DE3006509C2

DE3006509C2 - Hydrostatische Lenkeinrichtung

Info

Publication number: DE3006509C2
Application number: DE3006509A
Authority: DE
Inventors: Erik Augustenborg Kyster; Svend Erik Nordborg Thomsen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1980-02-21
Filing date: 1980-02-21
Publication date: 1984-10-25
Also published as: US4412415A; DE3006509A1; DK68081A; DK150935B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Lenkeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Lenkeinrichtung dieser Art (US-PS 29 18 135) ist der Meßmotor in beiden Betätigungsrichtungen des Servomotors diesem nachgeschaltet. Damit der Meßmotor im Notbetrieb als Pumpe wirken kann, ist ein Zusatzventil vorgesehen, das beim Fortfall des Pumpendrucks durch eine Feder in eine Notbetriebsstellung gebracht wird, in der sowohl der Tank als auch die Pumpe vom hydraulischen Kreis abgeschaltet und der Pumpenanschluß mit dem Tankanschluß des Steuergeräts verbunden werden. Bei dieser Lenkeinrichtung ist jedoch keine Endlagenübertragung vorhanden, d. h. der Benutzer kann am Lenkorgan nicht feststellen, wann der Servomotor eine Endlage erreicht hat Dieses Problem tritt nicht bei Lenkeinrichtung ?n auf,

ίο bei denen der Meßmotor dem Servomotor vorgeschaltet ist, sei es daß der gesamte Meßmotor vorgeschaltet ist (DE-PS 12 93 029), sei es daß nur ein Teil des Meßmotors vorgeschaltet ist (US-PS 33 48 493). Denn hier bildet der in seiner Encüage befindliche Servomotor sHbst eine dem Ausgang des nunmehr als Pumpe wirkenden Meßmotors zugeordnete Sperre. Es ist aber häufig unumgänglich oder erwünscht, den Meßmotor vollständig auf der Ausgangsseite des Servomotors anzuordnen, sei es daß der Meßmotor fest zwischen Servomotor und Steuergerät angeordnet ist, sei es daß zur Verringerung der Leckverluste der Druck im Meßmotor möglichst klein gehalten werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Lenkeinrichtung der eingangs beschriebenen Art, also mit zumindest in einer Betätigungsrichtung des Servomotors diesem vollständig nachgeschaltetem - Meßmotor, anzugeber, bei dem eine Enalagenübertragung auf das Lenkorgan möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst

Wenn bei dieser Lenkeinrichtung der Servomotor eine Endlage erreicht und dadurch der Pumpendruck ansteigt, geht das Zusatzventil in die Überdruckstellung, in der anstelle des Tankdrucks der Pumpendruck an der Ausgangsseite des Meßmotors wirkt. Wenn dieser nunmehr als Pumpe betätigt wird; erfährt der Benutzer bei einer kraftschlüssigen Kupplung zwischen Lenkorgan und Meßmotor einen erheblichen Widerstand, der die Endlage anzeigt. Alle drei Betriebszustände, also Normalbetriebsstellung, Notbetriebssteliung und Überdruckstellung werden daher durch ein einziges Zusatzventil verwirklicht, das lediglich in Abhängigkeit vom Pumpendruck gesteuert wird.
Anspruch 2 kennzeichnet eine besonders einfache Ausführungsform.

Die Ausbildung nach Anspruch 3 sorgt für einen dichten Abschluß des Arbeitskreises der Notpumpe, wenn das Zusatzventil die Notbetriebsstellung einnimmt. Über das Rückschlagventil kann der volle Pumpendruck auf die eine Seite des Meßmotors wirken. Umgekehrt werden Druckerhöhungen in dem den Meßmotor aufweisenden Kreis nicht zum Tank hin abgebaut. Außerdem wirkt das Zusatzventil gleichzeitig noch als Überdruckventil, das den Druckanstieg der Pumpe begrenzt.

Bei der Ausführungsform nach Anspruch 4 sorgt das Rückschlagventil für einen ausreichenden Mindestdruck, um das Zusatzventil in der ersten Stellung zu halten, auch wenn die Ventilanordnung des Steuergeräts ihre Neutralstellung einnimmt. Der gesonderte Neutralstellungs-Tankanschluß ist vorgesehen, damit die Pumpe leichter hochlaufen kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. I ein Schaltbild für eine hydrostatische Lenkeinheit mit umschaltbarem Meßmotor,

Fig.2 ein Schaltbild einer hydrostatischen Lenkeinheit mit einem einem Servomotoranschluß fest zugeord-

ί: neten Meßmotor und

Sfi Fig.3 in schematischer Darstellung eine Abwand-

§j lung der in F i g. 2 dargestellten Lenkeinheit
ν!- Ein Steuergerät 1 hat einen Pumpenanschluß P, der

