DE4314616A1 - Hydrostatische Lenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer hydrostatischen Lenkung, die insbesondere in mobilen Arbeitsmaschinen verwendet wird und die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.

Aus der DE-OS 25 16 771 ist eine derartige hydrostatische Len­ kung bekannt. Bei dieser wird während eines Lenkvorgangs über die Lenkeinrichtung, z. B. ein Lenkhandrad, eine im Steuerkreis liegende Lenkeinheit betätigt, zu der ein Lenkventil und eine Dosierpumpe gehören und über die eine von zwei Zweigleitungen mit der Druckseite einer Hydropumpe und die andere Zweigleitung mit Tank verbindbar ist. Jede Zweigleitung ist an einen Druck­ raum eines Lenkmotors angeschlossen und außerdem mit einem Steu­ erraum eines Steuerventils verbunden, das durch die Druckdiffe­ renz in den beiden Zweigleitungen je nach Lenkrichtung in die eine oder andere Richtung aussteuerbar ist. Über das Steuerven­ til wird die Druckseite der Hydropumpe mit dem anderen Druckraum eines von bei der bekannten Lenkung vorhandenen zwei Lenkmotoren verbunden. Die von der Hydropumpe geförderte Druckmittelmenge wird also in zwei Teilmengen aufgeteilt, deren eine über die Lenkeinheit dem einen Druckraum des einen Lenkmotors und deren andere über das Steuerventil dem anderen Druckraum des anderen Lenkmotors zugeführt wird. Da die Lenkeinheit üblicherweise in der Fahrerkabine eines mit einer hydrostatischen Lenkung ausge­ rüsteten Fahrzeugs angeordnet und das Druckmittel infolge der Ausbildung der Druckmittelquelle als Hochdruckpumpe mit entspre­ chendem Hochdruck beladen ist, ergeben sich aus der in der Lenk­ heit bei der Betätigung der Lenkeinrichtung hergestellten Ver­ bindung zwischen einer Zweigleitung und der Druckseite der Hoch­ druckpumpe insbesondere sicherheitsrelevante Nachteile z. B. durch eine hohe Geräuschentwicklung in der Fahrerkabine oder durch einen Schaden an der Lenkeinheit und an den in der Fahrer­ kabine verlaufenden Teilen der mit Hochdruck beaufschlagten Druckmittelleitungen.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine hydrostatische Lenkung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß sie ein höheres Sicherheitsniveau aufweist.

Diese Aufgabe wird für eine hydrostatische Lenkung mit den Merk­ malen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gemäß dem kennzeich­ nenden Teil dieses Anspruchs dadurch gelöst, daß der Steuerkreis und der Stellkreis voneinander getrennt sind und daß der im Steuerkreis aufbaubare Druck niedriger als der im Stellkreis aufbaubare Druck ist. Damit steht ein zur Bewegung der Lenkmoto­ ren u. U. notwendige Hochdruck nicht mehr am Eingang der Lenkein­ heit und damit in der Fahrerkabine an. Der niedrigere Druck von z. B. 30 bar im Steuerkreis reicht für die Ansteuerung des Steu­ erventils aus. Der Arbeitsdruck kann ohne Beeinträchtigung der Sicherheit des Fahrers gegenüber dem aus Sicherheitsgründen heute zulässigen Druck erhöht werden, so daß man mit kleineren Lenkmotoren auskommen kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen hydrostati­ schen Lenkung kann man den Unteransprüchen entnehmen.

So besteht eine weitere sicherheitsfördernde Maßnahme darin, daß der Steuerkreis an eine Druckmittelquelle, insbesondere eine Hy­ dropumpe angeschlossen ist, die nicht nur zum Ausgleich von Leckölverlusten, sondern auch zur Aufrechterhaltung eines ge­ wünschten Drucks im Steuerkreis eingesetzt werden kann. Vorzugs­ weise ist diese Druckmittelquelle, an die der Steuerkreis ange­ schlossen ist, eine neben der ersten Druckmittelquelle, die an das Steuerventil angeschlossen ist, vorhandene, zweite Druckmit­ telquelle, insbesondere eine Niederdruckpumpe.

Mobile Arbeitsmaschinen sind meist nicht nur mit einer hydrosta­ tischen Lenkung, sondern zusätzlich mit einer Arbeitshydraulik ausgestattet, mit der mit Hilfe von weiteren Verbrauchern meist in Form von Hydraulikzylindern z. B. eine Laderschaufel oder der Ausleger eines Baggers betätigbar sind. Für die Steuerung der Verbraucher sind weitere Steuerventile vorgesehen, die sehr oft hydraulisch von einem auf der Basis von direktgesteuerten Druck­ reduzierventilen arbeitenden Vorsteuergerät betätigbar sind. Das Vorsteuergerät wird über eine Steuerölpumpe, mit der nur ein niedriger Steueröldruck aufbaubar ist, mit Steueröl versorgt. Gemäß Anspruch 4 ist nun vorgesehen, daß eine solche Steueröl­ pumpe zugleich als die Druckmittelquelle verwendet wird, an die der Steuerkreis der hydrostatischen Lenkung angeschlossen ist. Eine zusätzliche, einen niedrigen Druck für den Steuerkreis der hydrostatischen Lenkung bereitstellende Hydropumpe ist somit nicht notwendig. Durch eine Ausbildung gemäß Anspruch 5 kann auch mit einem handelsüblichen, auf der Basis von direktgesteu­ erten Druckreduzierventilen arbeitenden Vorsteuergerät gelenkt werden. Dieses Vorsteuergerät kann zusätzlich zu einer anderen Lenkeinrichtung, die vorzugsweise mit einem Lenkhandrad ausge­ stattet ist, vorhanden sein, wobei eine von der Lenkeinheit aus­ gehende Zweigleitung und eine vom Vorsteuergerät ausgehende Steuerleitung über ein Wechselventil mit einem Steuerraum des Steuerventils verbindbar sein können. Wird gefordert, daß eine Lenkung mit Hilfe einer Lenkeinrichtung Priorität gegenüber ei­ ner Lenkung mit dem Vorsteuergerät hat, so läßt sich diese For­ derung auf einfache Weise dadurch erfüllen, daß die zweite Druckmittelquelle über ein durch eine Betätigung der Lenkein­ richtung in eine Sperrstellung umstellbares Schaltventil an das Vorsteuergerät angeschlossen ist.

