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Die
Erfindung betrifft eine hydraulische Lenkeinrichtung mit einem Lenkhandrad,
das mit einer Handpumpe verbunden ist, einer Pumpe, die Hydraulikflüssigkeit
fördert,
einem Lenkmotor und einem Lenkventil, das zwischen Pumpe und Lenkmotor
angeordnet ist und ein Ventilelement aufweist, das den Strom der
Hydraulikflüssigkeit
zwischen der Pumpe und dem Lenkmotor steuert, wobei das Ventilelement
durch hydraulische Energie verschiebbar ist, die von der Handpumpe
stammt, und das Ventilelement einen Zusatzantrieb aufweist.
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Eine
derartige Lenkeinrichtung ist aus
US
5 234 070 bekannt. Hier ist eine automatische Steuervorrichtung
an einem landwirtschaftlichen Erntefahrzeug gezeigt. Zum Einstellen
der Betriebsart, d.h. des Handbetriebs oder des Unterstützungsbetriebs, ist
ein Wählschalter
vorgesehen, der einer Steuereinheit über eine Leitung mitteilt,
ob Hand- oder Automatiksteuerung gewählt worden ist. Wenn der Fahrer also
von der automatischen Steuerung auf die Handsteuerung übergehen
will, muß er
zunächst
einen Schalter betätigen,
was in kritischen Situationen gefährlich sein kann, weil die
zusätzliche
Handlung zulange dauert.
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Eine
weitere Lenkeinrichtung ist aus
DE 25 57 373 A1 bekannt. Das Prinzip besteht
hierbei darin, die von der Handpumpe, die mit dem Lenkhandrad verbunden
ist, abgegebene Menge der Hydraulikflüssigkeit im Normalbetrieb nicht
direkt zum Betätigen des
Lenkmotors zu verwenden, sondern damit lediglich ein Ventilelement,
im bekannten Fall einen Steuerschieber, des Lenkventils zu verschieben.
Der Steuerschieber seinerseits stellt dann Verbindungen zwischen
der Pumpe, die beispielsweise vom Motor des gelenkten Fahrzeugs
angetrieben sein kann, und dem Lenkmotor her, so daß der Lenkmotor
dann mit Hydraulikflüssigkeit
gespeist wird, die von der Pumpe stammt. Damit läßt sich bewährter Weise eine hilfskraftunterstützte Lenkung
konstruieren.
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In
vielen Fällen
möchte
man das gelenkte Fahrzeug aber nicht nur mit dem Lenkhandrad betätigen, sondern
weitere Lenkmöglichkeiten
haben, etwa von einem zweiten Führerstand
aus oder mit Hilfe einer Fernbedienung. Auch ist vielfach gewünscht, daß man die über das
Lenkhandrad gegebenen "Lenkbefehle" überarbeitet, beispielsweise
um den Lenkkomfort des Fahrzeugs zu erhöhen. So ist es beispielsweise
in knickgelenkten Fahrzeugen von Vorteil, wenn man die Lenkgeschwindigkeit
oder Lenkbeschleunigung auf einen vorbestimmten Wert herabsetzt,
um unangenehm hohe Beschleunigungskräfte auf den Fahrer zu vermeiden.
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Man
kann dies beispielsweise dann realisieren, wenn man, wie in
US 4 955 445 , eine andere
Art von Ventilsteuerung verwendet, nämlich eine elektrische. Dies
hat jedoch den Nachteil, daß eine
zusätzliche
Fehlermöglichkeit
entsteht. Es kann nicht nur der hydraulische Kreis ausfallen, sondern
es kann auch ein Fehler in der Schaltungsanordnung auftreten, die
zur Ansteuerung des Ventilschiebers erforderlich ist.
