DE2506380A1

DE2506380A1 - Lenksystem

Info

Publication number: DE2506380A1
Application number: DE19752506380
Authority: DE
Inventors: Raymon L Goff; Jim L Rau
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1974-02-25
Filing date: 1975-02-14
Publication date: 1975-08-28
Also published as: FR2261918B1; DK139188C; DK139188B; NL7502242A; ES435075A1; AT342431B; IT1033144B; US3887028A; GB1492190A; SE405099B; ATA134875A; SE7502037L; CA1022468A; DK70675A; FR2261918A1; JPS5424773B2; BE825628A; JPS5179434A; BR7501014A

Description

Cleveland, Ohio 44117 /V.St.A.

Unser Zeichen: T 1736

Lenksystem

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf hydraulische Steuersysteme und insbesondere auf ein hydrostatisches Lenksystem.

Ein übliches hydrostatischen Lenksystem weist eine Zumeßeinrichtung auf, welche eine als Gerotor bekannte innenachsige Drehkolbenmaschine mit festpunktlos gelagertem .Innenrotor ist. Mit dieser Zumeßeinrichtung wird Druckmittel einem Zylinder zugeführt, der das Drehen der Räder des Fahrzeuges bewirkt, und es ist ein Schieber vorhanden, der die zubemessene Druckmittelströmung dem Zylinder zuführt. In derartigen Systemen ist es üblich, daß im Fall eines Ausfalls der Speisepumpe für das System ein manuelles Drehen des Lenkrades eine Betätigung des Gerotors als eine Pumpe bewirkt, wodurch eine Lenkung erfolgen kann und zwar auch dann, wenn die Speisepumpe außer Betrieb ist.

Gei. ^ei der Anwendung einer derartigen hydrostatischen Lenkung bei schweren Fahrzeugen ist es natürlich erwünscht, eine

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genaue Steuerung mit einer geringen Steuerkraft zu erhalten. Zusätzlich ist es erforderlich, in dem System eine große Strömungskapazität zur Verfugung zu haben. Ferner muß ein richtiger Nachlauf in allen praktischen Lenksystemen erfolgen. Bei der Erreichung der vorstehenden Ziele ist es wünschenswert,serienmäßige Bauteile zu verwendende sowohl eine Sicherheit im Lenksystem gewährleisten, so daß das Fahrzeug noch gelenkt werden kann, wenn bestimmte Bauteile ausgefallen sind. Durch die Erfindung werden die vorstehend aufgeführten Vorteile erreicht.

Bekannte Systeme sind in den US-Patentschriften 3 482 und 3 730 288 beschrieben. Diese Systeme weisen, v/ie es üblich ist., unabgeglichene Lenkzylinder auf, d. h. Zylinder, die eine Strömungsrate zur Lenkung in einer Richtung und eine verschiedene Strömungsrate zur Lenkung in der entgegengesetzten Richtung benötigen. Wegen dieses unterschiedlichen Strömungsbedarfs weisen derartige Systeme Kreuzverbindungen zwischen den Arbeitszylindern auf. Im Fall eines bestimmten Ausfalls in diesen Systemen kann eine Lenkung noch in entgegengesetzten Richtungen mit dem gleichen Lenkverhältnis durchgeführt werden.

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Lenksystem, das zur Lenkung von schweren Fahrzeugen geeignet ist. Insbesondere werden bei der erfindungsgemäßen Lenkung serienmäßige Bauteile verwendet, und es wird ein Lenksystem geschaffen, mit dem auch dann das Fahrzeug gelenkt werden kann, wenn Teile des Systems beschädigt und unwirksam werden.

Im allgemeinen wird durch die Erfindung ein Fahrzeuglenksystem geschaffen, welches zwei unabhängige Druckmittelsysteme aufweist, die, wenn sie betätigt werden, entweder gleichzeitig oder einzeln die Fahrzeuglenkung bewirken.

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Während der normalen Lenkung werden beide Druckmittelsysteme betätigt, um die richtige Lenkung des Fahrzeuges durchzuführen. Falls eine bestimmte Beschädigung oder ein Ausfall eines der Systeme auftreten sollte, kann die Lenkung des Fahrzeuges noch dadurch erfolgen, daß das andere Druckmittelsystem noch wirksam ist.

Insbesondere weist das erfindungsgemäße Lenksystem zwei Arbeitszylinder auf, die, wenn sie betätigt werden, die Fahrzeuglenkung bewirken. Die entsprechenden Zylinder sind Teil eines jeden vollständig unabhängigen Druckmittelsystems, so daß, wenn ein System außer Betrieb ist, das andere System noch wirksam sein kann, um die Fahrzeuglenkung durch die Betätigung eines der Zylinder durchzuführen.

