DE4031951C2 - Hydraulisches Lenksystem für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Lenk­ system für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Ein solches Lenksystem ist aus DE 28 03 265 A1 bekannt. Im bekannten Fall soll der Lenkmotor 44 wahlweise manuell durch das Lenkhandrad oder automatisch in Abhängigkeit beispielsweise von einer Leitlinie gesteuert werden. In der Ruhestellung des Umschaltventils sind die Motor­ räume des Lenkmotors mit den Motorleitungen des Über­ brückungszweiges verbunden. Wenn eine Lenkung von Hand erfolgen soll, wird in der einen Motorleitung der Lenk­ einheit ein Druck erzeugt, der über die Steuerleitung für eine Verschiebung des Umschaltventils in die zweite Stellung sorgt. Dies hat eine Bevorzugung des Über­ brückungszweiges gegenüber dem Lenkzweig zur Folge. Beim Ausfall der Pumpe oder beim Leitungs- oder Schlauchbruch im Überbrückungszweig wird der Lenkmotor nicht mehr kontrolliert. Er kann durch äußere Kräfte in uner­ wünschter Weise verstellt werden.

Häufig ist es erwünscht, die Räder eines Fahrzeugs ra­ scher zu verstellen, als es der normalen Lenkbetätigung entspricht. Dies trifft beispielsweise für Arbeitsfahr­ zeuge wie Schaufellader, Bagger, Knickfahrzeuge u. dgl. zu, die am Einsatzort rasche Bewegungen durchführen sollen.

Bei einem hydraulischen Lenksystem mit zwei Bedienständen ist es auch schon bekannt (DD-PS 1 11 664), zwei Umschalt­ ventile vorzusehen, die gemeinsam verstellbar und je einem Druckraum des Lenkmotors zugeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydrauli­ sches Lenksystem der eingangs beschriebenen Art anzuge­ ben, das rasche Verstellungen des Lenkmotors erlaubt, ohne die Lenksicherheit einzubüßen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Wenn das Überbrückungsventil wirksam gemacht wird, er­ hält der Lenkmotor seine Druckflüssigkeit unter Umgehung der Lenkeinheit. Der Lenkmotor läßt sich daher rasch verstellen. Allerdings geht dies auf Kosten der Lenk­ sicherheit. Denn wenn im normalen Lenkbetrieb, beispiels­ weise auf der Straße, das Überbrückungsventil versehent­ lich betätigt wird, ist das Fahrzeug nicht mehr lenkbar.

Mit Hilfe des mindestens einen Umschaltventils erhält die Lenkeinheit die Priorität gegenüber dem Über­ brückungsventil. Sobald das Lenkorgan betätigt wird, sperrt das Umschaltventil den das Überbrückungsventil aufweisenden Pfad ab. Auch eine versehentliche Betätigung des Überbrückungsventils hat daher keinen Einfluß auf die Lenkbewegung.

Die Abtrennung durch das Umschaltventil erlaubt es auch, daß die Lenkeinheit bei einem Pumpenausfall manuell betrieben werden kann, weil die gesamte geförderte Druck­ flüssigkeit zum Lenkmotor gelangt und nicht über das Überbrückungsventil abfließen kann. Auch bei einem Rohr­ leitungsbruch im Überbrückungszweig bleibt das Lenkver­ mögen erhalten. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß bei einer Fehlbetätigung des Überbrückungsventils eine kurze Aktivierung des Lenkhandrades genügt, um die Stö­ rungsfunktion zu annullieren.

Besonders günstig ist es, daß das Überbrückungsventil gemäß Anspruch 2 ausgebildet ist. Proportionalventile bestehen aus einem mittels eines Stellorgans verstell­ baren Wegeventil und einem vorgeschalteten Kompensations­ ventil, das den Druckabfall am Wegeventil konstant hält. Mit Hilfe dieses Proportionalventils läßt sich die Ver­ stellgeschwindigkeit des Lenkmotors wählen und damit den Arbeitsbedingungen anpassen. Durch die Verwendung der Lastdruckleitung des Proportionalventils als Druck­ quelle ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 3 wird auch das Signal, das die Betätigung der Lenkeinheit anzeigt, hydraulisch abgenommen. Man kann das Betätigungssignal aber auch an anderen Stellen, beispielsweise einer Lenk­ radwelle, abnehmen.

Das Prioritätsventil nach Anspruch 4 sorgt zusätzlich dafür, daß der Lenkeinheit der Vorrang gegenüber dem Überbrückungsventil eingeräumt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt ein Schaltbild des erfin­ dungsgemäßen Lenksystems.