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WO
88/09281 A1 zeigt eine hydraulische Lenkeinrichtung mit einem Lenkhandrad,
das mit einer Handpumpe verbunden ist, einer Pumpe, die Hydraulikflüssigkeit
fördert,
einem Lenkmotor und einem Lenkventil, das zwischen Pumpe und Lenkmotor
angeordnet ist und ein Ventilelement aufweist, das den Strom der
Hydraulikflüssigkeit
zwischen der Pumpe und dem Lenkmotor steuert, wobei das Ventilelement
durch hydraulische Energie, die entweder von der Handpumpe oder
von einer Zusatzpumpe stammt, verschiebbar ist. Durch die Zusatzpumpe
ist ein Zusatzantrieb für
das Ventilelement gegeben, der zusätzlich noch ein elektromagnetisch
gesteuertes Pilotventil aufweist. Auch hier erfolgt die Umschaltung
zwischen dem reinen Handbetrieb und dem Automatik- oder Unterstützungsprinzip über einen Schalter.
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DE 40 25 697 A1 zeigt
eine Lenkeinrichtung, die auch über
einen externen Befehlsgeber angesteuert werden kann. Die Lenkeinrichtung
weist eine Lenksteuereinheit auf, die über ein Lenkhandrad und eine
Lenkwelle betätigbar
ist. Auf die Lenkwelle kann auch ein weiterer Antrieb wirken, der über eine
in zwei Drehrichtungen wirkende Lastmomentensperre auf die Lenkwelle
wirkt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkein richtung mit
Zusatzfunktionen ausstatten zu können,
ohne auf eine hydraulische Ansteuerung verzichten zu müssen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer hydraulischen Lenkeinrichtung der eingangs
genannten Art dadurch gelöst,
daß die
Drücke
von der Handpumpe größere Kräfte auf
das Ventilelement ausüben
als der Zusatzantrieb.
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Bei
dieser Ausgestaltung kann das Ventilelement also einerseits hydraulisch
angesteuert werden, indem es vom Druck der Handpumpe betätigt wird.
Andererseits kann es auch auf andere Weise verschoben werden, nämlich durch
den genannten Zusatzantrieb. Auch dann, wenn die Ansteuermöglichkeiten
für den
Zusatzantrieb ausfallen, bleibt die herkömmliche Funktion der Lenkeinrichtung
erhalten. Die von der Handpumpe beim Drehen des Lenkhandrades erzeugten
Drücke
können
nach wie vor auf das Ventilelement wirken. Es sind also keine weiteren
Lenkventile erforderlich, die gegebenenfalls parallel zu dem eigentlichen
Lenkventil geschaltet werden, um die gewünschten Steuerungsmöglichkeiten zu
implementieren. Vielmehr läßt sich
durch eine einfache Erweiterung des bekannten Lenkventils mit einem
Zusatzantrieb für
das Ventilelement eine Erweiterung der Funktionen bewirken. Dadurch,
daß man keine
zusätzlichen
Ventile benötigt,
spart man Bauraum und Kosten. Darüber hinaus steigt bei einer derartigen
Lenkeinrichtung der Steuerungskomfort, weil man nicht mehrere Ventile
aufeinander abgleichen muß.
Dementsprechend sinkt die Fehleranfälligkeit. Da die Drücke von
der Handpumpe größere Kräfte auf
das Ventilelement ausüben
als der Zusatzantrieb, bedeutet dies, daß die über das Lenkhandrad vorgenommene
Aktivierung des Lenkventils immer Vorrang vor der Aktivierung durch
den Zusatzantrieb haben wird, auch wenn man gegebenenfalls bei einer
Bewegung des Ventilelements mit Hilfe der Handpumpe eine weitere
Bewegung überlagern kann.
In der Praxis läßt sich
dies dadurch realisieren, daß der
Aktivierungsdruck für
den Zusatzantrieb relativ klein gehalten wird.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Zusatzantrieb elektrisch
steuerbar. Viele Zusatzfunktionen lassen sich durch elektrische
Signale an das Lenkventil weiterleiten. Wenn nun der Zusatzantrieb elektrisch
steuerbar ist, lassen sich diese Informationen auch leicht verarbeiten.
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Hierbei
ist besonders bevorzugt, daß der
Zusatzantrieb elektrohydraulisch arbeitet. Die vom Zusatzantrieb
aufgebrachte Kraft wird also nicht oder nicht nur elektrisch erzeugt.
