlich Rückschläge (kick-back) am
Lenkorgan auftreten, wenn der Lenkvorgang eingeleitet
wird.
Aus DE-AS 12 93 029 ist eine ähnliche Steuervorrichtung
bekannt, bei der jedoch der bei Betätigung des Lenkor
gans ansprechende Signalgeber zum Inbetriebsetzen einer
Pumpe für die Druckflüssigkeit fehlt. Vorgesehen ist
jedoch, daß das Verschlußstück des Rückschlagventils
durch eine Schließfeder in Schließstellung gehalten
wird, wenn zu beiden Seiten Druckgleichheit herrscht.
Aus DE 38 14 508 C2 ergibt sich eine Lastdruckleitung,
die eine Lastdruck-Fühlstelle mit der Pumpendruckseite
eines hydraulischen Lenksystems verbindet und ein Rück
schlagventil aufweist, das zur Fühlstelle hin öffnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die weiter
oben erwähnten Rückschläge bei einer Steuervorrichtung
der eingangs beschriebenen Art zu vermeiden, und zwar
insbesondere ohne wesentliche Änderungen im konstrukti
ven Aufbau.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
das Verschlußstück des Rückschlagventils durch eine
auch bei Druckgleichheit zu beiden Seiten wirksame
Kraft in Schließstellung gehalten wird und daß ein
Lastdruckanschluß vorgesehen ist, der über ein bei Pum
penbetrieb öffnendes Sperrventil mit der Pumpendruck
seite verbindbar ist.
Dieser Vorschlag beruht auf der Erkenntnis, daß das
Rückschlagventil zwischen Pumpenanschluß und Behälter
anschluß, das bei einer Notsteuerung von Hand öffnen
muß, damit die dann als Pumpe arbeitende Meßvorrichtung
Druckflüssigkeit ansaugen kann, die Ursache für den
Rückschlag bildet. Ihr Verschlußstück wandert nämlich
in der üblichen Einbaulage aufgrund des Eigengewichts
vom Ventilsitz weg an das entgegengesetzte Ende der
Verbindungsleitung. Wenn nun der Lenkvorgang beendet
und deshalb das Drehschieberventil geschlossen und die
Pumpe abgeschaltet ist, verbleibt in dem Leitungssystem
zwischen dem Drehschieberventil und dem Lenkmotor unter
erhöhtem Druck stehende Flüssigkeit, wobei insbesondere
Schlauchleitungen als Druckakkumulator wirken. Dieser
Druck baut sich aufgrund der immer vorhandenen Leckagen
langsam ab. Wird vor dem vollständigen Abbau ein erneu
ter Lenkvorgang eingeleitet, wird zwar das Drehschie
berventil geöffnet, ohne daß der Pumpendruck schon zur
Verfügung steht. Daher baut sich der Druck der bisher
eingeschlossenen Flüssigkeit rückwärts über die Meßvor
richtung, das Drehschieberventil und das Rückschlagven
til zum Behälter hin ab. Der Rückfluß ist beendet, wenn
das Verschlußstück des Rückschlagventils wieder seinen
Sitz erreicht. Die rückströmende Flüssigkeit treibt die
Meßvorrichtung als Motor an und verursacht dabei den
Rückschlag am Lenkorgan.
Erfindungsgemäß wird dafür gesorgt, daß das Rückschlag
ventil nur im Notsteuerbetrieb öffnet, in allen anderen
Betriebs lagen aber das Verschlußstück auf dem Sitz ver
bleibt. Dies macht eine Rückströmung der eingeschlosse
nen Druckflüssigkeit zum Behälter unmöglich. Ein kick
back am Lenkorgan bei Beginn eines neuen Lenkvorganges
ist daher vermieden.