Eine Priorität der Lenkung gegenüber einer Arbeitshydraulik läßt sich auf einfache Weise durch die Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 verwirklichen.

Gemäß Anspruch 9 enthält die Lenkeinheit eine Dosierpumpe, die über die Lenkeinrichtung antreibbar ist und durch die eine Druckmittelmenge fließt, die ein Maß für den Drehwinkel eines zwecks Lenkung betätigten Lenkhandrades ist. Außerdem sind gemäß Anspruch 9 in an sich bekannter Weise zwei Lenkmotoren mit je­ weils zwei Druckräumen vorhanden. Wie an sich aus der DE-OS 25 16 771 bekannt, ist nun bei einer Betätigung der Lenkeinrichtung jeweils ein erster Druckraum eines Lenkmotors über das Steuer­ ventil mit einer Druckmittelquelle verbindbar, während dem zwei­ ten Druckraum des jeweils anderen Lenkmotors über eine Zweiglei­ tung von der Dosierpumpe gefördertes Druckmittel zuführbar ist. Durch das in die zweiten Druckräume geförderte Druckmittel kann im Notfall bei einem Ausfall der Hochdruckpumpe die Manövrierfä­ higkeit des mit der hydrostatischen Lenkung ausgerüsteten Fahr­ zeugs aufrechterhalten werden. Ferner erfolgt über das in den zweiten Druckraum eines Stellmotors gelangende Druckmittel eine Rückmeldung der tatsächlich eingenommenen Position der Lenkmoto­ ren bzw. der Fahrzeugräder an die Dosierpumpe bzw. das für deren Antrieb vorgesehene Lenkrad.

Um trotz niedrigen Drucks im Steuerkreis ausreichend hohe Lenk­ kräfte im Fall einer Notlenkung ausüben zu können, sind die die zweiten Druckräume begrenzenden Druckflächen vorzugsweise größer als die die ersten Druckräume begrenzenden Druckflächen.

Gemäß Anspruch 11 sind die beiden Zweigleitungen direkt an die in der Lenkeinheit enthaltene Dosierpumpe angeschlossen. Dabei ist vorzugsweise von einem in entgegengesetzte Richtungen durch eine Druckdifferenz in den beiden Zweigleitungen ansteuerbares Wegeventil die Druckmittelquelle des Steuerkreises mit der den niedrigeren Druck führenden Zweigleitung verbindbar. Auf diese Weise kann der Steuerkreis ohne Beeinflussung der Lenkung mit dem von der Druckmittelquelle geförderten Druckmittel aufgefüllt werden. Sind die beiden Zweigleitungen direkt an die Dosierpumpe angeschlossen, so besteht eine sicherheitserhöhende Maßnahme auch darin, daß gemäß Anspruch 13 jede Zweigleitung an die Druckmittelquelle des Steuerkreises über ein in Richtung der Druckmittelquelle sperrendes Rückschlagventil angeschlossen ist. Damit wird ein Druckabfall im Steuerkreis bis unterhalb des von der Druckmittelquelle erzeugbaren Druck verhindert.

Innerhalb einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Lenkung ist auch eine herkömmliche Lenkeinheit mit einer Dosierpumpe, die von einem Lenkrad antreibbar ist, und mit einem Lenkventil ver­ wendbar, das zwei Schieber aufweist, die je nach der über das Lenkrad auf gebrachten Kraft gegeneinander verdreht werden und mit dem je nach Verdrehung der Schieber gegeneinander eine Ver­ bindung zwischen einer die Lenkeinheit mit Druckmittel speisen­ den Hydropumpe zu einem Druckmittelvorratsbehälter mehr oder we­ niger abgedrosselt und dadurch ein Stelldruck aufgebaut wird. Mit einer solchen Lenkeinheit in einer erfindungsgemäßen hydro­ statischen Lenkung wird nicht nur der schon angeführte Gewinn an Sicherheit erzielt, sondern auch Energie eingespart, da Druck­ mittel nur von dem niedrigen Steuerdruckniveau zum Tank hin ab­ gedrosselt wird.