Die elektrischen Signale dienen vielmehr dazu, hydraulische Drücke so zu steuern,
daß die
gewünschte
Bewegung des Ventilelements erfolgt. Diese hydraulischen Drücke stehen aber
von der Pumpe ohnehin zur Verfügung.
Die Steuerung dieser Drücke
kann beispielsweise über Magnetventile
erfolgen, die auch getaktet sein können, so daß man sehr einfach aufgebaute
Magnetventile verwenden kann. Diese müssen praktisch nur in der Lage
sein, einen geöffneten
und einen geschlossenen Zustand einzunehmen. Die Drücke werden
dann über
das sogenannte Tastverhältnis
eingestellt.
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Mit
Vorteil ist der Zusatzantrieb mit einer Steuereinrichtung verbunden,
die mit einem externen Befehlsgeber verbunden ist. Dieser Befehlsgeber kann
beispielsweise durch einen Steuerknüppel oder "Joystick" gebildet sein. Mit diesem Steuerknüppel kann
man dann der Steuereinrichtung mitteilen, wie die Lenkeinrichtung
arbeiten soll. Der Befehlsgeber kann auch aus einer Sende- und einer
Empfangseinheit bestehen, so daß man
die Lenkeinrichtung, falls gewünscht,
auch fernsteuern kann. Auch ist es möglich, daß der Befehlsgeber durch einen
Sensor gebildet wird, der eine Spur in der Fahrbahn abtastet, so daß das Fahrzeug
auch führerlos
gefahren werden kann.
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Auch
ist von Vorteil, wenn die Steuereinrichtung mit einem Sensor verbunden
ist, der eine veränderliche
Größe der Lenkeinrichtung überwacht.
Ein derartiger Sensor kann beispielsweise für die Fehlerüberwachung
verwendet werden. So kann er registrieren, ob sich der Lenkmotor verschiebt,
auch wenn kein Signal vorhanden ist, oder ob er sich in ausreichendem
Maße verschiebt,
wenn ein Signal angelegt wird. Man kann beispielsweise mit Hilfe
des Sensors den Zusatzantrieb inaktivieren, wenn der zurückgelegte
Weg zu groß wird.
Man kann auch Beschleunigungen messen, um, wie beispielsweise bei
knickgesteuerten Fahrzeugen, unangenehme Belastungen für den Fahrer
zu verringern.
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Bevorzugterweise
ist der Sensor als Lenkhandradsensor ausgebildet. Der Lenkhandradsensor kann
beispielsweise die Drehgeschwindigkeit des Lenkhandrades überwachen.
Um die Querbeschleunigung beim Lenken des Fahrzeugs dann in vorbestimmten
Grenzen zu halten, kann der Zusatzantrieb dann entgegen den Drücken der
Handpumpe auf das Ventilelement wirken, so daß weniger Hydraulikflüssigkeit
als vom Fahrer mit Hilfe des Lenkhandrades befohlen, von der Pumpe
zum Lenkmotor gelangt. Im Grunde genommen läßt sich aber im Prinzip auch eine
willkürliche Übertragungsfunktion
zwischen der Bewegung des Lenkhandrades und der Bewegung des Lenkmotors
erzeugen. Gegebenenfalls kann man diese Übertragungsfunktion auch noch
geschwindigkeitsabhängig
verändern.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Handpumpe mit einer Blendenanordnung
mit mindestens einer Blende in einem Kreis angeordnet, wobei die
Blendenanordnung mit Betätigungsanschlüssen des
Lenkventils verbunden und parallel zu dem Lenkventil angeordnet
ist. Die Hydraulikflüssigkeit, die
von der Handpumpe gefördert
wird, fließt
also in einem geschlossenen Kreis, wenn das Lenkhandrad betätigt wird.
In diesem Kreis sind eine oder mehrere Blenden angeordnet, die dann
einen Druckabfall zwischen den beiden Betätigungsanschlüssen des Lenkventils
erzeugt. Dieser Druckabfall erzeugt eine Druckdifferenz über das
Ventilelement, die dann zur Betätigung
des Ventilelements, also beispielsweise zur Verschiebung eines Ventilschiebers,
dient. Dies hat den Vorteil, daß die
Betätigung
des Ventilelements nur so lange erfolgt, wie das Lenkhandrad betätigt wird.
