DE4021089A1 - Hydraulikeinrichtung fuer nutzfahrzeuge - Google Patents
Hydraulikeinrichtung fuer nutzfahrzeugeInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- 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
- B62D5/09—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by means for actuating valves
- B62D5/093—Telemotor driven by steering wheel movement
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hydraulikeinrichtung für Nutz
fahrzeuge wie einen Gabelstapler, insbesondere eine Hydrau
likeinrichtung zur Steuerung der Verdrängung einer Hydrau
likpumpe zur Versorgung eines Servolenk-Systems.
Fig. 1, auf die bereits an dieser Stelle verwiesen sei,
zeigt eine bekannte Hydraulikeinrichtung eines Gabelstap
lers, der mit einem Servolenk-System versehen ist. Eine
derartige Hydraulikeinrichtung hat Verdränger-Konstantpum
pen 10 und 12 mit hohem bzw. niedrigem Fördervolumen, die
in Tandemanordnung verbunden und von einem Motor 14 ange
trieben sind. Die (das) von der Hydraulikpumpe 10 mit höhe
rem Fördervolumen geförderte Hydraulikfluid (Arbeitsöl)
wird unter Druck zu einem Steuerventil 16 geleitet, und das
Hydrauliköl-Volumen wird in Abhängigkeit von einem Be- oder
Entladevorgang einem Hubzylinder 18 oder einem Kippzylinder
20 zu- bzw. von diesen abgeführt.
Andererseits wird das von der Pumpe mit geringerem Förder
volumen geförderte Hydrauliköl über einen Strömungsteiler
24 nur in der für die Servounterstützung notwendigen Menge
Q1 dem Servolenk-System 22 zugeführt, während die Über
schußmenge Q2 des Hydrauliköls zu einem Fluid-Tank 26 zu
rückgeführt wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei der bekannten Hydrau
likeinrichtung die für das Servolenk-System benötigte
Hydraulikölmenge Q1 immer über den Strömungsteiler 24 er
halten. Das Fördervolumen der Hydraulikpumpe 12 ist norma
lerweise derart ausgelegt, daß die für die Versorgung der
Servolenkung notwendige Menge Q1 im Leerlauf des Motors 14
erhalten wird.
Demgemäß wird, wie in Fig. 2 dargestellt, die Überschußmenge
Q2 des Hydrauliköls, die zum Tank 26 zurückgeführt wird un
vermeidlich zusammen mit der von der Hydraulikpumpe 12 ge
förderten Menge erhöht, wenn sich die Drehzahl (Umdrehungen
pro Minute) des Motors 14 erhöht. Die notwendige Menge Q1
der Hydraulikflüssigkeit wird nutzlos im Kreislauf geführt,
wenn das Servolenk -System -bspw. bei der Geradeausfahrt des
Fahrzeugs- nicht wirkt. Durch die nutzlose Kreislaufführung
des Hydrauliköls werden der Leistungsverlust und die Öltem
peratur erhöht, und/oder ein vorzeitiger Verschleiß der
Dichtelemente o. ä. verursacht, was zu schwerwiegenden Schä
digungen der Hydraulikeinrichtung führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Hydraulik
einrichtung derart weiterzubilden, daß deren Lebensdauer
bei Verringerung des Leistungsverlustes erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß hat eine
derartige Hydraulikeinrichtung eine Hydraulikpumpe mit ein
stellbarem Fördervolumen (Verstellpumpe), die mit einem
Servolenk-System verbunden ist, einen ersten Detektor zur
Erfassung einer Lenkkraft und einen zweiten Detektor zur
Erfassung der Pumpendrehzahl pro Minute. In einer Regelein
richtung werden die sowohl vom ersten als auch vom zweiten
Detektor stammenden Signale verarbeitet, um diejenige
Fluidmenge zu berechnen, die, falls die Lenkkraft einen
vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, bei einer Umdrehung
der Pumpe für das Servolenk-System notwendig ist, und es
wird ein Steuersignal abgegeben, das dem berechneten Wert
entspricht. Darüberhinaus hat die Hydraulikeinrichtung
einen Fördervolumen-Verstellmechanismus, mit dem die von
der Pumpe geförderte Fluidmenge gemäß dem Steuersignal der
Regeleinrichtung eingestellt werden kann.