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung ist in Anspruch 15 ange­ geben. Danach ist die dem Stellkreis zugeordnete Druckmittel­ quelle als Verstellpumpe mit einer Druckregeleinrichtung ausge­ bildet, die in Abhängigkeit vom Maß der Aussteuerung des Steuer­ ventils aus einer Mittelstellung heraus einstellbar ist. Damit kann der Energieverbrauch für die hydrostatische Lenkung be­ trächtlich reduziert werden. Wird z. B. die Lenkung bis zum An­ schlag betätigt, so schwenkt die Pumpe unter Aufrechterhaltung des vorgegebenen Druckes auf Schwenkwinkel Null zurück und för­ dert nur noch eine der Leckage entsprechende Druckmittelmenge. Auch treten keine Beschleunigungs- und damit Druckspitzen in der Ölsäule zu den Lenkmotoren auf, da der Druck für die Verstell­ pumpe extern vorgegeben wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen einer hydrostatischen Lenkung nach Anspruch 15 finden sich in den Un­ teransprüchen 16 bis 20. Enthält die Druckregeleinrichtung eine einen Regelkolben belastende Regelfeder, so ist der Regelkolben dann, wenn kein Steuerdruck anliegt nur von der geringen Kraft der weitgehend entspannten Regelfeder beaufschlagt. Die Pumpe arbeitet somit bei der sich hierbei einstellenden minimalen För­ dermenge nur gegen den geringen, von der geringen Vorspannung der Regelfeder vorgegebenen Druck.

Vorteilhafterweise ist die Dosierpumpe eine in ihrem Verdrän­ gungsvolumen verstellbare Pumpe, die mit zunehmendem Verdrän­ gungsvolumen die durch eine Betätigung der Lenkeinrichtung er­ zielbare Lenkgeschwindigkeit erhöht. Mehrere Ausführungsbei­ spiele einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Lenkung sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand dieser Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 den Schaltplan einer ersten Ausführung, bei der die beiden Zweigleitungen direkt an eine Dosierpumpe ange­ schlossen sind,

Fig. 2 eine zweite Ausführung, die eine herkömmliche Lenk­ einheit mit einer Dosierpumpe und einem Lenkventil enthält und bei der je nach Lenkrichtung die eine von den beiden Zweigleitungen mit der Druckseite einer Hydropumpe und die andere mit Tank verbindbar ist und die als Druckmittelquelle für den Stellkreis eine Ver­ stellpumpe besitzt,

Fig. 3 eine Ausführung ganz ähnlich derjenigen aus Fig. 2, bei der jedoch die beiden Zweigleitungen nicht mit den Stellmotoren verbunden sind, und

Fig. 4 in ausführlicherer Darstellung die Verstellpumpe der Ausführungen nach den Fig. 2 und 3 mit der Druck­ regeleinrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte hydrostatische Lenkeinrichtung umfaßt einen ersten und einen zweiten Lenkmotor 10 bzw. 11, einen Stellkreis 12 und einen Steuerkreis 13.

Die Lenkmotoren 10 und 11 sind mechanisch miteinander gekoppelte Differentialzylinder, deren Kolbenstangen 15 beispielsweise auf die mit 16 angedeutete Vorderachse eines Fahrzeugs zwecks Len­ kung desselben wirken. Die Kolben 17 der beiden Differentialzy­ linder 10 und 11 definieren mit ihren Ringflächen 18 je einen ersten Druckraum 19 und mit ihren gegenüber den Ringflächen grö­ ßeren Kreisflächen 20 je einen Druckraum 21.

Der Stellkreis 12 umfaßt eine durch den nicht gezeigten An­ triebsmotor des Fahrzeugs antreibbare Stelldruckmittelquelle 22 in Form einer Hochdruckpumpe und eine Stelldruckleitung beste­ hend aus einer Stelldruckstammleitung 23 sowie einer ersten und einer zweiten Stelldruckzweigleitung 24 bzw. 25. Die erstere Leitung 23 ist an die Hochdruckpumpe 22 angeschlossen und über die erste Stelldruckzweigleitung 24 mit dem ersten Druckraum 19 des ersten Lenkmotors 10 und über die zweite Stelldruckzweiglei­ tung 25 mit dem ersten Druckraum 19 des zweiten Lenkmotors 11 verbunden. Zum Stellkreis 12 gehört weiterhin ein Steuerventil 30, das von seiner Funktion her ein federzentriertes 4/3-Wege­ ventil mit zwei Steuerräumen 31 bzw. 32 ist, über die es in ein­ ander entgegengesetzten Richtungen mit einem Steuerdruck ansteu­ erbar ist. Als Arbeitsanschlüsse besitzt das Steuerventil 30 einen Anschluß für die Stelldruckstammleitung 23, jeweils einen Anschluß für jede Stelldruckzweigleitung 24 bzw. 25 sowie einen Tankanschluß, der über eine Entlastungsleitung 33 zu einem Tank 34 führt. In der in Fig. 1 gezeigten Ausgangs- oder Mittelstel­ lung des Steuerventils 30 sind dessen Tankanschluß und dessen Anschluß für die Stelldruckstammleitung 23 miteinander verbun­ den, während die verbleibenden Anschlüsse gesperrt sind. Bei Be­ tätigung in die eine Richtung ist das Steuerventil zum einen auf Durchfluß zwischen dem Anschluß für die Stelldruckstammleitung 23 und die erste Stelldruckzweigleitung 24 und zum anderen zwi­ schen dem Anschluß für die zweite Stelldruckzweigleitung 25 und dem Tankanschluß geschaltet. Bei einer Betätigung in die andere Richtung ist die Stelldruckstammleitung 23 mit der zweiten Stelldruckzweigleitung 25 verbunden, während die erste Stell­ druckzweigleitung 24 zum Tank 34 hin entlastet ist.

Zum Steuerkreis 13 gehört zunächst eine Dosierpumpe 35 sowie eine erste Steuerdruckzweigleitung 36 und eine zweite Steuer­ druckzweigleitung 37, die direkt an die Dosierpumpe 35 ange­ schlossen sind.