Sobald das Lenkhandrad nicht mehr gedreht wird, wird auch keine
Hydraulikflüssigkeit
mehr gefördert
und dementsprechend kein Druckabfall an der Blende erzeugt. Das
Lenkventil geht dann in seine Neutralstellung zurück, und
der während
der Betätigung
des Lenkhandrads ausgelenkte Lenkmotor verbleibt in seiner ausgelenkten
Stellung. Der Fahrer muß dann
also bewußt
mit dem Lenkhandrad wieder eine Rückwärtsbewegung machen, um die
Räder in die
Neutralstellung zu bringen. Umgekehrt hat die Blende natürlich auch
den Vorteil, daß bei
Betätigung des
Zusatzantriebs ein "Kurzschlußpfad" zur Verfügung steht,
durch den die Hydraulikflüssigkeit,
die von der einen Seite des Ventilelements verdrängt wird, zur anderen Seite
des Ventilelements zurückfließen kann,
ohne daß eine
derartige Bewegung durch die Handpumpe blockiert wird. Dies könnte beispielsweise
der Fall sein, wenn das Lenkhandrad blockiert ist und keine Flüssigkeit
durch die Handpumpe strömen
kann.
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Vorzugsweise
weist die Blende eine steuerbare Größe auf. Ihr Strömungswiderstand
und damit der an ihr erzeugbare Druckabfall läßt sich also verstellen. Dies
hat den Vorteil, daß man
die gleiche Lenkeinrichtung für
verschiedene Fahrzeuge verwenden kann. Das "Übersetzungsverhältnis" zwischen Umdrehungen
des Lenkhandrades und Einschlag der gelenkten Räder des Fahrzeugs bzw. Abknicken
des Fahrzeugs bei knickgelenkten Fahrzeugen läßt sich durch Veränderung
der Blendengröße einstellen.
Auch kann man gegebenenfalls die Blendengröße in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen einstellen.
Beispielsweise ist in schwerem Gelände oft ein anderes Lenkverhalten
gewünscht
als bei einer Straßenfahrt.
Gegebenenfalls kann die Verstellung der Blendengröße auch
geschwindigkeitsabhängig
erfolgen.
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Vorzugsweise
ist im Strömungspfad
zwischen Pumpe und Lenkmotor eine Drossel mit konstantem Strömungswiderstand
vorgesehen und die Blende so gesteuert, daß das Verhältnis der Druckabfälle über Blende
und Drossel einer vorbestimmten Funktion folgt. Damit läßt sich
im Prinzip ein Durchflußverstärker realisieren.
Das Verhältnis
gibt dann den Verstärkungsfaktor
an, mit dem das Ventilelement in Abhängigkeit von der Bewegung des
Lenkhandrades betätigt
wird. Das Verhältnis
kann auch variabel sein, so daß man
in Abhängigkeit
von weiteren Größen, wie
Fahrzeuggeschwindigkeit, Geländeart,
Beladung oder ählichem,
eine entsprechende Veränderung
der Verhältnisse
vornehmen kann. Auch ist es möglich,
daß der
Durchfluß durch
die Blende eine vorherbestimmte Funktion des Durchflusses durch
die Drossel ist.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Verhältnis aber
konstant. Zwischen den Pilotdurchfluß und dem Steuerdurchfluß muß also Proportionalität herrschen,
so daß man
einen konstanten Verstärkungsfaktor
hat. Dementsprechend wird das Ventilelement in Abhängigkeit
von der Lenkhandradgeschwindigkeit auch immer nur um einen bestimmten
Weg ausgelenkt.