Bei einer derartigen Hydraulikeinrichtung vergleicht die
Regeleinrichtung zunächst den erfaßten Wert der Lenkkraft
mit dem Schwellenwert, um zu entscheiden, ob mit der Lenk
bewegung eine Richtungsänderung herbeigeführt werden soll,
um anschließend die Hydraulikölmenge pro Pumpenumdrehung zu
berechnen, die abhängig von dem aktuellen Istwert der Pum
pen-(Motor-)drehzahl (in Umdrehungen pro Minute) für die
Servounterstützung notwendig ist. Die Regeleinrichtung er
zeugt dann ein Steuersignal für den Fördervolumen-Verstell
mechanismus, sodaß durch die Regulierung der von der Ver
stellpumpe geförderten Hydraulikölmenge das Servolenk-Sy
stem nur mit der berechneten Hydraulikölmenge versorgt
wird. Mit anderen Worten wird die Verstellpumpe derart ge
regelt, daß das Servolenk-System zum geeigneten Zeitpunkt
mit der notwendigen Hydraulikölmenge versorgt wird. Durch
die Erfindung wird nicht nur die Förderung der von der
Drehzahl des Motors (bzw. der Pumpe) abhängigen Hydrau
liköl-Überschußmenge verhindert, sondern auch die nutzlose
Kreislaufführung von Hydrauliköl, wenn die Servolenkung
nicht betätigt wird. Dadurch werden die Leistungsverluste
und der Treibstoffverbrauch verringert. Da durch die
erfindungsgemäßen Maßnahmen einem Anstieg der Hydrau
liköltemperatur sehr wirkungsvoll vorgebeugt werden kann,
wird eine thermische Schädigung der Dichtelemente ver
hindert und es kann über lange Zeit eine gleichbleibende
Wirkweise der Hydraulikeinrichtung aufrecht erhalten
werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im
folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zei
gen:
Fig. 1 ein Schaltschema einer bekannten Hydraulikeinrich
tung eines Gabelstaplers;
Fig. 2 die Abhängigkeit des Fördervolumens von der Pum
pendrehzahl einer herkömmlichen Pumpe;
Fig. 3 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Hydrau
likeinrichtung für einen Gabelstapler;
Fig. 4 die Beziehung zwischen dem Fahrzustand eines Gabel
staplers und der Ausgangsspannung eines Drehmoment
sensors;
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Fördervolumen-
Verstelleinrichtung und
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Steuerlogik einer
Regeleinrichtung.
In den Figuren, insbesondere in Fig. 3, ist eine erfindungs
gemäße Hydraulikeinrichtung für ein halbintegriertes Servo
lenk-System eines Gabelstaplers gezeigt. Diese Hydraulik
einrichtung hat eine Hydraulikpumpe 30 mit verstellbarem
Förderstrom (Verstellpumpe), die von einem Motor 32 ange
trieben ist. Die Hydraulikpumpe 30 ist bevorzugterweise
eine an sich bekannte Taumelscheiben-Axialkolbenpumpe. Das
gesamte von der Hydraulikpumpe 30 geförderte Hydrauliköl
wird über eine Versorgungsleitung 36 einem Servolenk-System
34 zugeführt. Dieses hat in bekannter Weise ein nicht ge
zeigtes Regelventil, das über ein Lenkrad 38 und einen
ebenfalls nicht gezeigten Arbeitszylinder zwischen seinen
Schaltpositionen bewegt werden kann. Mit dem Bezugszeichen
40 ist eine Hydrauliköl-Rücklaufleitung bezeichnet, mit der
Hydrauliköl vom Servolenk-System 34 zu einem Öltank 42 zu
rückgeführt wird.
An einer Lenkwelle 44 ist ein Drehmomentsensor 46 als De
tektor zur Aufnahme einer Lenkkraft befestigt. Mit Hilfe
des mit dem Drehmomentsensor erfaßten Lenkraddrehmoments können
die beispielsweise bei der Geradeausfahrt auftretenden
vernachlässigbaren Einwirkungen auf das Lenkrad 38 exakt
von einer Bedienung des Lenkrads zum Zweck einer Richtungs
änderung unterschieden werden.
In Fig. 4 ist die Beziehung zwischen dem Fahrzustand eines
Gabelstaplers und der Ausgangsspannung des Drehmomentsen
sors 46 gezeigt. Der Bereich I kennzeichnet den Zustand, in
dem die Hände das Lenkrad 38 loslassen, der Bereich II
kennzeichnet denjenigen Zustand, in dem während der Gerade
ausfahrt vernachlässigbare Einwirkungen auf das Lenkrad
stattfinden und der Bereich III kennzeichnet den Lenkzu
stand bei einer Richtungsänderung. Ein Verfahren, um zwi
schen den obigen Lenkzuständen zu unterscheiden, könnte die
Erfassung der Drehgeschwindigkeit des Lenkrads 38 sein. Es
hat sich aber gezeigt, daß mit einem derartigen Verfahren
nicht zwischen vernachlässigbaren Lenkkorrekturen und Rich
tungsänderungen unterschieden werden kann. Im Gegensatz
dazu, können beide Zustände eindeutig unterschieden werden,
wenn ein vorbestimmter Schwellenwert C dazu verwendet wird,
um mit Hilfe eines Drehmomentsensors zu entscheiden, ob
eine Richtungsänderung vorliegt oder nicht.