Das Sperrventil in der Lastdruckleitung verhindert, daß
der Druck der eingeschlossenen Druckflüssigkeitsmenge
sich über die Lastdruckleitung abbaut, wenn das Lenk
handrad betätigt wird und das Drehschieberventil öff
net, die Pumpe gerade aber erst eingeschaltet worden
ist. Auf diese Weise wird ein kick-back vermieden, das
durch über die Lastdruckleitung rückströmende Druck
flüssigkeit, die auch die Meßvorrichtung durchströmt,
verursacht wird.
Die Kraft, die das Verschlußstück des Rückschlagventils
am Sitz hält, kann durch das Eigengewicht des Ver
schlußstücks, insbesondere einer Kugel, gegeben sein.
Dies setzt aber voraus, daß entweder das Gehäuse der
Steuervorrichtung so montiert wird oder das Rückschlag
ventil im Gehäuse so angeordnet wird, daß sich der Ven
tilsitz unterhalb des Verschlußstücks befindet. Dies
ist in vielen Fällen nicht möglich, sei es daß die Lage
der Lenksäule vorgegeben ist, sei es daß in der Massen
fabrikation keine Abweichungen von einem Grundtyp vor
genommen werden können.
Eine bevorzugte Lösung sieht daher vor, daß das Ver
schlußstück durch eine Schließfeder belastet ist. Es
genügt eine sehr geringe Kraft, die lediglich etwas
größer als die wirksame Gewichtskraft des Verschluß
stücks sein muß, um den gewünschten Effekt zu erzielen.
Lediglich durch den zusätzlichen Einbau der Schließfe
der wird das eingangs geschilderte Problem gelöst. Eine
andere Änderung des konstruktiven Aufbaus ist nicht
erforderlich.
Eine derartige Verbesserung eignet sich insbesondere
dann, wenn in bekannter Weise das Drehschieberventil
eine innere Hülse und eine äußere Hülse aufweist, die
in einer Gehäusebohrung drehbar angeordnet sind, wenn
an einem Ende der Gehäusebohrung eine Lenksäule und am
anderen Ende die Meßvorrichtung angeordnet sind und
wenn das Rückschlagventil in einer zur Gehäusebohrung
parallelen Leitung vorgesehen ist, die nahe dem genann
ten einen Ende mit der Ablaufseite des Drehschieberven
tils und nahe dem genannten anderen Ende mit dessen
Zulaufseite in Verbindung steht. Diese Gehäuse können
in üblicher Weise so montiert werden, daß die Lenksäule
schräg nach oben ragt, die Meßvorrichtung sich am unte
ren Ende der Steuervorrichtung befindet und demnach das
Verschlußstück des Rückschlagventils nach unten wandern
würde, wenn es nicht durch die Schließfeder am Sitz
gehalten werden würde.
Günstig ist auch ein Signaldruckanschluß, der bei Betä
tigung des Lenkorgans einen Signaldruck führt und mit
einem den Pumpenmotor betätigenden Druckschalter ver
bindbar ist. Hier wird der Lenkvorgang durch einen
Druckanstieg am Signaldruckanschluß gemeldet. Das Ge
häuse besitzt daher sechs hydraulische Anschlußstellen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung
dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Schaltbild einer nur einen Teilaspekt der
Erfindung darstellenden Steuervorrichtung,
Fig. 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfin
dung und
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein Steuer
vorrichtungsgehäuse gemäß der Erfindung.
Das in Fig. 1 dargestellte Lenksystem weist eine Pumpe
1 auf, die durch einen Elektromotor 2 angetrieben wird.
Sie fördert Druckflüssigkeit aus einem Behälter 3 über
eine Druckleitung 4 zum Pumpenanschluß P eines zur
Steuervorrichtung 5 gehörenden Gehäuses 6. Dieses Ge
häuse weist ferner einen Behälteranschluß T auf, der
über eine Behälterleitung 7 mit dem Behälter 3 verbun
den ist, und zwei Lenkmotoranschlüsse L und R, die über
entsprechende Arbeitsleitungen 9 und 10 mit je einer
der Druckkammern 11 und 12 eines Lenkmotors 13 verbun
den sind.
