DE3638487A1 - Hydrostatische lenkung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents
Hydrostatische lenkung fuer kraftfahrzeugeInfo
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- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Lenkung für Kraft
fahrzeuge mit einer Servopumpe, mit einer von einem Lenkhand
rad aus betätigten Handpumpe, mit einem Steuerventil zur Ver
teilung des Druckmediums auf zwei Arbeitskreise eines Lenk
motores mit einem Lenkungszylinder, der in Neutralstellung
blockiert ist, wobei in dem Kreis der Druckleitungen für den
Lenkungszylinder eine federbelastete Sicherheitsventilein
richtung zur Absicherung von fahrbahnseitigen Stößen ange
ordnet ist.
Bei blockierten Zylinderanschlüssen in Neutrallage des Ven
tilschiebers des Steuerventiles sind bei hydrostatischen Len
kungen Sicherheitsventile für jede Druckleitungsseite des
Lenkungszylinders notwendig bzw. sogar vorgeschrieben. Bei
voll angeregeltem Servodruck und zusätzlich aufgebrachter
Handkraft zur Druckdifferenzerzeugung an der Handpumpe kann
über die Sicherheitsventileinrichtung Druckmittel, im allge
meinen Öl, abgeleitet werden. Die Ableitung erfolgt dabei
durch eine direkte Verbindung der Entlastungsseite der
Sicherheitsventile direkt zum Tank bzw. über die Rücklauf
leitung zum Tank. Wenn die Sicherheitsventileinrichtung, die
im allgemeinen zwei Sicherheitsventile (für jeden Kolbenraum
des Lenkungszylinders eines), anspricht bzw. Lecköl auf
tritt, wird dadurch die Synchronisation zwischen Lenkrad und
den zu lenkenden Rädern unterbrochen, da der Zylinder an der
Achse nicht mehr der Bewegung am Lenkhandrad folgt. Normaler
weise ergibt eine bestimmte Drehung am Lenkhandrad und damit
auch an der Handpumpe einen bestimmten Weg des Kolbens im
Lenkungszylinder, woraus ein bestimmter Radeinschlag er
folgt. Wirken jedoch von der Fahrbahn her über das Lenkge
stänge Stöße auf den Lenkungszylinder, so führt dies zu ei
nem Druckaufbau im Lenkzylinder, was einen entsprechenden
Druckstoß in den Leitungen verursacht. Durch die damit not
wendig werdende Ableitung von Druckmittel über die Sicher
heitsventile stellt sich jedoch eine Asynchronität ein, d.h.
ein Fehlverhalten der Lenkung. Es kommt zu einer hohen Belas
tung der Achse bzw. des Lenkungszylinders. Dadurch kann es
zu Verbiegungen oder sogar zu Brüchen von Achsteilen, Spur
stangen oder Lenkhebeln kommen. Auch wenn direkt keine Brü
che der oder an den genannten Teilen auftreten, wird dadurch
das Spurverhalten des Fahrzeuges gestört, was z.B. einen er
höhten Reifenverschleiß zur Folge hat.
Nachteilig ist weiterhin auch, daß bei einem kalten Öl, wie
es z.B. im Winterbetrieb besonders der Fall ist, der Durch
laufwiderstand in den Leitungen sehr hoch ist, wodurch die
oben angegebenen Nachteile in einem derartigem Fall ver
stärkt auftreten.
Da die bekannten Sicherheitsventile zwischen die Druckleitun
gen zu dem Lenkungszylinder und dem Tankrücklauf geschaltet
waren, mußten deren Federn die volle Druckdifferenz halten.
Aus diesem Grunde mußten diese Sicherheitsventile entspre
chend stark dimensioniert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde
eine hydrostatische Lenkung der eingangs erwähnten Art zu
schaffen, bei der die notwendige Sicherheitsventileinrich
tung wesentlich einfacher aufgebaut ist, eine höhere Sicher
heit bieten und die Achsteile nicht so hoch beansprucht
werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Sicherheitsventileinrichtung ein Sicherheitsventil aufweist,
dessen Entlastungsseite in die Druckleitung der Servopumpe
mündet.
In Neutrallage des Steuerventils ist die Druckleitung der
Servopumpe über das Steuerventil mit der Tankleitung verbun
den. Erfindungsgemäß kann dadurch in den Druckleitungen zum
Lenkzylinder nur der maximale Druck auftreten, der von der
Federkraft des Sicherheitsventils gehalten wird, da ledig
lich der Durchlaufwiderstand des Gesamtsystems auf der Ent
lastungsseite des Sicherheitsventils anliegt.