Mit dem Bezugszeichen 48 ist ein Drehzahlmesser 48 gekenn
zeichnet, mit dem die Drehzahl des Motors 32 bzw. der Pumpe
30 erfaßt werden kann. Der Drehzahlmesser 48 ist gemeinsam
mit dem Drehmomentsensor 46 an die Eingabeeinheit einer Re
geleinrichtung 50, bspw. einen Mikrocomputer angeschlossen.
Die Ausgabeeinheit der Regeleinrichtung 50 ist über einen
Pumpen-Regelverstärker 54 mit dem Fördervolumen-Verstellme
chanismus 52 der Hydraulikpumpe 30 verbunden. Die Regelein
richtung 50 gibt in Abhängigkeit von den Erfassungssignalen
des Drehmomentsensors 46 und des Drehzahlmessers 48 ein
Steuersignal an den Förderstrom-Verstellmechanismus 52 ab,
wodurch der Neigungswinkel R der Taumelscheibe der Hydrau
likpumpe 30 eingestellt wird.
In Fig. 5 ist der Förderstrom-Verstellmechanismus 52 schema
tisch dargestellt. Dieser hat einen Stellzylinder 56, der
nahe an einer Seite der Taumelscheibe 58 der Hydraulikpumpe
30 angeordnet ist und dessen Kolbenstange 60 schwenkbar mit
dem benachbarten Endabschnitt der Taumelscheibe 58 verbun
den ist. Wenn der Steuerdruck der Druckseite der Hydraulik
pumpe 30 an den Stellzylinder angelegt wird, wird die Kol
benstange 60 ausgefahren, um den Neigungswinkel R der Tau
melscheibe 58 zu verändern. Der am Stellzylinder 56 anzule
gende Steuerdruck wird über ein Magnet-Schaltventil 62 ge
regelt, das in einer Steuerleitung 64 angeordnet ist und
dessen Schaltstellungen durch ein Steuersignal des Regel
verstärkers 54 angesteuert werden. Mit 66 ist eine Rückhol
feder bezeichnet, die mit der anderen Seite der Taumel
scheibe 58 verbunden ist, um diese in ihre Ausgangsstellung
zurückzubewegen. Die Rückholfeder 66 kann über eine Dämp
fungssteuerleitung 68 mit dem Steuerdruck beaufschlagt
werden.
Fig. 6 zeigt die Steuerlogik der Regeleinrichtung 50. Diese
vergleicht normalerweise das Lenkraddrehmoment-Eingangssi
gnal vom Drehmomentsensor 46 mit einem Schwellenwert und
bewertet es als eine beabsichtigte Lenkbewegung, wenn das
Lenkraddrehmoment den Schwellenwert überschreitet. Die Re
geleinrichtung 50 berechnet dann die pro Pumpenumdrehung zu
fördernde Hydraulikölmenge in Abhängigkeit von der für den
Servolenkbetrieb notwendigen Ölmenge gemäß dem vom Tachome
ter 48 zu diesem Zeitpunkt abgegebenen Drehzahl-Eingangssi
gnal des Motors 32 (bzw. der Hydraulikpumpe 30) und sie
gibt ein entsprechendes Steuersignal über den Regelverstär
ker an den Förderstrom-Verstellmechanismus 52 ab. Dadurch
wird der Neigungswinkel R der Taumelscheibe 58 der Hydrau
likpumpe 30 eingestellt und nur die notwendige Hydrauliköl
menge an das Servolenk-System abgegeben. Natürlich wird der
Neigungswinkel R der Taumelscheibe 58 zu null, wenn der Ga
belstapler in die Geradeausfahrt zurückkehrt, in der keine
Servolenk-Unterstützung benötigt wird. Dabei wird kein Öl
von der Hydraulikpumpe 30 gefördert und dessen unnütze
Kreislaufführung kann vollständig beseitigt werden.