Im Gehäuse 6 befindet sich ein Drehschieberventil 14,
das mit Hilfe eines an einer Lenksäule 15 angreifenden
Lenkorgans für eine der beiden Lenkrichtungen geöffnet
werden kann und in Abhängigkeit von der eine Meßvor
richtung 17 in der Gestalt eines Meßmotors durchströ
menden Flüssigkeitsmenge wieder schließt. Das bedeutet,
daß der Drehwinkel des Lenkorgans, beispielsweise eines
Lenkhandrades genau proportional der Verstellung des
Lenkmotors 13 ist.
Die Zulaufseite 18 und die Ablaufseite 19 des Dreh
schieberventils 14 sind über eine Leitung 20 miteinan
der verbunden, in der sich ein Rückschlagventil 21 be
findet, das zur Zulaufseite hin öffnet und ein Ver
schlußstück 22 aufweist, das durch eine Schließfeder 23
belastet ist. In der zulaufseitigen Zuleitung 24 befin
det sich ein weiteres federbelastetes Rückschlagventil
25, das zum Drehschieberventil 14 hin öffnet.
Der Lenksäule ist ein Sensor 26 zugeordnet, beispiels
weise ein Bewegungsmelder, der zu Beginn des Lenkvor
ganges einen Schalter 27 aktiviert und den Motor 2 in
Betrieb setzt, bei Beendigung des Lenkvorganges aber
diesen Motor 2 sofort wieder abschaltet. Die Pumpe 1
fördert daher nur während des Lenkvorganges Druckflüs
sigkeit, deren Druck durch ein Druckbegrenzungsventil
28 vorgegeben ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 werden für gleiche
Teile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet.
Unterschiedlich ist im wesentlichen, daß das Gehäuse 30
der Steuereinheit 31 einen Lastdruckanschluß LS be
sitzt, der über einen Lastdruckkanal 32 mit einer Last
druckfühlstelle im Drehschieberventil 14 verbunden ist
und über eine Lastdruckleitung 33, die mit ein zum
Drehschieberventil 14 öffnendes Sperrventil 34 auf
weist, mit dem Anschluß LS eines Prioritätsventils 35
verbunden ist. Der Lastdruckleitung 33 sind nicht näher
bezeichnete Druckteiler-Drosseln zugeordnet.
Wenn die Pumpe 1 in Betrieb ist, ergibt sich ein dyna
misches Lastdrucksystem, bei dem ständig ein Druckflüs
sigkeitsstrom über die Lastdruckleitung 33 zur Last
druckfühlstelle strömt. Dabei steht am Anschluß CF
Druckflüssigkeit mit einem Druck zur Verfügung, der um
einen vorbestimmten Betrag über dem Lastdruck liegt,
während an einem weiteren Anschluß EF eine Überschuß
menge zur Betätigung weiterer Verbraucher abgenommen
werden kann. Ein Druckbegrenzungsventil 36 sorgt dafür,
daß der Lastdruck einen vorbestimmten Wert nicht über
schreiten kann.
Das Gehäuse 30 weist einen weiteren Anschluß EL auf, an
dem ein Druck auftritt, sobald das Lenkorgan 16 betä
tigt wird. Dieser Druck wirkt auf einen Druckschalter
37, der den Motor 2 einschaltet und, wenn der Druck
fortfällt, wieder ausschaltet. Dieser Druck ergibt sich
beispielsweise, wenn das Lenkorgan 16 gedreht wird,
dabei über übliche Neutralstellungsfedern die Meßvor
richtung mitnimmt und diese als Pumpe einen Druckan
stieg bewirkt.
Die konstruktive Ausgestaltung der Steuereinheit 5
(Fig. 1) ist beispielsweise der Fig. 3 zu entnehmen. Im
Gehäuse 6 befindet sich eine Gehäusebohrung 38, in der
sich eine äußere Hülse 39 und eine innere Hülse 40 be
finden, die gemeinsam das Drehschieberventil 14 bilden.
