DE3726160A1 - Hydrostatische lenkeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Lenk­ einrichtung mit einem Steuergerät, das über eine Pumpen­ leitung mit einer Pumpe, über zwei Motorleitungen mit einem Lenkmotor und über eine Behälterleitung mit einem Behälter verbunden ist und bei Betätigung eines Lenkhand­ rades o.dgl. einen Zuflußpfad über eine Meßvorrichtung und mindestens eine Zuflußdrossel sowie einen Rückfluß­ pfad öffnet, und mit einem dem Endabschnitt der Pumpen­ leitung vorgeschalteten Drosselventil, insbesondere Prio­ ritätsventil, dessen Schieber in Schließrichtung durch den Druck in einem ersten Druckraum, der über eine Ein­ gangsdruckleitung mit dem Endabschnitt der Pumpenleitung verbunden ist, und in Öffnungsrichtung durch eine Feder und den Druck in einem zweiten Druckraum, der über eine Lastdruckleitung mit einer Lastdruck-Fühlstelle hinter der Zuflußdrossel verbunden ist, belastet ist.

Eine solche hydrostatische Lenkeinrichtung ist unter der Bezeichnung "DANFOSS OSPB" bekannt. Es hat sich ge­ zeigt, daß beim overrun-Betrieb Lenkschwierigkeiten auf­ treten. Ein solcher overrun-Betrieb ergibt sich, wenn äußere Kräfte (sogenannte negative Lenkkräfte) an den gelenkten Rädern angreifen, welche diese mit einer größe­ ren Geschwindigkeit verstellen als es der Lenkgeschwin­ digkeit der Lenkvorrichtung entspricht. Solche Lenkschwie­ rigkeiten treten insbesondere bei knickgesteuerten Fahr­ zeugen auf, bei denen beim Lenken nicht nur die Räder, sondern ganze Fahrzeugteile verschwenkt werden, die eine verhältnismäßig große Masse haben. Hierbei können große Beschleunigungskräfte als negative Lenkkräfte auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostati­ sche Lenkeinrichtung der eingangs beschriebenen Art anzu­ geben, mit der Lenkschwierigkeiten bei einem solchen overrun-Betrieb weitgehend verhindert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Eingangsdruckleitung eine Drosselstelle aufweist und an der der Pumpenleitung abgewandten Seite der Dros­ selstelle über eine ein Druckreduzierventil aufweisende Überbrückungsleitung mit der zuflußseitigen Motorleitung verbunden ist.

Mit Hilfe des Druckreduzierventils ist gewährleistet, daß der Druck in der zuflußseitigen Motorleitung nicht unter den durch dieses Ventil vorgegebenen Wert sinkt. Sollte durch den Einfluß negativer Lenkkräfte der Kolben des Lenkmotors schneller bewegt werden, als Druckflüssig­ keit über das Steuergerät nachgeliefert wird, und dadurch in der zuflußseitigen Motorleitung ein geringerer Druck entstehen, erfolgt ein Nachfüllen unter Umgehung des Steuergeräts. Dieses Nachfüllen geschieht von der Druck­ seite her, also nicht mittels Unterdruck. Demzufolge kann auch der an der Fühlstelle abgegriffene Lastdruck nicht auf einen Wert sinken, bei dem das Drossel- oder Prioritätsventil nicht mehr richtig arbeiten würde. Gleichzeitig tritt an der Drosselstelle ein Druckabfall auf. Der Druck im ersten Steuerraum des Drosselventils sinkt daher gegenüber dem Ausgangsdruck des Drossel­ ventils. Hiermit wird ein Absinken des Lastdrucks kom­ pensiert, so daß das Drosselventil weitgehend normal arbeitet, wie später noch im einzelnen erläutert wird.

Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich, wenn die Überbrückungsleitung über je ein zur Motorleitung hin öffnendes Rückschlagventil mit beiden Motorleitungen verbunden ist. Solche Rückschlagventile sind zwar bereits für das Nachfüllen durch Ansaugen bekannt. Im vorliegen­ den Fall wird aber von der Druckseite her und daher mit größerer Sicherheit und Schnelligkeit nachgefüllt.

Die Rückschlagventile sollten federbelastet sind. Damit ist gewährleistet, daß die Ventile in der Neutralstel­ lung des Steuergeräts geschlossen bleiben, auch wenn die Rückschlagventile Erschütterungen ausgesetzt sind. Die beiden Motordruckräume werden daher nicht versehent­ lich miteinander verbunden.