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Vorzugsweise
ist zwischen der Handpumpe und dem Lenkventil eine Zusatzventilanordnung
angeordnet, die die Handpumpe entweder mit dem Lenkventil oder,
bei Abfall des Drucks der Pumpe unter einen vorbestimmten Wert,
mit dem Lenkmotor verbindet. Mit der Zusatzventileinrichtung wird
eine Sicherheitsmaßnahme
geschaffen, so daß die
Lenkeinrichtung auch bei Ausfall der Pumpe, der sich in einem Abfall
des Pumpendrucks äußert, betriebsbereit
gehalten wird. Der Lenkmotor wird dann direkt über das Lenkhandrad betätigt. Durch
die Zusatzventileinrichtung wird das Lenkventil bei dieser Ausgestaltung
ausgekoppelt, so daß hier
keine zusätzlichen
Widerstände
er zeugt werden, die das Lenken mit der Handpumpe als Notpumpe erschweren
könnte.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
Zusatzventileinrichtung eine Zusatzventilelementanordnung aufweist,
deren Ansteuereingang mit dem Ausgang der Pumpe verbunden ist. Auf
diese Weise wird der Ansteuereingang der Zusatzventilelementanordnung immer
mit dem Pumpendruck belastet. Man kann also den Pumpendruck verwenden,
um die Zusatzventilelementanordnung immer so zu positionieren, daß die Handpumpe
mit den Steuereingängen
des Lenkventils verbunden ist. In entgegengesetzter Richtung ist
die Zusatzventilelementanordnung dann mit einer Gegenkraft, beispielsweise
einer Feder, belastet. Wenn nun der Pumpendruck abfällt, dann
erhält
der Ansteuereingang nicht mehr den notwendigen Druck, so daß die Zusatzventilelementanordnung
in ihre andere Position verschoben wird und die Zusatzventileinrichtung
die Handpumpe direkt mit dem Lenkmotor verbindet.
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Vorzugsweise
weist die Zusatzventileinrichtung hierbei jeweils ein Zusatzventil
auf jeder Seite der Handpumpe auf. Beide Zusatzventile können selbstverständlich auch
in einem Gehäuse
untergebracht sein. Man erreicht damit aber eine symmetrische Ansteuerung
des Lenkventils, wobei im Fehlerfall, d.h. beim Abfall des Drucks
der Pumpe, beide Seiten der Handpumpe direkt mit dem Lenkmotor verbunden
werden.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
einer Lenkeinrichtung,
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1 eine
zweite Ausführungsform
einer Lenkeinrichtung und
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3 eine
dritte Ausführungsform
einer Lenkeinrichtung.
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Eine
hydraulische Lenkeinrichtung 1 nach 1 weist
ein Lenkhandrad 2 auf, das mit einer Handpumpe 3 verbunden
ist. Bei einer Drehung des Lenkhandrades 2 fördert die
Handpumpe 3 Hydraulikflüssigkeit
in Leitungen 4, 5, die an ihren beiden Seiten
oder Ausgängen
angeschlossen sind. Beispielsweise wird bei einer Drehung des Lenkhandrades
nach rechts Hydraulikflüssigkeit
in die Leitung 4 gepumpt und von der Leitung 5 angesaugt.
Wenn das Lenkhandrad 2 in die andere Richtung gedreht wird,
ist der Fluß der
Hydraulikflüssigkeit
umgekehrt. Der Begriff der "Handpumpe" ist hier funktional
zu verstehen. In den meisten Fällen
wird es sich tatsächlich
um eine hydraulische Pumpe handeln, die vom Lenkrad 2 angetrieben
wird. Prinzipiell kommt es aber nur darauf an, daß ein Ausgangsdurchfluß als Funktion
einer Drehung erzeugt wird. Es ist also eine Abhängigkeit, z.B. Proportionalität, zwischen
Drehung oder Drehgeschwindigkeit und Durchfluß erforderlich. Man kann als
Handpumpe 3 auch eine gewöhnliche hydraulische Steuereinheit
verwenden.
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Die
Leitung 4 ist mit einem Zusatzventil 6 verbunden.
Die Leitung 5 ist mit einem Zusatzventil 7 verbunden.
Die Zusatzventile 6, 7 sind lediglich schematisch
dargestellt. Ihre Funktion wird weiter unten erläutert.
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Das
Zusatzventil 6 ist über
eine Leitung 8 mit einem Druckraum 10 und das
Zusatzventil 7 ist über eine
Leitung 9 mit einem Druckraum 11 eines Lenkmotors 12 verbunden.