Die als Verstellpumpe ausgebildete Dosierpumpe 35 ist durch ein Lenkrad 38 antreibbar, gemeinsam mit diesem in einer Fahrerka­ bine 39 des Fahrzeugs angeordnet und über die erste Steuerdruck­ zweigleitung 36 mit dem zweiten Druckraum 21 des ersten Lenkmo­ tors 10 sowie dem Steuerraum 31 des Steuerventils 30 und über die zweite Steuerdruckzweigleitung 37 mit dem zweiten Druckraum 21 des zweiten Lenkmotors 11 sowie dem Steuerraum 32 des Steuer­ ventils 30 verbunden.

Der Steuerkreis umfaßt außerdem eine mit dem nicht gezeigten An­ triebsmotor des Fahrzeugs zwecks Antrieb gekoppelte Druckmittel­ quelle 40 in Form einer Niederdruckspeisepumpe, eine Speiselei­ tung 41, ein Schaltventil 42 und eine Rückschlagventilanordnung bestehend aus zwei Rückschlagventilen 43 und 44.

Das Schaltventil 42 ist ein 3/3-Wegeventil, dessen einander ge­ genüberliegende Steueranschlüsse mit der ersten bzw. mit der zweiten Steuerdruckzweigleitung 36 bzw. 37 verbunden sind.

Die Speiseleitung 41 ist an die Niederdruckspeisepumpe 40 ange­ schlossen und führt zu einem Druckeingang des Schaltventils 42, dessen zwei Ausgänge mit den Steueranschlüssen des Schaltventils und damit mit den Zweigleitungen 36 bzw. 37 verbunden sind. Die Speiseleitung 41 ist außerdem über jeweils eines der Rückschlag­ ventile 43 und 44 mit der Steuerdruckzweigleitung 36 bzw. mit der Steuerdruckzweigleitung 37 verbunden, wobei die Rückschlag­ ventile so angeordnet sind, daß sie zur Niederdruckspeisepumpe 40 hin sperren. In der in der Fig. 1 gezeigten Ausgangs- oder Mittelstellung des Schaltventils 42 sind sämtliche Arbeitsan­ schlüsse gesperrt. In der einen Arbeitsstellung besteht eine Verbindung zwischen der Speiseleitung 41 und der Steuerdruck­ zweigleitung 36 und in der anderen Arbeitsstellung besteht eine Verbindung zwischen der Speiseleitung 41 und der Steuerdruck­ zweigleitung 37, während der Anschluß für die jeweils andere Steuerdruckzweigleitung gesperrt ist.

Bei auf Geradeausfahrt eingestellter Lenkung befinden sich die Kolben 17 der Lenkmotoren 10 und 11 in der in der Zeichnung ge­ zeigten Neutralstellung und das Lenkrad 38 in einer entsprechen­ den Mittelstellung. Die Dosierpumpe 35 ist nicht angetrieben, so daß in den beiden Steuerdruckzweigleitungen 36 und 37 der glei­ che, von der angetriebenen Niederdruckspeisepumpe 40 erzeugte Druck herrscht. Das sich dementsprechend in seiner Mittelstel­ lung befindliche Steuerventil 30 sperrt die Stelldruckzweiglei­ tungen 24 und 25 und verriegelt damit die Lenkmotoren 10 und 11 in der gezeigten Neutralstellung.

Zu einer Fahrtrichtungsänderung wird das Lenkrad 38 gedreht und dadurch die Dosierpumpe 35 angetrieben, so daß sie Druckmittel über beispielsweise die zweite Steuerdruckzweigleitung 37 in den zweiten Druckraum 21 des zweiten Lenkmotors 11 fördert und des­ sen Kolben 17 in Kolbenstangenausfahrrichtung beaufschlagt. Die sich dabei aufbauende Druckdifferenz in den beiden Steuerdruck­ zweigleitungen 36 und 37 wirkt als Steuerdruck auf das Steuer­ ventil 30 und verschiebt dieses in seine in der Zeichnung linke Arbeitsstellung, in der die angetriebene Hochdruckpumpe 22 an den ersten Druckraum 19 des ersten Lenkmotors 10 angeschlossen wird und diesen mit Druckmittel versorgt. Der erzeugte Stell­ druck ist ausreichend hoch, um den Kolben 17 des ersten Lenkmo­ tors 10 in Kolbenstangeneinfahrrichtung und über die mechanische Kopplung den Kolben 17 des zweiten Lenkmotors 11 in Kolbenstan­ genausfahrrichtung solange zu verschieben, bis die Lenkbewegung des Lenkrades 38 und damit der Antrieb der Dosierpumpe 35 been­ det wird. Unter dem sich nun in den beiden Steuerdruckzweiglei­ tungen 36 und 37 einstellenden Druckgleichgewicht nimmt das Steuerventil 30 seine Mittelstellung ein und verriegelt beide Lenkmotoren 10 und 11 in der jeweils eingenommenen Stellung. Durch erneute Drehung des Lenkrades 38 wiederholt sich der vor­ beschriebene Vorgang, so daß die Kolben 17 der beiden Lenkmoto­ ren 10 und 11 je nach Lenkrad-Drehsinn in Richtung Neutralstel­ lung oder in entgegengesetzter Richtung verschoben werden. Dabei werden die jeweilige Stellung der Kolben 17 sowie auf diese von außen einwirkende Kräfte über das Druckmittel in den Steuer­ druckzweigleitungen 33 und 37 zum Lenkrad 38 rückgemeldet.