Das erfindungsgemäße Lenksystem weist zwei Arbeitszylinder auf, die derart verbunden und angeschlossen sind, daß sie eine Drehung der Räder eines Fahrzeuges bewirken, wenn sie betätigt werden. Ein jeder der Zylinder ist in zwei Arbeitskammern von unterschiedlichen Volumen unterteilt, d. h. es handelt sich um unabgeglichene Zylinder. Eine Druckmittelströmung in bestimmte Arbeitskammern eines jeden Arbeitszylinders bewirkt eine Lenkung in einer Richtung und eine Druckmittelströmung in die anderen Kammern eines jeden Arbeitszylinders bewirkt die Lenkung in einer anderen Richtung. Entsprechende Druckmittelsteuerungen sind jedem der Arbeitszylinder zugeordnet. Jede der Druckmittelsteuerungen weist einen Schieber auf, mit dem das Druckmittel wahlweise der einen oder der anderen der beiden Kammern des Arbeitszylinders zugeführt wird, mit dem die Steuerung verbunden ist, wobei Druckmittel aus der anderen Kammer eines jeden Zylinders aufgenommen wird. Es sind ferner Zumeßeinrichtungen vorgesehen, die die Strömung des Druckmittels au den Kammern zumessen. Die Strömungssteuerungen werden dadurch betätigt, daß der Fahrer des Fahrzeuges ein Lenkrad od. dgl,

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dreht, um die Lenkung durchzuführen.

Bei der erfindungsgemäßen Steuerung sind keine Überkreuzverbindungen zwischen den unabgeglichenen Lenkzylindern vorhanden und dennoch ist das System so aufgebaut, daß das richtige Strömungsverhältnis den Zylindern zugeführt wird, um eine richtige Betätigung der Lenkzylinder durchführen zu können.

Erfindungsgemäß ist ein Lenksystem vorgesehen, welches zwei Arbeitszylinder aufweist, die derart verbunden und angeschlossen sind, daß sie eine Drehung der Räder eines Fahrzeuges bewirken, wenn diese Zylinder betätigt werden. Jeder dieser Arbeitszylinder ist in zwei Arbeitskammern von ungleichem Volumen durch einen Kolben unterteilt. Die Druckmittelströmung in bestimmte Kammern eines jeden Zylinders erzeugt eine Lenkung in einer Richtung und eine Druckmittelströmung in die anderen Kammern eines jeden Zylinders erzeugt eine Lenkung in einer anderen Richtung. Es sind Druckmittelsteuerungen jedem der Zylinder zugeordnet. Jede der Druckmittelsteuerungen weist einen Schieber auf, mit dem Druckmittel wahlweise der einen von zwei Kammern des Zylinders zugeführt wird, mit dem die Druckmittelsteuerung verbunden ist, wobei diese Druckmittel aus der anderen Kammer des Zylinders aufnimmt und die Druckmittelsteuerung weist Zumeßeinrichtungen auf, mit denen die Strömung zu den Kammern zugemessen wird. Eine Differentialbewegung der Druckmittelsteuerung erzeugt die richtigen Strömungsraten zu den Zylinderkammern.

Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung pollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Druckmittelsteuerung, die bei der Durchführung der Erfindung verwendet werden kann,

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Fig. 2 eine Querschnittsansicht, genommen längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht, genommen längs der Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht, genommen längs der Linie IV-IV der Fig. 1,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer Antriebsverbindung zwischen einem Paar von retaliv beweglichen Bauteilen, gesehen in Richtung der Linie V-V der Fig. 1,

Fig. 6 eine ähnliche Seitenansicht wie Fig. 5_S welche Einrichtungen zeigt, die eine relative Axialbewegung der beiden relativ beweglichen Bauteile erzeugt, gesehen von der Linie VI-VI in Fig. 1 aus und

Fig. 7 ein schematisches Schaltbild eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Lenksystems.

Die Erfindung wird in einem hydrostatischen Lenksystem verwendet, bei dem Druckmittelsteuerungen vorgesehen sind, die Druckmittel entsprechenden Lenkzylindern zuführen. Die Druckmittelsteuerungen, die bei diesem System verwendet werden, können verschiedene Ausfürungsform haben. In den Fig. 1 bis 6 ist ein Beispiel einer Druckmittelsteuerung IC dargestellt, die bei dem Lenksystem verwendet werden kann. Obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf einen speziellen Aufbau einer Druckmittelsteuerung begrenzt ist, erleichtert das Verständnis der Druckmittelsteuerung 10 die Erläuterung der Erfindung.

Die Druckmittelsteuerung 10 weist ein Gehäuse 11 auf, welches im wesentlichen vier Abschnitte hat, die mit 12, 13, IH und 15 bezeichnet sind. Die Gehäuseabschnitte 12 bis

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sind durch mehrere Schraubenbolzen zu einer festen Einheit miteinander verspannt, wobei diese Schraubenbolzen in den Fig. 2 bis h bei l6a gezeigt sind.

Der Abschnitt 12 verschließt ein Ende des Gehäuses 11 und der Abschnitt 15.verschließt das andere Ende und dient auch dazu, die Welle 16 aufzunehmen. Die Welle 16 wird drehbar im Gehäuseabschnitt 15 mittels einer Lagerbaugruppe 17, 18 gehalten und die Drehachse der Welle 16 fällt mit der Längsachse des gesamten Gehäuses 11 zusammen.