Der Lenkmotor 12 lenkt Räder 13, 14.
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Der
Lenkmotor 12 ist auch mit einem Lenkventil 15 verbunden,
und zwar über
Leitungen 16, 17. Das Lenkventil 15 ist
mit einer Pumpe 18 und einem Tank 19 verbunden.
Die Pumpe 18 kann beispielsweise vom Motor des gelenkten
Fahrzeugs angetrieben sein.
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Das
Lenkventil 15 weist einen Ventilschieber 20 auf,
der durch hydraulische Drücke
an Steueranschlüssen 21, 22 verschiebbar
ist. Hierbei ist der Steueranschluß 21 über eine
Leitung 23 mit dem Zusatzventil 6 und der Steueranschluß 22 über eine
Leitung 24 mit dem Zusatzventil 7 verbunden. Auf
den Ventilschieber 20 wirken außerdem Rückstellfedern 25, 26.
Anstelle eines Ventilschiebers können
auch andere Ventilelemente verwendet werden.
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In
Abhängigkeit
von der Stellung des Ventilschiebers 20 ergibt sich entweder
eine Verbindung zwischen der Pumpe 18 und dem Druckraum 10 bzw. dem
Druckraum 11 und dem Tank 19 oder eine Verbindung
zwischen der Pumpe 18 und dem Druckraum 11 bzw.
dem Druckraum 10 und dem Tank 19. Solange die
Pumpe 18 mit einem Druckraum verbunden ist, wird der Lenkmotor
betätigt
und die Räder 13, 14 gelenkt.
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Die
Zusatzventile 6, 7 verbinden in der dargestellten
Stellung die Handpumpe 3 mit den Steueranschlüssen 21, 22 des
Lenkventils 15. Diese Stellung wird dadurch erreicht, daß die Pumpe 18 mit Steueranschlüssen 45, 46 der
Zusatzventile 6, 7 verbunden ist, so daß die Ventilelemente
der Zusatzventile 6, 7 in die dargestellte Stellung
verschoben werden, solange die Pumpe 18 den notwendigen
Druck erzeugt. In die entgegengesetzte Richtung werden die Ventilelemente
der Zusatzventile 6, 7 durch Federn 27, 28 belastet.
Der Pumpendruck der Pumpe 18 muß also eine größere Kraft
erzeugen als die Federn 27, 28. wenn der Pumpendruck
so weit absinkt, daß die
Kraft der Federn 27, 28 überwiegt, dann werden die Zusatzventile 6, 7 so
geschaltet, daß die Handpumpe 3 über die
Leitungen 4, 8 bzw. 5, 9 unmittelbar
auf den Lenkmotor 12 wirkt. Die Funktion der Zusatzventile 6, 7 kann
auch durch eine Anordnung von Richtungsventilen oder Rückschlagventilen realisiert
werden.
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Die
beiden Steueranschlüsse 21, 22 des Lenkventils 15 sind über eine
Leitung 29 miteinander verbunden, wobei in der Leitung
eine Blende 30 angeordnet ist. Wenn in der dargestellten
Stellung der Zusatzventile 6, 7 das Lenkhandrad 2 gedreht
wird, fördert
die Handpumpe 3 Hydraulikflüssigkeit über die Leitungen 4, 23, 29, 24, 5 im
Kreis. Hierbei entsteht über
der Blende 30 ein Druckabfall, der zu einer Druckdifferenz
zwischen den Steueranschlüssen 21, 22 des
Lenkventils 15 führt
und damit den Ventilschieber 20 verschiebt. Solange also
das Lenkhandrad gedreht wird und ein Strom von Hydraulikflüssigkeit
in dem Kreis besteht, bleibt auch der Ventilschieber 20 verschoben,
so daß die
Pumpe 18 einen der beiden Druckräume 10, 11 mit
Druck beaufschlagen kann. Sobald die Bewegung des Lenkhandrads 2 aufhört, kehrt
der Schieber 20 wieder in seine Neutralstellung zurück, und
die Räder 13, 14 bleiben
in der eingestellten Position. Um eine Rückdrehung der Räder 13, 14 zu
erreichen, muß das
Lenkhandrad 2 dann in die andere Richtung verdreht werden.