Das bei Lenkbewegungen von der Dosierpumpe 35 in die jeweilige Steuerdruckzweigleitung 36 bzw. 37 geförderte Druckmittel dient gleichzeitig dazu, um bei einem Ausfall der Hochdruckpumpe 22 eine Notlenkung zu ermöglichen. Zu diesem Zweck sind die zweiten Druckflächen 20 der Kolben 17 beider Lenkmotoren 10 und 11 so ausgelegt, daß die sich bei Drehung des Lenkrads 38 in den Steu­ erdruckzweigleitungen 36 und 37 aufbauende Druckdifferenz zumin­ dest bei relativ schneller Fahrt auf öffentlichen Straßen eine ausreichend hohe Lenkkraft erzeugt.

Leckageverluste im Steuerkreis 13 werden durch Einspeisung von Druckmittel über die Niederdruckspeisepumpe 40 ausgeglichen, und zwar zum einen über die Rückschlagventile 43 bzw. 44, wenn der Druck in einer oder in beiden Steuerdruckzweigleitungen 36, 37 geringer als der von der angetriebenen Niederdruckspeisepumpe 40 erzeugte Speisedruck von beispielsweise 30 bar ist, und zum an­ deren während der Durchführung von Lenkbewegungen über das Schaltventil 42 in die jeweils den niedrigeren Druck führende Steuerdruckzweigleitung 36 oder 37.

In alternativer Ausführung kann die Hochdruckpumpe 22 auch bei einer anderen Ausgestaltung des Steuerkreises direkt über die beiden Stelldruckzweigleitungen 24 und 25 an die ersten Druck­ räume 19 der beiden Lenkmotoren 10 und 11 angeschlossen sein und über ein durch Drehung des Lenkrads 38 betätigbares Steuerventil so verstellt werden, daß sie entweder in die ein oder in die an­ dere Stelldruckzweigleitung fördert und eine entsprechende Ver­ schiebung der Kolben 17 der Lenkmotoren 10 und 11 bewirkt.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird eine Lenkeinheit 50 im we­ sentlichen durch die Dosierpumpe 35, das Schaltventil 42 und die Rückschlagventile 43 und 44 gebildet, wobei über die Ventile die Druckseite der Niederdruckpumpe 40 unter Umgehung der Dosier­ pumpe 35 jeweils mit der den niedrigeren Druck aufweisenden Steuerdruckzweigleitung verbunden wird. Demgegenüber enthält die Ausführung nach Fig. 2 eine Lenkeinheit herkömmlicher Art, die ebenfalls eine Dosierpumpe 35 und ein Ventil enthält, daß mit der Bezugszahl 51 versehen ist und als Lenkventil bezeichnet sein möge. Seine Funktionsweise ist von den herkömmlichen hydro­ statischen Lenkungen her bekannt. Die Lenkeinheit 50 besitzt einen Druckeingang P, der mit einer als Konstantpumpe ausgebil­ deten Niederdruckpumpe 40 verbunden ist, einen Anschluß T zum Tank 34 sowie einen Ausgang L, an den die Steuerdruckzweiglei­ tung 36, und einen Ausgang R, an den die Steuerdruckzweigleitung 37 angeschlossen ist. Wesentlich ist nun, daß beim Drehen des Lenkrads je nach Drehrichtung in einer der beiden Steuerdruck­ zweigleitungen ein Steuerdruck aufgebaut wird, der der in das Lenkrad eingeleiteten Kraft entspricht. In der Neutralstellung sind durch das Lenkventil 51 der Eingang P der Lenkeinheit 50 und die beiden Seiten der Dosierpumpe 35 gesperrt. Die beiden Steuerdruckzweigleitungen 36 und 37 sind zum Tank 34 hin entla­ stet. Je nach Lenkrichtung wird bei einer Betätigung des Lenkra­ des die Steuerdruckzweigleitung 36 oder die Steuerdruckzweiglei­ tung 37 über die Dosierpumpe 35 und das Lenkventil 51 mit dem Druckeingang P verbunden, während die andere Steuerleitung zum Tank entlastet bleibt.

Jede Steuerdruckzweigleitung 36 bzw. 37 ist an den kolbenstan­ genseitigen Druckraum 19 eines Lenkmotors 10 bzw. 11 angeschlos­ sen. Außerdem ist die Steuerdruckzweigleitung 36 über ein Wech­ selventil 52 mit dem Steuerraum 31 und die Steuerdruckzweiglei­ tung 37 über ein Wechselventil 53 mit dem Steuerraum 32 eines federzentriertes Steuerventils 30 verbindbar, das in einen Steu­ erblock 54 eingebaut ist, der zwei weitere, zu einer Arbeits­ hydraulik gehörende Ventile 55 enthält. Ein erster in der Mit­ telstellung gesperrter Ausgang des Steuerventils 30 ist über die erste Stelldruckzweigleitung 24 mit dem Druckraum 21 des Lenkmo­ tors 10 und ein zweiter in der Mittelstellung gesperrter Ausgang über die Stelldruckzweigleitung 25 mit dem Druckraum 21 des Lenkmotors 11 verbunden. Mit einem Eingang ist das Steuerventil 30 mit dem Druckeingang P des Steuerblocks 54 verbunden, der an der Druckseite einer als Verstellpumpe ausgebildeten Hochdruck­ pumpe 56 liegt, die mit einer Druckregeleinrichtung 57 ausge­ stattet ist. In der Mittelstellung des Steuerventils 30 sind die beiden Ventile 55 über das Steuerventil 30 mit dem Druckeingang P des Steuerblocks 54 verbunden. Wird das Steuerventil 30 betä­ tigt, so wird diese Verbindung gedrosselt, die Betätigung der Lenkmotoren 10 und 11 und damit die Lenkung hat also Vorrang vor einer Betätigung eines Motors der Arbeitshydraulik.