Der Gehäuseabschnitt 13 ist im wesentlichen ein Ring, und innerhalb der axialen Grenzen dieses Ringes sind zwei VerdrängungsZahnräder eines Gerotors angeordnet, die einen Stator 19 und einen Rotor 20 umfassen. Der Stator ist in einer festen Lage gegenüber dem Gehäuseabschnitt 13 verkeilt, wie es bei 21 dargestellt ist,und weist eine Reihe von inneren Zähnen 22 (Fig. 2) auf, die mit einer Reihe von äußeren Zähnen 23 kämmen, welche am Rotor 20 ausgebildet sind. Bei der dargestellten Druckmittelsteuerung weist der Stator 19 eine Gesamtzahl von sieben Zähnen 22 auf, während der Rotor 20 lediglich sechs Zähne 23 hat.

Bei der dargestellten Druckmittelsteuerung ist der Stator 19 fest und demzufolge führt in bekannter Weise bei einer Betätigung der Steuerung 10 der Rotor 20 sowohl eine Umlauf- als auch eine Drehbewegung relativ zum Stator aus. Mehrere Druckmittelkammern werden zwischen den Zähnen 22 des Stators 19 und den Zähnen 23 des Rotors 20 ausgebildet, die mit 24a bis 2H£ bezeichnet sind. Wenn ?ich der Rotor 20 relativ zum Stator 19 bewegt, so werden die Kammern 24a bis 2^f alternierend ausgedehnt und zusammengedrückt. Während irgendeiner Bewegung dehnen sich einige der Kammern aus, während andere zusammengedrückt werden, wie es an sich bekannt ist. Ein radial nach außen vorge-

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spannter Flügel 26 ist in jedem der Rotorzähne 23 montiert, um ein Durchlecken zwischen benachbarten Arbeits-kammern zu vermindern.

Zusätzlich dazu, daß der Gehäuseabschnitt 13 ein Gehäuse für den Gerotor 19, 20 bildet, weist dieser Abschnitt eine radiale Wandung 27 und eine Umfangswandung 28 auf, die teilweise und zusammen mit einer radialen Wandung 29 an einem Ende des Gehäuseabschnittes 13 eine Kammer 30 bilden, die einen Steuerschieber 31 aufnehmen. Die Punktion des Steuerschiebers 31 besteht darin, Druckmittel in die sich ausdehnenden Kammern hineinzuleiten und aus den sich zusammenziehenden Kammern herauszuführen und zwar in einer zeitlich abgestimmten Beziehung zur relativen Umlauf- und Drehbewegung des Gerotors 19, 20.Der Aufbau des Steuerschiebers 31 kann verschieden sein und bildet keinen Teil der Erfindung und soll deshalb nicht im einzelnen beschrieben werden.

Zwei Anschlüsse 32 und 33 sind am Gehäuse 1*1 vorgesehen und sind über entsprechende Leitungen mit dem Steuerschieber 31 verbunden. Wenn die Druckmittelsteuerung 10 als Steuerung in einem Servolenksystem od. dgl. verwendet wird, kann der Anschluß 32 mit der Pörder- oder Hochdruckseite einer Druckmittelpumpe verbunden sein, während der Anschluß 33 mit der Saugseite der Pumpe verbunden ist oder mit einem Vorratsbehälter, der an der Saugseite der Pumpe angeordnet ist, wie es Fig. 7 zeigt.

Zwei Arbeitszylinderanschlüsse 3²I* 36 sind ebenfalls am Gehäuseabschnitt 14 vorgesehen. Die Arbeitszylinderanschlüsse 3^, 36 können mit den entgegengesetzten Enden eines Arbeitszylinders in einer Fahrzeugservolenkung verbunden sein, wie es noch beschrieben werden soll.

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Zusätzlich zum Steuerschieber 31 weist die dargestellte Druckmittelsteuerung 10 einen Richtungssteuerschieber 37 auf. Der Zweck des Richtungssteuerschiebers 37 ist es, die Richtung der Druckmittelströmung zwischen den Anschlüssen 32, 33 und durch den Gerotor 19, 20 zu steuern und ebenfalls die Strömungsrichtung zu und aus den Arbeitsanschlüssen 34, 36.

Der Richtungssteuerschieber 37 ist rohrförmig ausgebildet und liegt innerhalb einer zylindrischen Bohrung im Gehäuseabschnitt 14, die von einer Bohrungswand 38 begrenzt wird, die axial mit der Welle l6 und mit dem Stator 19 fluchtet. Der Schieber 37 ist mit dem Rotor 20 für eine gemeinsame Drehung gekuppelt und zwar über eine Zwischenwelle oder Taumelwelle 39» die an einem Ende 40 eine aus Verzahnungen bestehende Verbindung mit dem Richtungssteuerschieber 37 aufweist und am anderen Ende 41 eine derartige Verbindung mit dem Rotor 20. Der Schieber 37 ist ebenfalls mit der Welle derart verbunden, daß er eine relative Axial- und Drehbewegung zu dieser durchführen kann.

Es sei nunmehr auf die Fig. 1, 5 und 6 Bezug genommen. Ein Gewindebolzen 42 ist radial in die Welle 16 eingeschraubt und ein verbreiterter Kopf dieses Bolzens liegt in einem Schlitz 44, der ein Übermaß aufweist und der im Steuerschieber 37 ausgebildet ist. Zusätzlich ist eine Kugel 45 in einer halbkreisförmigen Aussparung 45a angeordnet, die in einer Innenwandung 37a des Schiebers 37 ausgebildet ist und erstreckt sich in eine komplementär geformte schraubenförmige Nut 45b, die in einer Umfangswand l6a der Welle 16 ausgebildet ist.