Wenn das Lenkventil 15 in seiner Neutralstellung ist und
die Zusatzventile 6, 7 in der dargestellten Position
sind, dann sind die Druckräume 10, 11 geschlossen
und die Pumpe 18 fördert
unmittelbar in den Tank 19. Hier ist ein "Open-Center"-System dargestellt. Mit entsprechenden
Anpassungen sind aber auch "Closed-Center"-Systeme und andere
Systeme verwendbar.
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Zusätzlich ist
nun ein weiterer Antrieb 31 für den Ventilschieber 20 vorgesehen,
der beispielsweise über
eine mechanische Verbindung 32 auf den Ventilschieber 20 wirkt.
Der Zusatzantrieb 31 kann über einen externen Befehlsgeber
betätigt
werden, wie er beispielsweise durch einen Steuerknüppel 33 gebildet
ist. Für
die Ausbildung des Antriebs 31 gibt es eine Vielzahl von
Möglichkeiten.
Es kann sich hierbei um einen Elektromotor handeln, der über eine Zahnstange
auf den Ventilschieber 20 wirkt. In den meisten Fällen wird
man aber einen elektrohydraulischen Antrieb wählen, bei dem ein hydraulischer Druck
für die
Bewegung des Antriebs verwendet wird. Dieser hydraulische Druck
kann beispielsweise durch Magnetventile, insbesondere getaktete
Magnetventile, eingestellt werden. In allen Fällen ist aber vorgesehen, daß die Kraft,
die der Zusatzantrieb 31 auf den Schieber 20 ausübt, kleiner
ist als die von den hydraulischen Drücken der Handpumpe 3 erzeugte
Kraft. Die Steuerung des Schiebers 20 durch das Lenkhandrad 2 hat
also immer Priorität.
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In 1 ist
dargestellt, daß der
Antrieb 31 auf einer Seite des Lenkventils 15 angeordnet
ist. Selbstverständlich
ist es auch möglich,
zwei Antriebsteile auf beiden Seiten des Lenkventils 15 anzuordnen.
Die genaue Ausgestaltung des Antriebs 31 spielt keine Rolle.
Entscheidend ist, daß der
Antrieb 31 auf den gleichen Schieber 20 wirkt,
auf den auch die Handpumpe 3 wirkt. Auch bei Ausfall des
Steuerungssystems, das den Antrieb 31 betätigt, läßt sich eine
Funktion der Lenkeinrichtung 1 über die Hydraulik sicherstellen.
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2 zeigt
eine abgewandelte Ausführungsform,
bei der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie 1 versehen
sind.
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Geändert hat
sich hier die Anordnung des Zusatzantriebs 31, der nun
an anderer Stelle angebracht ist, bei spielsweise kann er auch mittig
auf den Ventilschieber wirken.
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Hinzugekommen
ist ein Sensor 34, der die Winkelposition des Lenkhandrades 2 ermittelt
und diese Winkelposition weitermeldet an eine Steuereinheit 35,
mit der auch der Steuerknüppel 33 verbunden
ist. Die Steuereinheit 35 ist dann mit dem Zusatzantrieb 31 verbunden.
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Mit
Hilfe des Sensors 34 und der Steuereinheit 35 läßt sich
nicht nur die Winkelposition des Lenkhandrades 2 ermitteln,
sondern beispielsweise auch die Geschwindigkeit, mit der das Lenkhandrad 2 gedreht
wird. Würde
die Lenkgeschwindigkeit dann einen vorbestimmten Wert überschreiten,
kann der Zusatzantrieb 31 auf das Lenkventil 15 einwirken,
um die Lenkgeschwindigkeit wieder herabzusetzen. Dies ist beispielsweise
bei knickgelenkten Fahrzeugen von Vorteil, weil hier eine hohe Lenkgeschwindigkeit zu
unangenehmen Querbeschleunigungen des Fahrers führen würde.