Die innere Hülse 40 ist an dem einen Ende der Gehäuse
bohrung 38 mit der Lenksäule 16 und die äußere Hülse 39
über eine Gelenkwelle 41 mit der am anderen Ende der
Gehäusebohrung angeordneten Meßvorrichtung 17 drehfest
verbunden, die hier als orbitierender Zahnrad-Meßmotor
ausgebildet ist. Neutralstellungsfedern 41 erlauben
eine begrenzte Relativdrehung zwischen äußerer und in
nerer Hülse und wirken als Drehmoment-Übertrager, wenn
die Meßvorrichtung 17 mittels des Lenkorgans manuell
als Pumpe wirken soll. Zulaufseite 18 und Ablaufseite
19 sind durch die gebohrte Leitung 20 miteinander ver
bunden, in der sich das Rückschlagventil 21 mit dem
durch die Schließfeder 23 belasteten Verschlußstück 22
befindet.
Die Schräglage der Steuereinheit 5 in Fig. 3 entspricht
der normalen Einbaustellung, gemäß der die Lenksäule
schräg nach oben ragt und die Meßvorrichtung 17 sich am
unteren Ende befindet.
Im Betrieb ergeben sich die nachstehenden Verhältnisse:
Sobald das Lenkorgan 16 betätigt wird, der Sensor 26
anspricht und die Pumpe 1 eingeschaltet wird, ergibt
sich der normale Betrieb eines solchen hydraulischen
Lenksystems. Der Lenkmotor 13 wird proportional zur
Drehung der Lenksäule 15 verstellt.
Wenn die Lenkbewegung beendet ist, wird die Druckflüs
sigkeitszufuhr zum Lenkmotor 13 aus zwei Gründen unter
brochen. Erstens wird die Pumpe 1 abgeschaltet. Zwei
tens geht das Drehschieberventil 14, bezogen auf die
Verbindung zwischen den Lenkmotoranschlüssen L, R ei
nerseits und dem Pumpenanschluß und dem Behälteran
schluß andererseits in die Sperrstellung. Dies ist un
abhängig davon, ob es sich um eine open center- oder
eine closed center-Steuereinheit handelt. Das bedeutet,
daß im Leitungssystem jenseits des Drehschieberventils
14, also beispielsweise in den Leitungen 9 und 10 sowie
den Druckräumen 11, 12, Druckflüssigkeit mit einem hö
heren Druck eingeschlossen ist als er diesseits des
Drehschieberventils 14 herrscht. Dieser Druck kann sich
zwar über immer vorhandene Leckstellen abbauen. Dies
geschieht jedoch nur allmählich.
Wenn die Schließfeder 23 fehlen würde, rollte das Ver
schlußstück 22 des Rückschlagventils 21 aufgrund seines
Eigengewichts nach unten zur Zulaufseite 18 hin. Wird
nun vor Abbau des genannten Drucks erneut ein Lenkvor
gang eingeleitet, wird zunächst das Drehschieberventil
geöffnet. Die eingeschlossene Druckflüssigkeit ent
weicht über diese Öffnung zur Zulaufseite 18 hin, wobei
diese rückströmende Menge die Meßvorrichtung 17 als
Motor antreibt und dieser, weil er über die Neutral
stellungsfedern 41 mit der Lenksäule 15 verbunden ist,
einen Rückschlag auf das Lenkorgan ausübt. Die Größe
des Rückschlages hängt von der Menge der rückwärtsströ
menden Druckflüssigkeit ab, die über das Rückschlagven
til 21 zum Behälteranschluß T gelangen kann. Das Rück
schlagventil 25 bleibt ja geschlossen.