;·.. über eine Pumpenleitung 2 mit einer motorgetriebenen :·/ Pumpe 3 verbunden ist einen Tankanschluß T, der über ~:fi eine Tankleitung 4 mit einem Tank 5 verbindbar ist und zwei Servomotor-Anschlüsse L und R, von denen der Anschluß L über eine Arbeitsleitung 6 mit einer Arbeitskammer 7 und der Anschluß R über eine Arbeitsleitung 8 mit einer Arbeitskammer 9 eines Servomotors 10 verbunden ist dessen Kolben 11 die zu lenkenden Räder betätigt Ferner weist das Steuergerät 1 eine Ventilanordnung 12 mit drei Stellungen auf, nämlich der Neutralstellung B, der Stellung A für den Linkslauf und der Stellung C für den Rechtslauf. Ein Lenkorgan 13 verstellt die Ventilanordnung 12 in der einen oder anderen Richtung. Ein Meßmotor 14 übt eine Rückstellfunktion aus, wie es durch eine Vergleichsvorrichtung 15 angedeutet ist Der Meßmotor 14 ist umschaltbar, so daß er in den Stellungen A und C der Ventüanodnung 12 immer der Ausgangsseite des Servomotors lft nachgeschaltet ist In bekannter V/eise wii J das Lenkorgan 13 kraftschlüssig mit dem Rotor des Meßmotors 14 verbunden, wenn in der Vergleichsvorrichtung 15 ein vorgegebener Totweg gegen die Kraft einer Neutralstel-Iungsfeder41 überschritten ist

Die Servomotoranschlüsse L und R sind je über ein zum Tank hin schließendes Rückschlagventil 16 bzw. 17 mit dem Tank 5 verbunden. In die Tankleitung 4 ist ein zum Tank 5 hin öffnendes, durch eine Feder 18a belastetes Rückschlagventil 18 geschaltet. In der Neutralstellung weist die Ventilanordnung 12 einen Kurzschlußpfad 19 auf, der zu einem Neutralstellungs-Tankanschluß Tführt, welcher über ein durch eine Feder 20 belastetes, zum Tank hin öffnendes Rückschlagventil 21 mit dem Tank 5 verbunden ist

Ein Zusatzventil 22 weist einen Ventilschieber 23 auf, der drei Stellungen D, Eund Feinnehmen kann, nämlich eine Überdrckstellung D, eine Normalstellung E und eine Notbetriebsstellung F. Auf der einen Seite ist eine Druckkammer 24 vorgesehen, der Druck vom Ausgang der Pumpe 3 über eine Steuerleitung 25 zugeleitet wird. Auf der anderen Seite wirkt eine schwach vorgespannte Bezugsfeder 26 und eine stark vorgespannte Bezugsfeder 27. Die schwache Bezugsfeder 2*» wird zusammengedrückt, wenn der Pumpendruck einen vorgegebenen ersten Grenzwert überschreitet, wodurch sich das Zusatzventil von der Notbetriebsstellung Fin die Normalstellung E bewegt. Bei närker werdendem Pumpendruck wird die Bezugsfeder 27 zusammengedrückt, wodurch sich das Zusatzventil aus der Normaisteilung Ein die Überdruckstellung D bewegt Die Bezugsfeder 26 ist so vorgespannt, daß derjenige Pumpendruck, der zum öffnen eines der Rückschlagventile 18 oder 21 notwendig ist, ausreicht, um das Zusatzventil in die Normalsteilung £ zu bringen. In der Notbetriebsstellung Fist die Tankleitung 4 über einen Verbindungsabschnitt 28 der Pumpenleitung 2 verbunden, während eine Abtrennung vom zum Tank 5 führenden Leitungsabschnitt 29 erfolgt. In der Normalstellung fist die Pumpe 3 direkt mit der Pumpenleitung 2 und die Tankleitung 4 direkt mit dem Leitungsabschnitt 29 verbunden. In der Überdrückstellung D ist die Tankleitung 4 über einen Verbindungspfad 30 mit der Pumpenleitung 2 und die Pumpe 3 über einen Verbindungspfad 31 mit dem Leitungsabschnitt 29 verbunden. In allen Fällc'n ist ein zur Pumpe hin sperrendes Rückschlagventil 32 vorgesehen.