Wenn die Welle 16 relativ zum Schieber 37 gedreht wird, was der Fall ist, wenn die Welle mit einem Lenkrad od. dgl. verbunden ist, wird der Schieber 37 axial in einer Richtung verschoben, die von der Richtung der relativen

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Drehung abhängt und zwar als Konsequenz der Anordnung der Kugel 45, die in der schraubenförmigen Nute 45b gleitet. Wenn sich jedoch die Welle 16 relativ zum Schieber 37 über einen vorgegebenen Winkel hinweg verdreht, dann legt sich der Kopf 43 des Bolzens 42 an eine Planke 44a oder 44b des Schlitzes 44 an, so daß eine weitere Drehung der Welle 16 bewirkt, daß der Schieber 37 von dieser angetrieben wird.

Damit der Steuerschieber 37 seine Richtungssteuerung durchführen kann, weist die Bohrungswand 38 eine Reihe von Nuten auf, die mit P, M, C, X, R, Y, C¹, P¹, R' und P" bezeichnet sind. Diese Nuten entsprechen einer anderen Reihe Nuten 46 bis 50, die in einer Umfangswand 51 des Steuerschiebers 37 ausgebildet sind und einem Paar radialer Kanäle 52 und 52^f, die sich durch den Zylinder des Steuerschiebers 37 hindurch erstrecken. Die Punktion der verschiedenen Nuten und Kanäle, die oben erwähnt wurden, soll im folgenden erläutert werden.

Der Steuerschieber 31 ist im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und weist eine flache radiale Wand 53 auf, die gegen die benachbarten Endwandungen des Stators 19 und des Rotors 20 anliegt und mit diesen fluchtet. Mehrere Öffnungen sind in der radialen Wand 53 ausgebildet. Diese öffnungen sind paarweise gruppiert und eine öffnung eines jeden Paares wird mit 54 bezeichnet und die andere öffnung eines jeden Paares wird mit 56 bezeichnet. Die Öffnungspaare sind radial im Winkel um die Mittelachse des Steuerschiebers 31 herum angeordnet und ferner sind die Öffnungen 54, 56 eines jeden Paares in einem gegenseitigen Winkelabstand voneinander angeordnet. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind sechs Öffnungspaare vorhanden und die Anzahl der Öffnungspaare entspricht der Anzahl der Zähne des Rotors 20.

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Wie Pig. 2 zeigt, ist gegenüber dem Rotorzahn die öffnung 5¹J auf einer radialen Seite des entsprechenden Rotorzahnes angeordnet, während die öffnung 56 auf der gegenüberliegenden Seite liegt. Die ümfangsverteilung, in der die öffnungen 5¹I, 56 angeordnet sind, weist einen Durchmesser auf, der im wesentlichen dem Teilkreisdurchmesser der Statorzähne 22 entspricht und die Anordnung ist derart, daß die öffnungen geschlossen werden, wenn sie sich in eine axial fluchtende Lage mit dem Statorzahn 22 bewegen und daß diese öffnungen geöffnet werden, wenn sie sich in eine axial fluchtende Lage mit den Kammern 24a bis 2¹Jf zwischen den Zähnen des Stators 19 bewegen, wobei eine Druckmittelverbindung hergestellt wird.

Der Steuerschieber 31 weist auch eine äußere Umfangswand 57 auf, die einen Durchmesser hat, der kleiner ist als der Durchmesser der benachbarten zylindrischen Wand 28 und weiterhin eine innere Umfangswand 58. Die öffnungen 5¹* stehen mit der inneren Umfangswand 58 durch eine Reihe von axialen Kanälen 59 und radialen Kanälen 6O in Verbindung, während die öffnungen 56 mit der äußeren Umfangswand 57 über axiale Kanäle 61 und radiale Kanäle 62 in Verbindung stehen. Dies bedeutet, daß die Kammer 30,in der der Steuerschieber 31 angeordnet ist, in zwei Unterkammern unterteilt ist, von denen eine den Steuerschieber 3I umgibt und die andere innerhalb des Steuerschiebers 31 ausgebildet ist.

Die Betriebsweise der Strömungssteuerung 10 ist dem Fachmann bekannt. Es sei angenommen, daß kein Drehmoment auf die Welle 16 ausgeübt wird. Der Steuerschieber 37 ist axial in einer Mittel- oder neutralen Stellung angeordnet und diese Stellung ist in Fig. 1 dargestellt. In dieser Stellung wird Druckmittel von der Förderseite einer Pumpe dem Anschluß 32 zugeführt, doch ist eine weitere Verbindung an der Nute P durch den Schieber 37 unterbrochen.

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- Ii -

Es sei nun angenommen, daß die Welle 16 in Richtung des Uhrzeigerdrehsinns dadurch gedreht wird, daß der Fahrer das Lenkrad, welches mit der Welle 16 verbunden ist, dreht. Bei dieser Bewegung wird der Schieber 37 axial nach links verschoben und zwar bei Betrachtung der Fig. 1. Wenn der Schieber axial verschoben wird, gelangt die Nute P über die Nute 46 mit der Zumeßnute M in Verbindung und dann erfolgt eine Verbindung über einen Kanal 64, der im Gehäuse des Abschnittes 14 ausgebildet ist, mit der Kammer 30, in der der Schieber 31 angeordnet ist. Druckmittel strömt dann durch die Kanäle 62, 61 zu den öffnungen 56 und der Rotor 20 führt relativ zum Stator 19 sowohl eine Umlauf- als auch eine Drehbewegung durch.