Bisher war die Rückströmmenge durch dasjenige Volumen
begrenzt, das notwendig war, um das Verschlußstück 22
des Rückschlagventils 21 zurück zu seinem Sitz zu be
fördern. Da erfindungsgemäß das Verschlußstück dauernd -
ausgenommen den Notsteuerbetrieb - auf seinem Sitz
gehalten wird, ist die Rückstrommenge gleich oder nahe
zu gleich Null. Es tritt daher kein Rückschlag oder
kick-back auf.
Der gleiche Effekt läßt sich auch ohne Schließfeder
erreichen, wenn dafür gesorgt wird, daß das Verschluß
stück infolge einer anderen Anordnung im Gehäuse 6 oder
infolge einer anderen Einbaulage der Steuereinheit 5
allein durch das Eigengewicht des Verschlußstücks 22 am
Sitz gehalten wird.
Claims (4)
1. Steuervorrichtung für ein hydraulisches Lenksystem
mit einem Gehäuse, das einen Pumpenanschluß, einen
Behälteranschluß und zwei Lenkmotoranschlüsse auf
weist, mit einem Drehschieberventil, das bei Betä
tigung eines Lenkorgans öffnet und in Abhängigkeit
von einer Druckflüssigkeits-Meßvorrichtung
schließt, mit einem bei Betätigung des Lenkorgans
ansprechenden Signalgeber zum In-Betrieb-Setzen
einer Pumpe für die Druckflüssigkeit und mit einem
im Notsteuerbetrieb öffnenden Rückschlagventil in
einer Zulaufseite und Ablaufseite verbindenden Lei
tung, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschluß
stück (22) des Rückschlagventils (21) durch eine
auch bei Druckgleichheit zu beiden Seiten wirksame
Kraft in Schließstellung gehalten wird und daß ein
Lastdruckanschluß (LS) vorgesehen ist, der über ein
bei Pumpenbetrieb öffnendes Sperrventil (34) mit
der Pumpendruckseite verbindbar ist.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Verschlußstück (22) durch eine
Schließfeder (23) belastet ist.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Drehschieberventil (14) eine in
nere Hülse (40) und eine äußere Hülse (39) auf
weist, die in einer Gehäusebohrung (38) drehbar
angeordnet sind, daß an einem Ende der Gehäuseboh
rung (38) eine Lenksäule (16) und am anderen Ende
die Meßvorrichtung (17) angeordnet sind und daß das
Rückschlagventil (21) in einer zur Gehäusebohrung
(38) parallelen Leitung (20) vorgesehen ist, die
nahe dem genannten einen Ende mit der Ablaufseite
(19) des Drehschieberventils (14) und nahe dem ge
nannten anderen Ende mit dessen Zulaufseite (18) in
Verbindung steht.
4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch einen Signaldruckanschluß
(EL), der bei Betätigung des Lenkorgans (16) einen
Signaldruck führt und mit einem den Pumpenmotor (2)
betätigenden Druckschalter (37) verbindbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995103890 DE19503890C2 (de) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | Steuervorrichtung für ein hydraulisches Lenksystem |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995103890 DE19503890C2 (de) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | Steuervorrichtung für ein hydraulisches Lenksystem |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19503890A1 DE19503890A1 (de) | 1996-08-08 |
DE19503890C2 true DE19503890C2 (de) | 1996-11-28 |
Family
ID=7753306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995103890 Expired - Fee Related DE19503890C2 (de) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | Steuervorrichtung für ein hydraulisches Lenksystem |
Country Status (1)
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DE (1) | DE19503890C2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19830747A1 (de) * | 1998-07-09 | 2000-01-13 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Hilfskraftbetätigtes Lenkgetriebe |
Family Cites Families (2)
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---|---|---|---|---|
US2984215A (en) * | 1958-11-25 | 1961-05-16 | Controller for fluid pressure operated devices | |
DE3814508A1 (de) * | 1988-04-29 | 1989-11-09 | Danfoss As | Hydrostatische lenkeinrichtung |
-
1995
- 1995-02-07 DE DE1995103890 patent/DE19503890C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
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