Hierbei ergibt sich die folgende Betriebsweise: In der Normalstellung E des Zusatzventils 22 fördert die Pumpe 3 Druckflüssigkeit über die Pumpenleitung 2, den Kurzschlußpfad 19 und das Rückschlagventil 21 zum Tank 5. Infolge des Rückschlagventils baut sich ein solcher Pumpendruck auf, der ausreicht, um die Bezugsfeder 26 zu überwinden und die Normalstellung E aufrecht zu erhalten. Wird das Lenkorgan 13 gedreht beispielsweise derart daß sich die Ventilanordnung 12 nach

to rechts in die Stellung A verschiebt so wird Druckflüssigkeit über die Ventilanordnung und die Arbeitsleitung 6 zum Arbeitsraum 7 des Ser/omotors 10 geleitet während Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 9 über die Arbeitsleitung 8, den Meßmotor 14_: die Tankleitung 4, das Zusatzventil 22 und den Leitungsabschnitt 29 zum Tank 5 zurückströmt Hierbei übt der Meßmotor 14 eine Rückstellfunktion aus. Der Kolben 11 des Servomotors 10 bewegt sich nach rechts. Wird das Lenkorgan 13 in entgegengesetzter Richtung gedreht, ist die Stellung C der Ventilanordnung 12 wirksam und der Servomotorkoiben 11 bewegt sich nach links. Aurh hierbei ist aber der Meßmotor 14 an die Ausgangsseite <les Servomotors angeschlossen.
Fällt die Pumpe 3 aus, geht der Pumpendruck auf Null und die Bezugsfeder 26 drückt das Zusatzventil 22 in die Notbetr.übsstellung F. Wird nun das Lenkorgan 13 beispielsweise in Richtung der Stellung A gedreht so wird nach einem vorgegebenen Totweg der Rotor des Meßmotors 14 mitgenommen. Er arbeitet daher als Notpumpe, welche Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 9 und über das Saugventil 17 ansaugt und unter Druck über die Tankleitung 4, den Verbindungspfad 28, die Pumpenleitung 2 und die Arbeitsleitung 6 an den Arbeitsraum 7 des Servomotors 10 abgibt Infolgedessen bewegt sich dieser Kolben nach rechts. Bei entgegengesetzter Drehung des Lenkorgans 13 ergeben sich ähnliche Verhältnisse, aufgrund deren sich der Kolben 11 nach links bewegt.
Wenn in der Normalbetriebsstellung Fder Kolben 11 eine Endlage erreicht, steigt der Pumpendruck wegen des erhöhten Widerstandes im Arbeitskreis an. Infolgedessen geht das Zusatzventil 22 in die Überdruckstellung D. Hierdurch wird einerseits durch den Verbindungspfad 31 ein Übers'.römweg geöffnet, der ein weiteres Anwachsen des Pumpendrucks verhindert. Andererseits wird der Pumpendruck über die Tankleitung 4 an den Meßmotor 14 gelegt. Wenn daher versucht wird, das Lenkorgan 13 trotz Erreichen der Endlage des Servomotorkolbens weiterzudrehen, kann das Lenkorgan

so 13, nachdem der Totgang durchlaufen ist, nicht mehr oder nur mit Schwierigkeiten weitergedreht werden, weil der Rotor des Meßmotors 14 gegen den Pumpen druck arbeiten müßte. Die Bedienungsperson weiß daher, daß die Endlage erreicht ist. Auch diese Funktion ist in beiden Drehrichtungen des Lenkorgans 13 gegeben. Wenn die Ventilanordnung 12 ihre Nentralstellung B einnimmt, kann die Pumpe 3 Druckflüssigkeit über das Rückschlagventil 21 fördern. Hierdurch sinkt der Pumpendruck, weshaib das Zusatzventil 22 in die Normalstellung Fzurückkehrt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 sind für gleiche Teile dieselben und für entsprechende Teile um (00 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Unterschiedlich ist im wesentlichen, daß das Steuergerät 101 einen Meßmotor

6t 114 aufweist, der den, Servomotoranschluß R fest zugeordnet ist. Infolgedessen hat auch die Ventilanordnung 112 einen einfacheren Aufbau, weil die Umschaltung des Meßmotors ! 14 fortfällt. Außerdem sind in der Neutral-

Stellung B beide Arbeitsleitungen b und 8 über einen Verbindungspfad 33 untereinander und mit der Pumpe verbunden. Wegen des festen Einbaus des Meßmotors 114 ist ein weiteres Saug-Rückschlügventil 34 vorgesehen, das zum Tank 5 hin schließt und mit der Pumpenlei- -, tung 2 in Verbindung steht.

Der Normalbetrieb ist ähnlich wie in Fig. 1. Jedoch befindet sich der Meßmotor 114 in der Stellung A der Ventilanordnung 112 hinter dem Servomotor 110 und in der Stellung C vor dem Servomotor.

Beim Ausfall der Pumpe 3, also in der Notbetriebsstellung Fdes Zusatzventils 22, kann der Meßmotor 114 als Notpumpe dienen, weil seine Druckseite vom Tank 5 abgetrennt ist. In der einen Richtung wird Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 7 und über das Saugventil 34 an- t; gesaugt und an den Arbeitsraum 9 abgegeben. In der anderen Arbeitsrichtung wird Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 9 und über das Saugventil 17 angesaugt und an den Arbeitsraum 7 abgegeben, wobei der Arbeitskreis jeweils über den Verbindungspfad 28 im Zusatz- >o ventil 22 läuft.