Der Schieber 31 ist für eine gemeinsame Bewegung mit dem Rotor 20 über eine rohrförmige Kupplung 66 verbunden, die bei 67 mit dem Rotor in Zahneingriff steht und die bei 68 mit dem Schieber in Zahneingriff steht. Wenn der Rotor 20 gleichzeitig umläuft und sich dreht, werden die Arbeitskammern 2²Ia bis 24 f, die zusammengedrückt werden, zu den entsprechenden öffnungen 54 hin geöffnet. Das Druckmittel wird von den Arbeitskammern durch die öffnungen 54 abgegeben und gelangt dann durch die Kanäle 59, 60 in die öffnung 69, die in der Umfangswand 58 des Schiebers 31 ausgebildet ist. Das Druckmittel strömt dann durch die Kanäle 70, die in der Taumelwelle 39 ausgebildet sind und durch einen Längskanal 71 in einen hohlen Abschnitt 72 des Richtungssteuerschiebers 37. Aus dem hohlen Abschnitt 72 strömt das Druckmittel durch die radialen Kanäle 52 und 52' in die Servomotornute C und dann zum Anschluß 36 und strömt von dort in einen entsprechenden Arbeitszylinder. Das Druckmittel, das vom Arbeitszylinder ausgestoßen wird, gelangt zum Anschluß 34, von wo aus es in die Nute C und dann durch die Nute 47 in die Nute X strömt. Aus der Nute X strömt das Druckmittel durch die Nute 48

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in die Rückleitungs- oder Niederdrucknute R, die mit der zweiten Niederdrucknute R¹ über einen Innenkanal 43 verbunden ist, der im Gehäuseabschnitt 14 ausgebildet ist. Aus der Nute R' strömt das Druckmittel durch den Anschluß 33 hindurch.

Wenn die Lenkwelle 16 gegenüber der gerade angenommenen entgegengesetzten Richtung gedreht wird, so wird der Richtungssteuerschieber 37 bei Betrachtung der Pig. I nach rechts verschoben und dadurch wird die Hochdrucknute, wie dargestellt, verschlossen. Die zweite Hochdrucknute P' jedoch wird mit der Nute P über einen Innenkanal 74 verbunden, der im Gehäuseabschnxtt 14 ausgebildet ist. Deshalb steht die Nute P¹ immer unter dem gleichen Hochdruck wie die Nute P. Wenn der Schieber 37 nach rechts verschoben wird, steht die Nute P' über die radialen Kanäle 52, 52' mit dem hohlen Abschnitt 72 des Steuerschiebers 37 in Verbindung, von wo aus eine Strömung durch die Bohrung 71 der Taumelwelle 39 in die öffnung 69 des Schiebers 31 erfolgt.

Der Strömungsweg verläuft dann durch den Kanal 64 in die Zumeßnute M, von wo aus die Strömung über die Nute 46 in die benachbarte Nute C erfolgt. Aus der Nute C strömt das unter Druck stehende Druckmittel zum Anschluß 34 und von dort aus zu einem Arbeitszylinder. Das vom Arbeitszylinder ausgestoßene Druckmittel strömt durch den Anschluß 36 und die zweite Nute C', von wo aus eine Strömung durch die Nute 49 in die Drucksperrnute Y erfolgt und dann durch die Nute 48 in die Niederdrucknute R. Aus der Nute R strömt das Druckmittel durch den Kanal 73 in die zweite Niederdrucknute R' und zum Auslaßanschluß 33·

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- r

Nach einer Beendigung einer Drehung der Welle 16 wird der Steuerschieber 37 in seine neutrale oder Absperrstellung vorgespannt (in Fig. 1 dargestellte Stellung) und zwar durch eine Federeinrichtung, die allgemein mit 76 bezeichnet ist. Die Federeinrichtung 76 erzeugt eine Vorspannung des Schiebers 37 in die neutrale Stellung und zwar unabhängig von der Richtung der axialen Verschiebung des Schiebers und der Richtung der Drehung der Welle 16.

Wie bereits dargelegt, wird die Strömungssteuerung 10 in einem Lenksystem 100 verwendet, welches erfindungsgemäß ausgebildet und in Fig. 7 dargestellt ist. Das Lenksystem 100 weist drei Druckmittelsteuerungen 102, I60 und I62 auf, die vorteilhafterweise so aufgebaut sind, wie es im Vorstehenden beschrieben wurde. Diese Druckmittelsteuerungen können auch einen anderen geeigneten Aufbau haben. Zusätzlich weist das Lenksystem 2 von einem Druckmittel betätigte Drehmotoren 13¹I und 138 auf, die einen geeigneten Aufbau haben können.

