DE3726160A1 - Hydrostatische lenkeinrichtung - Google Patents
Hydrostatische lenkeinrichtungInfo
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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.
Priority Applications (5)
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Legal Events
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