Der Druck am Ausgang der Niederdruckpumpe 40 ist mit Hilfe eines Druckbegrenzungsventils 58 auf deinen niedrigeren Steuerdruck von z. B. 30 bar begrenzt. Mit einem solchen Druck arbeiten üblicher­ weise mit Druckreduzierventilen ausgestattete Vorsteuergeräte, wie auch die Ausführung nach Fig. 2 eines zur Betätigung der Lenkung enthält. Ein Eingang P dieses Vorsteuergeräts, das mit der Bezugszahl 65 versehen ist, ist über ein als 2/2-Wegeventil ausgebildetes Prioritätsventil 66 mit der Druckseite der Pumpe 40 verbunden. In einer Ruhestellung des Prioritätsventils 66 be­ steht eine Verbindung zwischen dem Eingang P des Vorsteuergeräts 65 und der Pumpe 40. Aus der Ruhestellung kann das Prioritäts­ ventil 66 gegen die Kraft einer Feder 67 hydraulisch in eine Ar­ beitsstellung gebracht werden, in der der Eingang P zur Pumpe 40 hin abgesperrt ist. Die hydraulische Betätigung erfolgt über eine Steuerleitung 68, die über ein Wechselventil 69 jeweils mit dem höheren der in den Steuerdruckzweigleitungen 36 und 37 herr­ schenden Drücke beaufschlagt wird. Dies bedeutet, daß eine Len­ kung mit Hilfe des Vorsteuergeräts 65 nur dann möglich ist, wenn das Lenkrad nicht gedreht wird.

Eine erste von dem Vorsteuergerät 65 ausgehende Steuerleitung 70 ist mit dem Wechselventil 52 und eine zweite vom Vorsteuergerät 65 ausgehende Steuerleitung 71 mit dem Wechselventil 53 verbun­ den. Über diese Wechselventile sind die Steuerräume 31 und 32 jeweils mit dem höheren der in den Leitungen 36 und 70 bzw. 37 und 71 herrschenden Drücke beaufschlagbar. Die beiden Steuer­ räume 31 und 32 des Steuerventils 30 sind über ein Wechselventil 72 miteinander verbunden, dessen Ausgang zu einem weiteren Wech­ selventil 73 führt, das den höchsten Steuerdruck der Arbeits­ hydraulik oder den Steuerdruck der Lenkhydraulik über eine Lei­ tung 86 an die Druckregeleinrichtung 57 durchschaltet.

Die Druckregeleinrichtung umfaßt zwei Regelventile 80 und 81 so­ wie einen Stellzylinder 82, mit dem die Pumpe 56 gegen die Kraft einer Feder 83 in Richtung kleinerer Fördermenge verstellt wer­ den kann. Der Regelkolben des Regelventils 80 wird in die eine Richtung vom Pumpendruck und in die andere Richtung von einer Feder beaufschlagt, die auf einen Maximaldruck eingestellt ist. Das Regelventil 80 dient also lediglich zur Maximaldruckeinstel­ lung. Der Regelkolben 88 des Regelventils 81 wird ebenfalls in die eine Richtung vom Pumpendruck und in die andere Richtung von einer Feder 84 beaufschlagt, wobei jedoch nun die von der Feder 84 auf den Ventilkolben ausgeübte Kraft durch einen Vorspannkol­ ben 85 verändert werden kann. Dazu ist der Vorspannkolben über die Leitung 86 dem am Ausgang des Wechselventils 73 anstehenden höchsten Steuerdruck ausgesetzt. Je höher dieser Steuerdruck ist, um so mehr wird die Feder 84 gespannt und um so größer ist die von der Feder auf den Regelkolben 88 des Regelventils 81 ausgeübte Kraft. Je höher diese Kraft ist, um so höher muß der Pumpendruck sein, um den Regelkolben 88 in einem Gleichgewicht zu halten. Der jeweils höchste Steuerdruck zur Betätigung der Ventile 30 oder 55 ist somit direkt ein Maß für die Druckein­ stellung des Regelventils 81. Die vom Steuerdruck beaufschlagte Steuerfläche am Vorspannkolben 85 ist größer als die gegenüber­ liegende vom Regelkolben 88 gebildete und vom Pumpendruck beauf­ schlagte Steuerfläche. Da die am Regelkolben 88 angreifenden Kräfte sich aus dem Produkt aus wirksamer druckbeaufschlagter Fläche und dem jeweiligen Steuer- bzw. Pumpendruck ergeben, kann über den Vorspannkolben mit großer druckwirksamer Fläche ein verhältnismäßig großer Pumpendruck eingeregelt werden. Das Ver­ hältnis der vom Pumpendruck beaufschlagten Steuerfläche des Re­ gelkolbens 88 verhält sich zur wirksamen Steuerfläche des Vor­ spannkolbens 85 beispielsweise in der Größenordnung von 1 : 8 bis 1 : 20. Durch dieses Flächenverhältnis läßt sich mit Hilfe des durch eine Betätigung der Lenkeinheit 50 oder des Vorsteuerge­ räts 65 einzustellenden Steuerdrucks von beispielsweise maximal 30 bar eine Druckeinstellung der Pumpe in der Größenordnung bis maximal 300 bar erzielen.