Die Druckmittelsteuerung 102 weist eine Einlaßöffnung 104, eine Auslaßöffnung IO6 und zwei Arbeitszylinderöffnungen 108 und 110 auf. Die Einlaßöffnung 104 ist mit einer Speisepumpe 114 verbunden, die ein Druckmittel aus einem Vorratsbehälter Il6a zur Steuerung 102 über eine Leitung II8 fördert. In der neutralen Stellung fließt das Druckmittel aus dem Auslaß IO8 zu einem Vorratsbehälter II6 über eine Leitung 120. Die Druckmittelpumpe 114 ist eine Pumpe geringer Leistung, die beispielsweise fünfzehn bis neunzehn Liter

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pro Minute bei einem Druck von J kg/cm bis 14 kg/cm liefert. Diese Förderleistung ist im allgemeinen verglichen mit der der beiden zusätzlichen Pumpen I80 und 194 im System gering.

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Die Druckmittelsteuerung 102 betätigt proportional die Druckmittelmotoren 134, 138, wie es noch im einzelnen beschrieben werden soll. Der Druckmittelmotor 134 weist eine Einlaß-Auslaßöffnung 132 auf, die mit der Arbeitsöffnung 108 der Druckmittelsteuerung 102 über eine Leitung 128 verbunden ist. Der Druckmittelmotor 138 weist eine Einlaß-Auslaßöffnung 136 auf, die ebenfalls mit der Arbeitsöffnung 108 der Druckmittelsteuerung 102 über eine Leitung 130 verbunden ist, die hier als Abzweigung der Leitung 128 dargestellt ist. In ähnlicher Weise weist der Druckmittelmotor 138 eine Einlaß-Auslaßöffnung 146 auf, die mit der Arbeitsöffnung 110 der Druckmittelsteuerung 102 über eine Leitung 142 verbunden ist und der Druckmittelmotor 134 weist eine Einlaß-Auslaßöffnung 144 auf, die mit der Arbeitsöffnung 110 über eine Leitung 140 verbunden ist, die hier als Abzweigung der Leitung 142 dargestellt ist. Es ist zu erkennen, daß die Druckmittelmotoren 134 und I38 parallel zu den Arbeitsöffnungen 107 und 110 der Druckmittelsteuerung 102 geschaltet sind.

Der Druckmittelmotor 134 weist eine Ausgangswelle 148 auf, die mit einer Eingangswelle I56 der Druckmittelsteuerung I60 verbunden ist. In gleicher Weise weist der Druckmittelmo'cor 138 eine Ausgangswelle I50 auf, die über eine Kupplung 154 mit einer Eingangswelle I56 der Druckmittelsteuerung I62 verbunden ist.

Die Druckmittelsteuerung I60 weist eine Einlaßöffnung 164, eine Auslaßöffnung I66 und zwei Arbeitsöffnungen I68 und I70 auf, während die Druckmittelsteuerung 162 eine Einlaßöffnung 172, eine Auslaßöffnung 174 und zwei Arbeitsöffnungen 176 und 178 aufweist. Die Druckmittelsteuerungen I60 und 162 sind Hochleistungsdruckmittelsteuerungen und Druckmittel wird diesen von den entsprechenden Pumpen I80 und 194 zugeführt. Die Pumpen I80 und 194 fördern beispiels-

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weise 114 1 pro Minute. Die Pumpe 180 saugt Druckmittel aus dem Behälter 116a und fördert das Druckmittel über eine Leitung 182 in die Einlaßöffnung 164 der Steuerung l6O. Wenn sich die Steuerung l6O in einer neutralen Stellung befindet, wird das Druckmittel zum Behälter Il6a über die Auslaßöffnung 166 und eine Leitung 184 zurückgeführt. Die Pumpe 194 saugt Druckmittel aus dem Behälter 116 und fördert dieses zur Einlaßöffnung 172 der Druckmittelsteuerung 162 über eine Leitung 192.

Die Druckmittelsteuerungen I60 und 162 sind mit Stellvorrichtungen verbunden, insbesondere mit hydraulischen Arbeitszylindern 208 und 224. Der Arbeitszylinder 208 weist ein Paar Eingangs-Ausgangsöffnungen 206, 218 auf, die auf entsprechenden Seiten eines Kolbens 212 im Zylinder 210 angeordnet sind. Die Eingangs-Ausgangsöffnungen 206, 218 sind mit den Arbeitsöffnungen 168, 170 über Leitungen 204, 216 verbunden. Das Stellglied 224 weist ein Zylindergehäuse 226 auf, welches ein Paar Eingangs-Ausgangsöffnungen 222, 234 auf entsprechenden Seiten eines Kolbens 228 aufweist. Die Eingangs-Ausgangsöffnungen 222, 234 sind über Leitungen 220, 232 mit den Arbeitsöffnungen 176, 178 der Druckmittelsteuerung l62 verbunden. Der Kolben 212 trägt einen ausfahrbaren Bauteil oder eine Kolbenstange 214 und der Kolben 228 trägt eine Kolbenstange 230. Diese Kolbenstangen sind über einen Bauteil 236 miteinander verbunden, damit die Fahrzeuglenkung über ein bekanntes, nicht dargestelltes Gestänge erfolgen kann.

Die Zylinder 208 und 224 können als unabgeglichene Zylinder bezeichnet werden, weil die Kammern zu beiden Seiten der Kolben 212, 228 unterschiedliche Volumina haben. Die Öffnungen 218, 222 sind mit dem Kopfende dieser Zylinder verbunden und mit den Kammern der Zylinder, die das größere Volumen haben. Da das Volumen dieser Kammern variiert, ist

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das System so ausgelenkt, daß variable Strömungsraten zu diesen Kammern erzeugt werden, um die Lenkung durchzuführen.