Es sei angemerkt, daß bei dem Förderstrom-Verstellmechanis
mus 52 anstelle des Stellzylinders 56 zur Bewegung der Tau
melscheibe 58 auch ein Schrittmotor (nicht gezeigt) verwen
det werden kann. Dieser ist in diesem Fall derart angeord
net, daß damit der Neigungswinkel R der Taumelscheibe 58
eingestellt werden kann und er wird in Abhängigkeit von dem
Steuersignal der Regeleinrichtung 50 angesteuert.
Die Verstellpumpe ist nicht auf die vorstehend beschriebene
Taumelscheiben-Axialkolbenpumpe 30 beschränkt, sondern es
können auch andere Pumpentypen, wie bspw. eine Schrägach
senpumpe verwendet werden.
Obwohl die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs
beispiels beschrieben wurde, liegt es auf der Hand, daß
zahlreiche Abwandlungen in Form, Lage, Zahl und Größe mög
lich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Servolenk-Systeme von Nutzfahrzeugen wie bspw. von einem
Gabelstapler benötigen nur während einer Richtungsänderung
eine vorbestimmte Menge von Hydrauliköl. Bei der erfin
dungsgemäßen Hydraulikeinrichtung wird der erfaßte Wert der
Lenkkraft mit einem vorhandenen Schwellenwert verglichen,
um zu beurteilen, ob eine Richtungsänderung eingeleitet
wird. Die pro Pumpenumdrehung geförderte Hydraulikölmenge
wird aus der Pumpendrehzahl pro Minute ermittelt, wobei die
von der Verstellpumpe 30 geförderte Hydraulikölmenge ein
stellbar ist. Auf diese Weise wird nur die für die Servo-
Unterstützung notwendige Hydraulikölmenge von der Verstell
pumpe 30 geliefert.
Claims (5)
1. Hydraulikeinrichtung für Nutzfahrzeuge mit einer Hydrau
likpumpe mit variabler Verdrängung, d. h. einer Verstell
pumpe, die mit einem Servolenk-System verbunden ist, ge
kennzeichnet durch einen ersten Detektor (46) zur Erfassung
einer Lenkkraft, einen zweiten Detektor (48) zur Erfassung
der Pumpendrehzahl pro Minute, eine Regeleinrichtung (50)
in die die sowohl vom ersten, als auch vom zweiten Detektor
(46; 48) erfaßten Signale eingebbar sind, um die pro Pum
penumdrehung zu fördernde Hydraulikölmenge zu berechnen,
die für eine Servolenk-Unterstützung notwendig ist, wenn
der erfaßte Wert der Lenkkraft einen vorbestimmten Schwel
lenwert überschreitet und mittels der ein Steuersignal ab
gebbar ist, das dem berechneten Wert entspricht und durch
einen Fördervolumen-Verstellmechanismus (52), mit dem die
von der Hydraulikpumpe 30 geförderte Hydraulikölmenge gemäß
dem Steuersignal der Regeleinrichtung (50) einstellbar ist.
2. Hydraulikeinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der erste Detektor zur Erfassung des
Lenkraddrehmoments ein Drehmomentsensor (46) ist.
3. Hydraulikeinrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß die Verstellpumpe eine Taumel
scheiben-Axialkolbenpumpe (30) ist.
4.Hydraulikeinrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Fördervolumen-Verstellmechanismus
(52) einen mit der Taumelscheibe (58) verbundenen Steuer-
oder Stellzylinder (56) hat, deren Neigungswinkel (R) ein
stellbar ist, indem der an der Druckseite der Hydraulik
pumpe 30 herrschende Steuerdruck an den Stellzylinder (56)
anlegbar ist.
5. Hydraulikeinrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Fördervolumen-Verstellmechanismus
(52) einen Schrittmotor hat, der mit der Taumelscheibe (58)
der Hydraulikpumpe 30 verbunden ist.
Applications Claiming Priority (1)
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JP17228689A JPH0338467A (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 産業車両の油圧装置 |
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DE4021089A1 true DE4021089A1 (de) | 1991-05-23 |
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DE (1) | DE4021089A1 (de) |
Families Citing this family (1)
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
EP0061005A1 (de) * | 1981-03-13 | 1982-09-29 | Trw Inc. | Strömungsmittel-Steuersystem |
EP0095018B1 (de) * | 1982-05-19 | 1986-06-04 | Trw Inc. | Lenkeinrichtung |
EP0277253A1 (de) * | 1986-08-15 | 1988-08-10 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Steuerungseinheit einer hydraulischen pumpe |
-
1989
- 1989-07-04 JP JP17228689A patent/JPH0338467A/ja active Pending
-
1990
- 1990-07-03 DE DE19904021089 patent/DE4021089A1/de not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0338467A (ja) | 1991-02-19 |
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