Der Ausgangsdruck des Druckreduzierventils braucht zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses keine hohen Werte anzunehmen. Insbesondere empfiehlt es sich, daß das Druck­ reduzierventil auf einen Ausgangsdruck eingestellt ist, der kleiner als der der Federbelastung im Drosselventil entsprechende Druck ist.

In vielen Fällen genügt der Strömungswiderstand im Rück­ flußpfad, um sicherzustellen, daß die Überbrückungslei­ tung nicht über das Rückschlagventil mit der rückflußsei­ tigen Motorleitung verbunden wird, wenn der Kolben des Lenkmotors in seiner Endlage angelangt ist. Wo dieser Strömungswiderstand nicht ausreicht, ist es vorteilhaft, daß in der Behälterleitung ein Überdruckventil vorgesehen ist, dessen Eingangsdruck auf einen höheren Wert als der Ausgangsdruck des Druckreduzierventils eingestellt ist.

Insbesondere kann der Eingangsdruck des Überdruckventils im Bereich des der Federbelastung im Drosselventil ent­ sprechenden Drucks liegen.

Die Drosselstelle kann vorzugsweise eine Blende mit einem Lochdurchmesser von 1,5 bis 2 mm sein. Es handelt sich also um ein sehr einfaches Bauteil.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Lenkeinrich­ tung,

Fig. 2 schematisch das Steuergerät der Fig. 1 und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Drosselventil der Fig. 1.

Ein Steuergerät 1 besitzt einen Pumpenanschluß P, zwei Motoranschlüsse L und R, einen Behälteranschluß T und einen Lastdruckanschluß LS. Mit dem Pumpenanschluß P ist ein Endabschnitt 2 einer von einer Pumpe 3 kommenden und ein als Drosselventil 4 arbeitendes Prioritätsventil aufweisenden Pumpenleitung 5 verbunden. Die beiden Motor­ anschlüsse L und R sind über Motorleitungen 6 und 7 mit je einem Motorraum 8 bzw. 9 eines Lenkmotors 10 verbunden, dessen Kolben 11 über eine Kolbenstange 12 die zu lenken­ den Fahrzeugteile betätigt. Der Behälteranschluß T ist über eine Behälterleitung 13 mit einem Vorratsbehälter 14 für die Druckflüssigkeit verbunden. In dieser Behälter­ leitung ist ein Überdruckventil 15 vorgesehen, das seinen Eingangsdruck auf einem vorgegebenen Wert, beispielsweise 5 bar, hält.

Das Steuergerät 1 der Fig. 1 öffnet bei Betätigung eines Lenkhandrades 17 einen Zuflußpfad 18, der hier zum Motor­ raum 8 führt, und einen Rückflußpfad 19. Im Zuflußpfad 18 liegt ein Meßmotor 20, der die hindurchfließende Strö­ mungsmenge feststellt. In Abhängigkeit vom Lenkhandrad und vom Meßmotor werden vier Drosseln A 1, A 2, A 3 und A 4 im Zuflußpfad 18 und eine Drossel A 5 im Rückflußpfad 19 verstellt. Veranschaulicht ist eine "closed center non-reaction"-Lenkeinheit, bei der alle Drosseln in der Neutralstellung des Steuergeräts 1 geschlossen sind. Die Vielzahl der Drosseln ist erforderlich, weil sowohl im Vorlauf als auch im Rücklauf gedrosselt werden soll, weil die Motoranschlüsse L und R in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Lenkhandrades 17 mit dem Pumpenan­ schluß P und dem Behälteranschluß T verbunden werden und weil auch die Durchflußrichtung der zum Lenkmotor 10 strömenden Flüssigkeit durch den Meßmotor 20 drehrich­ tungsabhängig erfolgen muß. Zwischen den Drosseln A 3 und A 4 befindet sich eine Lastdruck-Fühlstelle 21, die mit dem Lastdruckanschluß LS verbunden ist. Das Drossel­ ventil 4 ist ein Prioritätsventil, das die von der Pum­ pe 3 geförderte Menge bedarfsabhängig über den Endab­ schnitt 2 zum Steuergerät 1 führt, den Rest aber über eine zweite Leitung 22 weiteren Verbrauchern zuführt. Daher gibt es zwei gegenläufige Drosselstellen 23 und 24, die von einem Schieber 25 übersteuert werden. Bezogen auf die Drosselstelle 23 wird der Schieber in Schließ­ richtung vom Druck in einem ersten Druckraum 26 und in Öffnungsrichtung von einer vorgespannten Feder 2 und vom Druck in einem zweiten Druckraum 28 belastet. Die Vorspannung der Feder 27 ist beispielsweise so gewählt, daß sie einem Druck von 4 bis 7 bar entspricht. Der erste Druckraum 26 ist über eine Eingangsdruckleitung 29 mit dem Endabschnitt 2 der Pumpenleitung 5 verbunden. Der zweite Druckraum 28 ist über eine Fühlerdruckleitung 30 mit dem Fühlerdruckanschluß LS verbunden.