Die Ausführung nach Fig. 3 unterscheidet sich lediglich im Auf­ bau der Lenkeinheit 50 sowie in der Führung der Steuerdruck­ zweigleitungen 36 und 37 und der Stelldruckzweigleitungen 24 und 25 von der Ausführung nach Fig. 2. Die Pumpen 40 und 56 ent­ sprechen den Pumpen 40 und 56 aus Fig. 2. Das Vorsteuergerät 65 und der Steuerblock 54 sind ebenfalls identisch und deshalb nicht mehr ins Einzelne gehend dargestellt. Die Lenkeinheit 50 enthält jetzt nur noch ein Steuerventil 87, jedoch keine Dosier­ pumpe mehr. In der Mittelstellung des Steuerventils 87 sind beide Steuerdruckzweigleitungen 36 und 37 an den Tank 34 ange­ schlossen. Bei einem Lenkeinschlag wird die Verbindung der einen Steuerdruckzweigleitung zum Tank immer mehr abgedrosselt und eine Verbindung zum Druckeingang P der Lenkeinheit 50 herge­ stellt und dadurch ein Steuerdruck in der entsprechenden Steuer­ druckzweigleitung aufgebaut.

Ein weiterer Unterschied zu der Ausführung nach Fig. 2 besteht darin, daß die Steuerdruckzweigleitungen 36 und 37 nicht mehr mit Druckräumen der Lenkmotoren 10 bzw. 11 verbunden sind, son­ dern nur noch zur Ansteuerung des im Steuerblock 54 befindlichen Steuerventils 30 dienen.

Weiterhin ist nun die Stelldruckzweigleitung 24 an den zweiten Druckraum 21 des Lenkmotors 10 und an den ersten Druckraum 19 des Lenkmotors 11 angeschlossen, während die Stelldruckzweiglei­ tung 25 mit dem ersten Druckraum 19 des Lenkmotors 10 und mit dem zweiten Druckraum 21 des Lenkmotors 11 verbunden ist. Damit ist es möglich, bei gleichem Druck und gleichen Flächen größere Lenkkräfte als bei der Ausführung nach Fig. 2 aufzubringen.

Sobald das Lenkhandrad betätigt wird, wird bei den Ausführungen nach den Fig. 2 bis 4 in einer der beiden Steuerdruck­ zweigleitungen 36 oder 37 ein Druck aufgebaut, der über das Wechselventil 69 zu dem Prioritätsventil 66 geführt wird und dieses schließt. Mit dem Vorsteuergerät 65 ist dann keine Len­ kung mehr möglich. Die Lenkung über das Lenkrad hat also Vorrang vor der Lenkung über das Vorsteuergerät. Der Steuerdruck in ei­ ner der Zweigleitungen 36 oder 37 führt zu einer Betätigung des Steuerventils 30 und zum Aufbau eines Drucks in der Stelldruck­ stammleitung 23, der durch den Steuerdruck bestimmt ist. Die zu den Lenkmotoren 10 und 11 fließende Druckmittelmenge pro Zeiteinheit wird bestimmt durch den Öffnungsquerschnitt des Steuerventils 30 und durch die Druckdifferenz, zwischen dem Druck in der Stelldruckstammleitung 23 und in der jeweiligen Stelldruckzweigleitung 24 oder 25.

Claims (21)

1. Hydrostatische Lenkung, insbesondere für mobile Arbeits­ maschinen mit einer von einer Lenkeinrichtung betätigbaren, in einem Steuerkreis (13) liegenden Lenkeinheit (50), über die je nach Lenkrichtung in der einen von zwei von der Lenkeinheit (50) ausgehenden Zweigleitungen (36, 37) ein höherer Druck als in der anderen Zweigleitung aufbaubar ist, mit einem in einem Stell­ kreis (12) liegenden Steuerventil (30), das durch eine Druckdif­ ferenz in zwei an die beiden Zweigleitungen (31, 32) angeschlos­ senen Steuerräumen (31, 32) in einander entgegengesetzte Rich­ tungen ansteuerbar ist und über das je nach Ansteuerungsrichtung die Druckseite einer Druckmittelquelle (22, 56), insbesondere einer Hydropumpe, mit einem jeweils anderen Druckraum (19, 21) eines oder mehrerer Lenkmotoren (10, 11) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (13) und der Stellkreis (12) voneinander getrennt sind und daß der im Steuerkreis (13) auf­ baubare Druck niedriger als der im Stellkreis (12) aufbaubare Druck ist.

2. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Steuerkreis (13) an eine Druckmittelquelle (40), insbesondere an eine Hydropumpe angeschlossen ist.

3. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckmittelquelle, an die der Steuerkreis (13) angeschlossen ist, eine neben der ersten Druckmittelquelle (22, 56), die an das Steuerventil (30) angeschlossen ist, vorhandene, zweite Druckmittelquelle (40), insbesondere eine Niederdruck­ pumpe ist.

4. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Druckmittelquelle (40) vorzugsweise eine Konstantpumpe ist, von der ein auf der Basis von direktge­ steuerten Druckreduzierventilen arbeitendes Vorsteuergerät mit Steueröl versorgbar ist, über das mindestens ein weiteres Steu­ erventil (55) für einen weiteren Verbraucher ansteuerbar ist.

5. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Druckmittelquelle (40) vorzugs­ weise eine Konstantpumpe ist, von der ein auf der Basis von di­ rektgesteuerten Druckreduzierventilen arbeitendes Vorsteuergerät (65) mit Steueröl versorgbar ist, und daß das im Stellkreis (12) liegende Steuerventil (30) durch eine Druckdifferenz in zwei von dem Vorsteuergerät (65) ausgehenden Steuerleitungen (70, 71) an­ steuerbar ist.

6. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Vorsteuergerät (65) zusätzlich zu einer Lenk­ einrichtung vorhanden ist und daß eine Zweigleitung (36, 37) und eine Steuerleitung (70, 71) über ein Wechselventil (52, 53) mit einem Steuerraum (31, 32) des Steuerventils (30) verbindbar sind.

7. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckmittelquelle (40), an die die Lenkeinheit (50) angeschlossen ist, über ein durch eine Betätigung der Lenk­ einrichtung in eine Sperrstellung umstellbares Schaltventil (66) an das Vorsteuergerät (65) angeschlossen ist.

8. Hydrostatische Lenkung nach einem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiteres Steuerventil (55) in einer Ruhestellung des ersten Steuerventils (30) mit der ersten Druckmittelquelle (56) über das erste Steu­ erventil (30) verbunden ist und in einer Arbeitsstellung des er­ sten Steuerventils (30) die Verbindung zur ersten Druckmittel­ quelle (56) zumindest gedrosselt ist.

9. Hydrostatische Lenkung nach einem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkeinheit (50) eine Dosierpumpe (35) enthält, daß zwei Lenkmotoren (10, 11) mit je­ weils zwei Druckräumen (19, 21) vorhanden sind und daß bei einer Betätigung der Lenkeinrichtung jeweils ein erster Druckraum (19) eines Lenkmotors (10, 11) über das Steuerventil (30) mit einer Druckmittelquelle (56) verbindbar ist und daß dem zweiten Druck­ raum (21) des jeweils anderen Lenkmotors (11; 10) über eine Zweigleitung (36, 37) von der Dosierpumpe (35) gefördertes Druckmittel zuführbar ist.

10. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die zweiten Druckräume (21) begrenzenden Druckflächen (20) größer als die die ersten Druckräume (19) be­ grenzenden Druckflächen (18) sind.

11. Hydrostatische Lenkung nach einem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkeinheit (50) eine Dosierpumpe (35) enthält, an die auf der einen Seite die eine Zweigleitung (36, 37) und auf der anderen Seite die zweite Zweigleitung (37; 36) angeschlossen ist.

12. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von einem in entgegengesetzte Richtungen durch eine Druckdifferenz in den beiden Zweigleitungen (36, 37) an­ steuerbares Wegeventil (42) die Druckmittelquelle (40) des Steu­ erkreises (13) mit der den niedrigen Druck führenden Zweiglei­ tung (36, 37) verbindbar ist.

13. Hydrostatische Lenkung nach einem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkeinheit (50) eine Dosierpumpe (35) enthält, an die auf der einen Seite die eine Zweigleitung (36, 37) und auf der anderen Seite die zweite Zweigleitung (37; 36) angeschlossen ist und daß jede Zweiglei­ tung (36, 37) an die Druckmittelquelle (40) des Steuerkreises (13) über ein in Richtung der Druckmittelquelle (40) sperrendes Rückschlagventil (43, 44) angeschlossen ist.

14. Hydrostatische Lenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung der Lenkeinrich­ tung die eine Zweigleitung (36, 37) über eine Dosierpumpe (35) und ein Lenkventil (51) der Lenkeinheit (50) mit der dem Steuer­ kreis (13) zugeordneten Druckmittelquelle (40) und die andere Zweigleitung (37, 36) mit einem Druckmittelvorratsbehälter (34) verbindbar ist.

15. Hydrostatische Lenkung nach einem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Stellkreis (12) zu­ geordnete Druckmittelquelle (56) als Verstellpumpe mit einer Druckregeleinrichtung (57) ausgebildet ist, die in Abhängigkeit vom Maß der Ansteuerung des Steuerventils (30) aus einer Mittel­ stellung einstellbar ist.

16. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Betrag der Druckdifferenz in den beiden Zweigleitungen (36, 37) direkt ein Maß für die Einstellung der Druckregeleinrichtung (57) ist.

17. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckregeleinrichtung (57) in Richtung größe­ rer Fördermenge jeweils mit dem höheren der in den beiden Steu­ erräumen (31, 32) des Steuerventils (30) herrschenden Steuer­ drücke und in Richtung kleinerer Fördermenge vom Pumpendruck be­ aufschlagbar ist.

18. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckregeleinrichtung (57) eine einen Regel­ kolben (88) belastende Regelfeder (84) enthält, die sich an ei­ nem Vorspannkolben (85) abstützt, der vom Steuerdruck beauf­ schlagbar ist.

19. Hydrostatische Lenkung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Steuerdruck beaufschlagbare Druck­ fläche der Druckregeleinrichtung (57) größer ist als die vom Pumpendruck beaufschlagbare Fläche.

20. Hydrostatische Lenkung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiteres Steuer­ ventil (55) für einen anderen Verbraucher als einen Lenkmotor (10, 11) mit einem Steuerdruck ansteuerbar ist und daß die Druckregeleinrichtung (57) jeweils vom höchsten der an den wei­ teren Steuerventilen (55) anliegenden Steuerdrücke beaufschlag­ bar ist.

21. Hydrostatische Lenkung nach einem vorhergehenden An­ spruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierpumpe (35) eine in ihrem Verdrängungsvolumen verstellbare Pumpe ist.