Im ausgelenkten Zustand des Lenkventils liegt erfindungsgemäß
auf der Entlastungsseite des Sicherheitsventils der Servo
pumpendruck, der vom Betriebsdruckbegrenzungsventil begrenzt
wird. Sollte in diesem aktiven Lenkzustand ein Stoß auf die
Achse von der Fahrbahn erfolgen, so wird das überschüssige
Druckmittel über die Handpumpe und dann über das Druckbegren
zungsventil in die Rücklaufleitung geleitet.
Durch diese erfindungsgemäße Schaltung des Sicherheitsven
tils, dessen Entlastungsseite in die Druckleitung der Servo
pumpe mündet, kann die Belastung der Lenkachse sowohl in Neu
tralstellung des Lenkventils (blockierter Lenkzylinder) wie
auch in aktiver Lenkstellung auf gleichem Druck und damit
Belastung gehalten werden ohne daß die Gefahr der Asynchroni
tät durch Fördern von dosiertem Öl über das Sicherheitsven
til auftritt.
In erfindungsgemäßer Ausgestaltung kann in jeder der beiden
Druckleitungen zu dem Lenkungszylinder ein Rückschlagventil
angeordnet sein, dessen Rückseite mit der Eingangsseite des
Sicherheitsventiles verbunden ist. In diesem Falle ist nur
ein Sicherheitsventil mit einer dazugehörigen Feder not
wendig, wodurch das notwendige Bauvolumen kleiner gehalten
werden kann, was sich auf die Baugröße der Lenkung entspre
chend positiv aufwirkt.
Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, daß in jeder
Druckleitung des Lenkungszylinders ein Sicherheitsventil vor
gesehen ist, deren gemeinsame Entlastungsleitung in die
Druckleitung der Servopumpe mündet.
Zwar sind in diesem Falle zwei Sicherheitsventile notwendig,
aber dafür können die beiden Rückschlagventile entfallen.
Nachfolgend sind anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele
der Erfindung, aus denen weitere erfindungsgemäße Merkmale
und Vorteile hervorgehen, prinzipmäßig näher beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1: das hydraulische Schaltbild der erfindungsgemäßen
hydrostatischen Lenkung;
Fig. 2: Ausschnittsweise eine erfindungsgemäße hydraulische
Schaltung für eine hydrostatische Lenkung in an
derer Bauart.
Die in den Zeichnungen dargestellte hydrostatische Lenkung
ist grundsätzlich von bekannter Bauart. Sie weist ein Steuer
ventil 1 zur Verteilung eines Ölstromes auf, das von einem
Tank 2 aus über eine Servopumpe 3 und eine Druckleitung 4 Öl
erhält. Die Verstellung des Steuerventiles 1 erfolgt über
eine Handpumpe 5, die von einem Lenkhandrad 6 aus betätigt
wird. Die Handpumpe ist über die Steuerleitungen 7 und 8 mit
dem Steuerventil 1 verbunden.
Zwei Druckleitungen 9 und 10 führen von dem Steuerventil 1
aus zu einem Lenkungszylinder 11 als Lenkungsmotor. Eine Kol
benstange 12 des Kolbens 13 des Lenkungszylinders 11 ist mit
dem mechanischen Teil der Achse - nicht dargestellt - ver
bunden.
Von dem Steuerventil 1 aus führt eine Rücklaufleitung 14 zum
Tank 2. Zwischen den beiden Druckleitungen 9 und 10 sind in
üblicher Weise zwei Nachsaugventile 15 angeordnet, deren
Zweck eine stetige Befüllung der Kolbenräume 16 und 17 des
Lenkungszylinders 11 ist, damit darin keine Kavitation auf
tritt. Zwischen den beiden Nachsaugventilen führt eine Nach
saugleitung 18 zum Tank. Zwischen der Nachsaugleitung 18
oder der Rücklaufleitung 14 und der Druckleitung 4 ist ein
bekanntes Betriebsdruckbegrenzungsventil 19 angeordnet, das
in üblicher Weise in Auslenkstellung wirkt. Weiterhin ist
zwischen der Rücklaufleitung 14 bzw. der Nachsaugleitung 18
und dem Steuerventil 1 in üblicher Weise ein Nachsaugventil
20 vorhanden. Das Nachsaugventil 20 stellt eine manuelle
Lenkung bei Ausfall der Servopumpe 3 sicher.
Zur Ableitung von evtl. von der Lenkachse kommenden Stößen,
die zu einer Verschiebung des Kolbens 13 führt und damit ei
nen Druckstoß erzeugt, dienen zwei Rückschlagventile 21 und
22, die zwischen den Druckleitungen 9 und 10 so angeordnet
sind, daß sie gegeneinander gerichtet sind und jeweils bei
einem in der ihr zugehörigen Druckleitung auftretenden Druck
stoß öffnen. Hinter den beiden Rückschlagventilen 21 und 22
zweigt eine gemeinsame Entlastungsleitung 23 ab, in der ein
Sicherheitsventil 24 mit einer Feder 25 angeordnet ist. Das
Sicherheitsventil 24 ist so in der Entlastungsleitung 23 an
geordnet, daß es entlastungsseitig in die Druckleitung 4
gegen den Druck der Feder 25 öffnet.