Die Eingangsdruckleitung 29 weist eine Drosselstelle 31 auf. Diese besteht aus einer Blende mit einem Lochdurch­ messer von beispielsweise 1,5 bis 2 mm. Auf der der Pum­ penleitung abgewandten Seite der Drosselstelle 31 ist die Eingangsleitung 29 über eine ein Druckreduzierventil 32 aufweisende Überbrückungsleitung 33 mit einem Punkt 34 verbunden, der über ein erstes federbelastetes Rückschlag­ ventil 35 mit der Motorleitung 6 und über ein zweites federbelastetes Rückschlagventil 36 mit der Motorleitung 7 verbunden ist. Das Druckreduzierventil 32 hält seinen Ausgangsdruck auf einem vorgegebenen Wert, beispielsweise 3 bis 4 bar.

Im normalen Lenkbetrieb fließt bei Betätigung des Lenk­ handrades 17 Druckflüssigkeit von der Pumpe über die Drosselstelle 23 des Prioritätsventils 4, durch den Zu­ flußpfad 18 des Steuergeräts 1 über die Motorleitung 6 in den Motorraum 8 des Lenkmotors. Aus dem Motorraum 9 erfolgt der Abfluß über die Motorleitung 7, den Rückfluß­ pfad 19 des Steuergeräts 1 und die Behälterleitung 13. Bei einer Drehung des Lenkhandrades in umgekehrter Rich­ tung wird der Motorraum 9 mit Druckflüssigkeit beschickt. Im normalen Lenkbetrieb ist die Überbrückungsleitung 33 und die Drosselstelle 31 unwirksam, weil der Ausgangs­ druck des Druckreduzierventils 32 niedriger ist als der Druck sowohl in der zuflußseitigen Motorleitung als auch in der rückflußseitigen Motorleitung.

Es sei zunächst der overrun-Betrieb betrachtet, wie er sich ohne Drosselstelle 31, Druckreduzierventil 32 und Überbrückungsleitung 33 ergäbe. Wenn Druckflüssigkeit dem Motor 10 über die Motorleitung 6 mit einer bestimmten Geschwindigkeit zugeführt wird, die Kolbenstange 12 aber von einer solchen äußeren Kraft belastet wird, daß sich der Kolben 11 mit größerer Geschwindigkeit bewegt als es der Flüssigkeitszufuhr entspricht, sinkt der Druck in der Motorleitung 6 ab, im Extremfall bis in den Unter­ druckbereich. Dementsprechend sinkt auch der Lastdruck im Druckraum 28 des Drosselventils 4, dessen Drossel­ stelle 23 sich in Richtung auf die Schließstellung be­ wegt. Dies hat eine Verminderung der Strömung zum Lenk­ motor 10 zur Folge, die den overrun-Zustand noch ver­ stärkt. Da der Meßmotor 20 eine geringere Strömungsmenge mißt, ist die Nachstellung des Ventilschiebers im Steuer­ gerät 1 durch den Meßmotor 20 langsamer; daher gehen alle Drosseln einschließlich der Drossel A 5 im Rückfluß­ pfad in ihre maximale Öffnungsstellung. Dies bedeutet, daß die Flüssigkeit aus dem rückflußseitigen Motorraum 9 gegen einen geringeren Widerstand abfließt und daher der overrun-Zustand nochmals verschlimmert wird.