Jede der Pumpen 114, 180 und 194 weist Sicherheitsüberströmventile 122, 188 und 198 auf. Das Überströmventil 122 ist über eine Leitung 124 und über die Leitung 118 mit der Hochdruckseite der Pumpe 114 verbunden und weist den schematisch dargestellten Steuerkanal 126 auf, der ein innerer Ventilkanal sein kann, wie es an sich bekannt ist, um das Ventil bei einem vorbestimmten Druck zu öffnen. Das Ventil 188 ist mit der Hochdruckseite der Pumpe 180 über eine Leitung 186 verbunden und weist einen Steuerkanal 190 auf, über den das Ventil ansprechend auf einen Druck, der über einem vorbestimmten Pegel liegt, zu öffnen. In gleicher Weise ist das Ventil I98 mit der Hochdruckseite der Pumpe 194 über eine Leitung 200 verbunden und weist einen Steuerkanal 202 auf, über den das Ventil ansprechend auf einen vorbestimmten Druck betätigt wird.

Das in Fig. 7 dargestellte hydrostatische Steuersystem arbeitet in folgender Weise. Es sei zuerst ein neutraler Zustand angenommen, in der sich das Fahrzeug und andere Steuereinrichtungen in einem stationären Zustand befindet. Dabei wird das Druckmittel, das von den Pumpen den entsprechenden Druckmittelsteuerungen zugeführt wird, zu den "Behältern II6, 116a geführt. Wenn jedoch ein Lenkrad oder dgl. die Welle 112 der Steuerung 102 in der Richtung dreht, wie sie durch den Pfeil angedeutet ist, wodurch eine Druckmittelverdrängung derart erfolgt, daß das Druckmittel aus der Arbeitsöffnung 108 austritt, wird den Druckmittelmotoren 134, 138 Druckmittel über die Leitungen 128 und 130 zugeführt, und dieses Druckmittel wird sur Arbeitsöffnung 110 über die Leitungen 140, 142 zurückgeführt. Die Druckmittelmotoren 134, 138 werden in den Richtungen

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gedreht, wie sie durch die Pfeile angedeutet sind, um ihrerseits die Druckmittelsteuerungen ΙβΟ, 162 zu betätigen.

Es sei angenommen, daß die Richtung der Drehung der Eingangswellen 156, 158 einen Strömungskreis erzeugt, in dem das Druckmittel aus den Arbeitsöffnungen I68 und 176 austritt, dann werden die Kolben 212 und 218 bei Betrachtung der Fig. 7 nach rechts gedrückt. Das rückströmende Druckmittel wird den Arbeitsöffnungen 170, 178 zugeführt und wird über die Ausgangsöffnungen 166 und 174 den Vorratsbehältern 116, Il6a zugeführt. Das Druckmittel, das aus der Arbeitsöffnung I68 austritt, strömt in die Kammer geringen Volumens des hydraulischen Arbeitszylinders 208-, während das Druckmittel, weiches aus der Ausgangsöffnung 176 ausströmt, in die Kammer hohen Volumens des hydraulischen Arbeitszylinders 224 einströmt. Die unterschiedliche Strömungsrate wird durch eine Differentialbetätigung der Hydraulikmotoren 134, 138 bewirkt. Da von Natur aus ein flu-

ides Medium zu dem Punkt des geringsten Widerstandes hin strömt, werden diese Motoren durch die Ausbildung der Vorrichtung durch unterschiedliche Strömungsraten von der Druckmittelsteuerung 102 betätigt. In dem hier angenommenen Fall wird der Druckmittelmotor 138 von einer grösseren Strömungsrate betätigt als der Druckmittelmotor 134 und deshalb erzeugt der Druckmittelmotor I38 eine größere Strömung, die der Kammer großen Volumens im Hydraulikzylinder 224 zugeführt wird, während der Druckmittelmotor 134 eine Strömung geringeren Volumens von der Steuerung 160 erzeugt, die der Kammer geringeren Volumens des hydraulischen Stellzylinders 208 zugeführt wird.

Da die Druckmittelsteuerungen 102, I60 und 162 Maschinen mit positiver Verdrängung sind, die eine bestimmte Druckmittelmenge einer Arbeitsöffnung gemäß der Bewegung der entsprechenden Eingangswelle zuführen,folgt der Antrieb

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der Betätigungseinrichtungen 208 und 224 dem Antrieb der Eingangswelle 112 der Druckmittelsteuerung 102. Wenn die Drehung der Welle abgestoppt wird, wird die Bewegung der Stellmotoren ebenfalls abgestoppt.