In dem Lenkungskreis sind weiterhin ein Sperrventil 26 und
ein Druckentlastungsventile 26 a in üblicher Weise ange
ordnet.
Die erfindungsgemäße hydrostatische Lenkung funktioniert nun
auf folgende Weise:
In Neutralstellung des Steuerventiles 1 liegt im System le
diglich der niedrige Druck des Öldurchlaufes vor. Dies be
deutet, daß bei einem Achsstoß und einem daraus folgenden
Druckmittelschub die überflüssige Druckmittelmenge - je nach
Stoßrichtung - über die Druckleitung 9 bzw. 10, das Rücklauf
ventil 21 bzw. 22 und das Sicherheitsventil 24 in die Druck
leitung 4 abgeleitet werden kann, von wo aus es über das
Steuerventil 1 abströmen kann.
Im ausgelenkten Zustand ist ebenfalls keine besondere Druck
differenz zu überwinden. In diesem Falle kann das überschüs
sige Druckmittel über die Handpumpe 5 und entweder über die
Steuerleitung 7 oder 8 und das Steuerventil 1, die Leitungen
27 und 28 und das in der Zeichnung rechts dargestellte Druck
entlastungsventil 26 a in die Druckleitung 4 abgeleitet wer
den, von wo aus es ebenfalls über das Betriebsdruckbegren
zungsventil 19 in den Tank 2 abgeführt werden kann.
Wie ersichtlich, kann die Feder 25 des Sicherheitsventiles
24 wesentlich schwächer ausgebildet werden. So kann z.B.
eine Auslegung auf 150 bar erfolgen. Damit ist eine Absiche
rung auf z.B. 150 bar gegeben, wenn im ausgelenkten Zustand
ein Betriebsdruck von 150 bar herrscht. Bei der Anordnung
nach dem Stand der Technik hingegen hätte das Sicherheits
ventil gegen einen Druck von 200 bar halten müssen, da das
Sicherheitsventil mindestens 50 bar über dem Betriebsdruck
liegen muß, um Asynchronität zu vermeiden.
In der Fig. 2 ist eine andere Ausgestaltung der Erfindung
beschrieben, wobei zur Vereinfachung lediglich der untere,
maßgebliche Bereich des Schaltbildes dargestellt ist.
Wie ersichtlich, sind in diesem Falle zwei Sicherheitsven
tile 24 A und 24 B mit Federn 25 A und 25 B vorgesehen. Die zu
der Druckleitung 4 zurückführende Entlastungsleitung 23 geht
auch in diesem Falle von der Entlastungsseite der beiden
gegeneinander angeordneten Sicherheitsventile 24 A und 24 B
ab.
In diesem Falle wird der Bauraum durch die zwei Sicherheits
ventile 24 A und 24 B zwar etwas größer, andererseits erspart
man sich jedoch ein Ventil.
Claims (4)
1. Hydrostatische Lenkung für Kraftfahrzeuge mit einer Servo
pumpe, mit einer von einem Lenkhandrad aus betätigten Hand
pumpe, und mit einem Steuerventil zur Verteilung des Druckme
diums auf zwei Arbeitskreise eines Lenkmotores mit einem
Lenkungszylinder, der in Neutralstellung blockiert ist, wo
bei in dem Kreis der Druckleitungen für den Lenkungszylinder
eine federbelastete Sicherheitsventileinrichtung zur Absiche
rung von fahrbahnseitigen Stößen angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sicherheitsventileinrichtung wenigstens ein Sicherheits
ventil (24) aufweist, dessen Entlastungsseite in die Druck
leitung (4) der Servopumpe (3) mündet.
2. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Ableitung des Druckmittelstoßes ein zwischen der Druck
leitung (4), der Servopumpe (3) und dem Tank (2) angeordne
tes Betriebsdruckbegrenzungsventil (19) vorgesehen ist.
3. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
in jeder Druckleitung (9, 10) für den Lenkungszylinder (11)
ein Rücklaufventil (21, 22) angeordnet ist, dessen Rückseite
mit der Eingangsseite des Sicherheitsventiles (24) verbunden
ist.
4. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
für jede Druckleitung (9 bzw. 10) des Lenkungszylinders (11)
ein Sicherheitsventil (24 A bzw. 24 B) vorgesehen ist, deren
gemeinsame Entlastungsleitung (23) in die Druckleitung (4)
der Servopumpe (3) mündet.
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Non-Patent Citations (1)
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