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Eine
andere Möglichkeit
der Einflußnahme durch
die Steuereinheit 35 ist die, daß man im Prinzip willkürlich eine
beliebige Übertragungsfunktion
zwischen der Bewegung des Lenkhandrades 2 und der Bewegung
des Lenkmotors 12 erzeugen kann. Gegebenenfalls kann man
die Übertragungsfunktion auch
geschwindigkeits- oder geländeabhängig ausgestalten.
Die Übertragungsfunktion
kann gegebenenfalls auch eine Konstantfunktion sein.
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Selbstverständlich können auch
an anderer Stelle der Lenkeinrichtung Sensoren angeordnet werden,
beispielsweise an den Rädern,
um eine Fehlerüberwachung
zu ermöglichen.
Man kann beispielsweise überwachen,
ob sich die Räder
tatsächlich
bewegen, wenn das Lenkhandrad 2 gedreht wird. Man kann
aber auch registrieren, ob sich der Lenkmotor 12 bewegt,
obwohl keine Betätigung
des Lenkhandrades 2 oder des Steuerknüppels 33 erfolgt ist.
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3 zeigt
eine dritte Ausführungsform,
bei der Teile, die den 1 und 2 entsprechen,
mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit
ist hier eine Verbindung zwischen der Pumpe 18 und den
Zusatzventilen 6, 7 weggelassen.
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Am
Ausführungsbeispiel
der 3 soll erläutert
werden, daß die
Blende 30' einen
variablen und einstellbaren Strömungswiderstand
aufweist. Damit kann man die Reaktion des Lenkventils 15 auf Betätigungen
des Lenkhandrades 2 verändern. Wenn
die Blende 30' einen
großen
Strömungswiderstand
aufweist, dann ist der Druckabfall bei einer Drehung des Lenkhandrades 2 entsprechend
groß und entsprechend
groß wird
die Verschiebung des Schiebers 20 im Lenkventil 15 sein.
Man erreicht dann bei einer kleinen Umdrehung des Lenkhandrades 2 bereits
eine große
Auslenkung des Lenkmotors 12.
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Macht
man umgekehrt den Strömungswiderstand
durch die Blende 30' klein,
dann ergibt sich hier auch nur ein kleiner Druckabfall und eine
entsprechend kleine Druckdifferenz über das Steuerventil 15,
so daß bei
der gleichen Verdrehung des Lenkhandrades 2 eine entsprechend
geringere Auslenkung des Lenkmotors 12 erfolgt.
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Um
die Blende 30' zu
steuern, kann man eine Drossel 36 in der Leitung zwischen
der Pumpe 18 und dem Lenkventil 15 anordnen und
dann die Blende 30' so
steuern, daß der
Druckabfall über
die Drossel 36 und über
die Blende 30' immer
gleich bleibt. Damit ergibt sich eine Proportionalität zwischen
dem Steuerdurchfluß über die
Blende 30' und dem
Pilotdurchfluß über die
Drossel 36. Andere Steuerphilosophien für die Blende 30' sind ebenfalls
möglich.
Auf diese Weise kann man dafür
sorgen, daß mit Hilfe
eines Flußverstärkers nach
der dargestellten Art immer genügend
Hydraulikflüssigkeit
zum Lenkmotor 12 gelangt und eine entsprechende Lenkphilosophie verfolgt
werden kann, d.h. eine Abhängigkeit
des Einschlags der Räder 13, 14 von
der Drehung des Lenkhandrades 2.
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In
allen drei Ausführungsformen
kann selbstverständlich
die Betätigung
des Lenkmotors 12 auch über
den Steuerknüppel 33 erfolgen,
der dann direkt auf den Zusatzantrieb 31 wirkt.
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In
allen drei Ausführungsbeispielen
kann man neben dem dargestellten prinzipiellen Aufbau auch noch
zusätzliche
Funktionsgruppen verwenden, beispielsweise eine Servostufe oder
ein Servoventil, so daß das
Lenkventil 15 von einem verstärkten Durchfluß aktiviert
wird. Hierbei können
dann sowohl das Servoventil als auch das Lenkventil 15 zusätzlich elektrisch
oder hydraulisch ausgesteuert werden.