Eine Drehung der Welle 112 in der entgegengesetzten Richtung führt zu einem entsprechenden entgegengesetzten Ansprechen der Teile des hydrostatischen Steuersystems. Bei einer Drehung der Welle 112 in der entgegengesetzten Richtung werden die Druckmittelmotoren 134, I38 wieder unterschiedlich oder differential betätigt, damit eine unterschiedliche oder Differentialausgangsströmung den unabgeglichenen Zylindern 208, 224 zugeführt werden kann. In diesem Fall ist die Strömung aus der Ausgangsöffnung 170,die der Kammer mit größerem Volumen des hydraulischen Arbeitskolbens 208 zugeführt wird, wesentlich größer als die Ausgangsströmung aus der Ausgangsöffnung 178 der hydraulischen Steuerung I62, die der Kammer kleineren Volumens des hydraulischen Arbeitszylinders 224 zugeführt wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß das in Pig. 7 dargestellte Steuerungs- und Lenksystem zwei getrennte Druckmittelsysteme aufweist, von denen jedes System einen der Arbeitszylinder 208, 224 umfaßt. Während einer normalen Lenkung wird jedes Druckmittelsystem bei einer Drehung der Welle 112 betätigt, um eine gleichzeitigeBetätigung dieser Zylinder zur Lenkung des Fahrzeuges durchzuführen. Es ist jedoch zu erkennen, daß in dem Fall, in dem eines der Lenksysteme aus verschiedenen Gründen ausgefallen oder urwirksam ist, das Fahrzeug noch durch eine Drehung der Welle 112 gelenkt werden kann, wodurch dann eine Betätigung des noch wirksamen Druckmittelsystems erfolgt. In dem Fall, in dem alle Speisepumpen im System ausfallen, kann eine manuelle Drehung der Welle bewirken, daß die Gerotoren in den Druckmittelsteuerungen

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102, l6O und l62 als Pumpen wirksam sind und daß dadurch die Arbeitszylinder 208 und 22M betätigt werden können, um eine Lenkung durchzuführen.

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Claims

- 20 Patentansprüche

1. Fahrzeuglenkung mit zwei voneinander unabhängigen Fahr- .-^ zeuglenksystemen, die, wenn sie entweder zusammen oder einzeln betätigt werden, eine Lenkung des Fahrzeuges bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Lenksysteme einen Lenkarbeitszylinder (208, 224) aufweist, der so angeschlossen ist, daß er bei einer Betätigung die Lenkung des Fahrzeuges durchführt, eine Zumeßeinrichtung (l60, 162),mit der eine Druckmittelströmung den Lenkzylindern zugemessen wird und einen Schieber (37)» der die zugemessene Strömung den Lenkzylindern zuführt und ferner Einrichtungen 112, 102, mit denen jedes System durch den Fahrer betätigt werden kann, daß jeder Lenkzylinder (208, 22¹I) ein unabgeglichener Zylinder ist, der zwei Kammern mit unterschiedlichem Volumen hat, daß Leitungen (216, 232 und 204, 220) mit der Zumeßeinrichtung verbunden ist, damit Druckmittel in die Kammer mit höherem Volumen des einen Zylinders und in die Kammer mit geringerem Volumen des anderen Zylinders eingeführt werden kann, um eine Lenkung in einer Richtung durchzuführen und daß das Fahrseuglenksystem Einrichtungen (102, 134, 138) aufweist, mit denen unterschiedliche Strömungsraten aus der Zündeinrichtung den Kammern höheren und niedrigeren Volumens zugeführt wird, damit die Lenkung in der einen Richtung durchgeführt werden kann.

2. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber eine Schieberhülse aufweist, mit der das Druckmittel wahlweise der einen oder der anderen der beiden Kammern des LenkarbeitsZylinders zugeführt werden kann, dem der Schieber zugeordnet ist und das Druckmittel von der anderen Kammer des Lenkzylinders aufnimmt.

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3. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß drehbare Eingangswellen (156, 158) vorgesehen sind, daß Einrichtungen (45) vorgesehen sind, die diese Eingangswellen und die Schieberhülsen miteinander verbinden, um die Schieberhülsen in eine Betriebsstellung bei einer Drehung der Eingangswellen zu bringen und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die die Zumeßvorrichtung und die Schieberhülsen miteinander derart verbinden, daß eine Drehung der Schieberhülsen bei einer Betätigung der Zumeßeinrichtung erfolgt.

4. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber und die Zumeßvorrichtung in einer Druckmittelsteuerung angeordnet sind und daß die Einrichtungen zur Erzielung unterschiedlicher Druckmittelströmungen Vorrichtungen (102, 134, I38) umfassen, mit denen diese Druckmittelsteuerungen unterschiedlich betätigt werden.

5. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 4., dadurch gekennzeichnet, daß jede Druckmittelsteuerung eine Eingangswelle (I56, 158) aufweist, die, wenn sie gedreht wird, eine Betätigung des Schiebers und der Zumeßvorrichtung bewirkt.

6. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die zur Drehung der Eingangswellen vorgesehen ist, einen Druckmittelmotor (134, 138) "umfaßt, der mit der entsprechenden Eingangswelle verbunden ist.

7. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Druckmittelsteuerung (102) mit einer Eingangswelle (112) vorgesehen ist, die mit dem Lenkrad eines Fahrzeuges verbunden ist, wobei ein Zumeßschieber mit der Eingangswelle verbunden ist, um eine zugemessene Strömung mit einer ersten Strömungsrate entsprechend der Drehung der Eingangswelle zu erzeugen, wobei Leitungen (128, 130) vorgesehen sind, mit denen das Druckmittel zu den Druckmittel-

motoren (134, I38) zugeführt wird.

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