Die Überdruckstellung Ddes Zusatzventils 22 ist nur für die rechte Endlage des Kolbens 111 erforderlich. Denn in der linken Endlage bildet der Kolben 111 selbst ein Widerlager für die Drehbewegung des Meßitiotürs _>s 114.

Bei der Ausführungsform nach Fig.3 ist ein gegenüber F i g. 2 geringfügig abgewandeltes Steuergerät 201 verwendet. Hier liegen zwischen Pumpenanschluß P und TankanschluD T bzw. V zwei Reihenschaltungen jo von Drosseln 35 und 36 bzw. 37 und 38. Der Verbindungspunkt 39 der ersten Reihenschaltung ist mit dem Servomotoranschluß Z-. der Verbindungspunkt 40 der zweiten Reihenschaltung über den Meßmotor 114 mit dem Servomotoranschluß R verbunden. In der Neutral- j= stellung B haben alle Drosseln 35 bis 38 etwa den glei

Bei einer Verstellung ändern

sich die Drosseln 35 und 38 in einem Sinne und die Drosseln 36 und 37 im entgegengesetzten Sinne, so daß sich in der Endlage der Stellung A die Drosseln 35 und 4o 38 vollständig geöffnet und die Drosseln 36 und 37 vollständig geschlossen haben. Umgekehrt ist es in der Endlage der Stellung C. Ein solches Steuergerät 201 hat den Vorteil, daß schon die kleinste Verstellung des Lenkorgans 13 zu einer Verstellung des Servomotors 110 führt. 45 Daher ergibt sich eine sehr hohe Reaktionsgeschwindigkeit. Hierbei ist es aber erforderlich, den Meßmotor 115 fest anzuordnen. Mit Hilfe des Zusatzventils 22 lassen sich auch hier die gleichen Bedingungen im Notbetrieb und bei Überdruck erzielen wie bei den vorange- so hend<:n Beispielen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Hydrostatische Lenkeinrichtung mit einem richtungsabhängig betätigbaren Servomotor und einem Steuergerät, das Anschlüsse für eine Pumpe, einen Tank und den Servomotor sowie eine Durchflußmenge und -richtung bestimmende Ventilanordnung aufweist, die von einem Lenkorgan verstellbar und außerdem von einem rückführenden Meßmotor beeinflußbar ist, wobei der Meßmotor wenigstens in einer Betätigungsrichtung des Servomotors diesem vollständig nachgeschaltet ist und bei Pumpenausfall als vom Lenkorgan antreibbare Notpumpe dient, die über ein zum Tank hin sperrendes Saug-Rückschlagventil mit dem Tank verbunden ist, und wobei ein vom Pumpendruck gegen die Kraft einer Feder betätigbares Zusatzventil vorgesehen ist, das in einer Normalstellung den Pumpenanschluß mit der Pumpe und den Tankanschluß mit dem Tank verbindet und bei Ausfall der Pumpe in eine Notbetriebsstellung umschaltbar ist, in der es den Tankanschluß einerseits mit dem Pumpenanschluß verbindet und ihn andererseits vom Tank abtrennt, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzventil (22) bei Anstieg des Pumpendrucks über einen vorgegebenen Grenzwert in eine Überdrutkstellung (D) umgeschaltet wird, in der der Tankanschluß (T) und der Pumpenanschluß (P) mit der Pumpe (3) verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß aas Zusatzventil (22) durch den Pumpendruck gegen die Krau einer vtark vorgespannten weiteren Feder in die Überdruckstellung (D) verstellt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zusatzventil (22) in allen Schaltstellungen ein zur Pumpe (3) hin sperrendes Rückschlagventil (32) zugeordnet ist und daß in der Überdruckstellung (D) eine Verbindung zwischen Pumpe (3) und Tank (5) vor und eine Verbindung zwischen Tankanschluß (T)und Pumpenanschluß (P) hinter dem Rückschlagventil (32) vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (12, 112) des Steuergeräts (1, 101) in ihrer Neutralstellung (B)eine KurzschluBverbindung (19,33) zwischen Pumpenanschluß (P) und einem Neutralstellungs-Tankanschluß (T') aufweist, der unter Umgehung des Zusatzventils (22) mit dem Tank (5) verbunden ist und ein zum Tank hin öffnendes federbelastetes Rückschlagventil (21) aufweist, dessen Feder (20) so bemessen ist, daß der an ihm auftretende Druckabfall größer ist als der zur Verstellung des Zusatzventils aus der Notbetriebsstellung (F) in die Normalstellung ^erforderliche Pumpendruck.