Demgegenüber bringen die erfindungsgemäß zusätzlich vor­ gesehenen Merkmale den folgenden Effekt: Solange die negativen Lenkkräfte so gering sind, daß der Druck in der Motorleitung 6 nicht unter den Ausgangsdruck des Druckreduzierventils 32 fällt, arbeitet die Lenkeinrich­ tung in üblicher Weise. Sinkt jedoch der Druck in der zuflußseitigen Motorleitung 6 unter diesen Ausgangswert, so geht ein Teil der Strömung zum Lenkmotor 10 über die Überbrückungsleitung 33, weil das Druckreduzierventil 32 und das Rückschlagventil 35 öffnen. Der Druck im Motor­ raum 8 kann daher nicht unter diesen Mindestdruck sinken. Gleichzeitig kann der Lastdruck nicht unter den genannten Wert sinken. Der Druck im Druckraum 28 des Drosselven­ tils 4 wird also künstlich aufrecht erhalten. Gleichzei­ tig wird der Druck im Druckraum 26 künstlich gesenkt, weil wegen der Strömung über die Drosselstelle 31 ein Druckabfall gegenüber dem Druck am Pumpenanschluß P auf­ tritt. Beide Maßnahmen führen dazu, daß der Schieber 25 nicht in die Schließlage der Drosselstelle 23 geht, son­ dern eine normale Regelstellung beibehält. Dies wiederum hat zur Folge, daß dem Steuergerät 1 Druckflüssigkeit ohne zu starke Drosselverluste zugeführt wird und daher auch entsprechende Strömungsmengen über den Meßmotor 20 zum Lenkmotor 10 fließen. Die Drosseln A 1 bis A 5 im Steu­ ergerät 1 brauchen nicht in ihre maximale Öffnungsstellung zu gehen, weil der Meßmotor der Drehgeschwindigkeit des Lenkhandrades 17 folgen kann. Die Rückflußdrossel A 5 hat daher einen vergleichsweise großen Widerstand, so daß der Einfluß der negativen Kräfte auf die Verschie­ bungsgeschwindigkeit geringer wird. Insgesamt ist der overrun-Zustand weitgehend verhindert. Die damit verbun­ denen nachteiligen Folgen, insbesondere die Lenkschwierig­ keiten, treten nicht mehr auf. Daß hierbei die über die Überbrückungsleitung 33 strömende Nachfüllmenge nicht im Meßmotor 20 gemessen wird, kann demgegenüber in Kauf genommen werden.

Selbstverständlich gelten diese Verhältnisse auch, wenn die Motorleitung 7 dem Zufluß und die Motorleitung 6 dem Rückfluß dient.

Von der dargestellten Ausführungsform kann in vielerlei Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können auch Steuer­ geräte 1 und Drosselventile 4 mit einem anderen bekannten Aufbau verwendet werden, sofern im Steuergerät der Last­ druck abgegriffen wird und im Gegensinn zum Eingangsdruck auf das Drosselventil wirkt.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen zusätzlichen Teile be­ nötigen nur wenig Platz. Sie können daher in einem Ventil­ block an der Lenkeinheit untergebracht werden, vorzugs­ weise in einem bereits vorhandenen Ventilblock.

Claims (7)

1. Hydrostatische Lenkeinrichtung mit einem Steuergerät, das über eine Pumpenleitung mit einer Pumpe, über zwei Motorleitungen mit einem Lenkmotor und über eine Behälterleitung mit einem Behälter verbunden ist und bei Betätigung eines Lenkhandrades o.dgl. einen Zu­ flußpfad über eine Meßvorrichtung und mindestens eine Zuflußdrossel sowie einen Rückflußpfad öffnet, und mit einem dem Endabschnitt der Pumpenleitung vorge­ schalteten Drosselventil, insbesondere Prioritätsven­ til, dessen Schieber in Schließrichtung durch den Druck in einem ersten Druckraum, der über eine Ein­ gangsdruckleitung mit dem Endabschnitt der Pumpenlei­ tung verbunden ist, und in Öffnungsrichtung durch eine Feder und den Druck in einem zweiten Druckraum, der über eine Lastdruckleitung mit einer Last­ druck-Fühlstelle hinter der Zuflußdrossel verbunden ist, belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsdruckleitung (29) eine Drosselstelle (31) aufweist und an der der Pumpenleitung abgewandten Seite der Drosselstelle über eine ein Druckreduzier­ ventil (32) aufweisende Überbrückungsleitung (33) mit der zuflußseitigen Motorleitung (6, 7) verbunden ist.

2. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Überbrückungsleitung (35) über je ein zur Motorleitung hin öffnendes Rückschlag­ ventil (35, 36) mit beiden Motorleitungen (6, 7) ver­ bunden ist.

3. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (35, 36) federbelastet sind.

4. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druck­ reduzierventil (32) auf einen Ausgangsdruck eingestellt ist, der kleiner als der der Federbelastung im Drossel­ ventil (4) entsprechende Druck ist.

5. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Behäl­ terleitung (13) ein Überdruckventil (15) vorgesehen ist, dessen Eingangsdruck auf einen höheren Wert als der Ausgangsdruck des Druckreduzierventils (32) einge­ stellt ist.

6. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Eingangsdruck des Über­ druckventils (4) im Bereich des der Federbelastung im Drosselventil (4) entsprechenden Drucks liegt.

7. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel­ stelle (31) eine Blende mit einem Lochdurchmesser von 1,5 bis 2 mm ist.