Eine Lenkeinheit 1, die mit Hilfe eines Lenkorgans 2, hier ein Lenkhandrad, verstellbar ist, weist eine Pumpen­ leitung 3 auf, die über ein Prioritätsventil 4 von einer Pumpe 5 mit Druckflüssigkeit versorgt wird, ferner eine Behälterleitung 6, die zum Behälter 7 führt, und zwei Motorleitungen 8 und 9, die über je ein Umschaltventil 10 bzw. 11 mit einem Motorraum 12 bzw. 13 eines Lenkmo­ tors 14, der in üblicher Weise zu lenkende Räder betä­ tigt, verbunden ist.

Vom Prioritätsventil 4 führt eine Arbeitsleitung 15 zu einem Überbrückungsventil 16, das als Proportionalven­ til ausgelegt ist und daher ein Wegeventil 17 mit einem Stellorgan 18 und ein vorgeschaltetes Kompensationsven­ til 19 aufweist. Von hier führen zwei Motorleitungen 20, 21 zu den Umschaltventilen 10 bzw. 11. Mit einer Lastdruckleitung 22 wird über ein Wechselventil 23 der höhere der in den Motorleitungen 20, 21, herrschende Lastdruck p erfaßt und dem Kompensationsventil 19 am Steuereingang 24 zugeführt. In gleicher Richtung wirkt noch eine Feder 25 und am entgegengerichtet wirkenden Steuereingang 26 der Druck vor dem Wegeventil 17. Das Kompensationsventil 19 hält daher den Druckabfall an der Drossel des Wegeventils 17 konstant.

Der Lastdruck p wirkt auch an den Steuereingängen 27 und 28 der Umschaltventile 10 und 11, deren Schieber in Gegenrichtung durch eine Feder 29 bzw. 30 belastet sind. Die den Lastdruckdruck p führende Steuerdrucklei­ tung 31 ist ferner mit einem Steuerventil 32 versehen, das entweder eine Verbindung zum Behälter 7 herstellt oder diese Verbindung sperrt. Dem Steuereingang 33 des Steuerventils 32 wird über die Parallelkombination von Rückschlagventil 34 und Drossel 35 der Lastdruck q der Lenkeinheit 1 über deren Lastdruckleitung 36 zugeführt. In Gegenrichtung ist das Steuerventil 32 durch eine Feder 37 belastet. Der Lastdruck q wirkt auch zusammen mit einer Feder 38 auf den Steuereingang 39 des Priori­ tätsventils 4, dessen anderer Steuereingang 40 mit dem Druck in der Pumpenleitung 3 versorgt wird.

Dies ergibt die folgende Betriebsweise: Bei einer Betätigung des Stellorgangs 18 des Proportio­ nalventils 16 strömt Druckflüssigkeit von der Pumpe 5 über das Prioritätsventil 4, die Arbeitsleitung 15, das Proportionalventil 16 und das eine Umschaltventil 10 zum Motorraum 12, während der andere Motorraum 13 über das andere Umschaltventil 11 und das Wegeventil 17 mit dem Behälter 7 verbunden ist. Hierbei sorgt der Lastdruck in der Motorleitung 20 für einen erhöhten Steuerdruck p in der Steuerdruckleitung 31, so daß die beiden Umschaltventile ihre Stellung A einnehmen. Und da die Lenkeinheit 1 nicht betätigt ist und daher auch kein Lastdruck q auf der Lastdruckleitung 36 auftritt, hat das Prioritätsventil 4 die Stellung C. Wird nun das Lenkorgan 2 betätigt, tritt ein erhöhter Lastdruck q in der Steuerdruckleitung 36 auf. Zum einen wird hierdurch der Schieber des Prioritätsventils 4 in Rich­ tung der Stellung D verlagert, so daß die Lenkeinheit 1 ausreichend Druckflüssigkeit erhält. Zum andern wird das Steuerventil 32 aus seiner Stellung E in die Stellung F verlagert, wodurch die Steuerdruckleitung 31 mit dem Behälter 7 verbunden wird und daher Behälterdruck führt. Die Umschaltventile 10 und 11 gehen dadurch in die Stel­ lung B, in der die Motorleitungen 8 und 9 der Lenkein­ heit 1 mit den Motorräumen 12 und 13 verbunden werden, während die Motorleitungen 20 und 21 des Überbrückungs­ ventils abgesperrt werden. Nunmehr arbeitet das Lenksy­ stem mit der Lenkeinheit unbeeinflußt vom Überbrückungs­ ventil 16.

Auf diese Weise hat das vom Lenkorgan betätigte Lenk­ system die erste Priorität. Trotz der Möglichlichkeit, mit dem Proportionalventil 16 eine schnelle Verstellung des Lenkmotors vornehmen zu können, ist die Sicherheit gegeben, daß eine einwandfreie Lenkung erfolgt, das Fahrzeug also auch auf der Straße betrieben werden kann.

Die Wirkung der Umschaltventile 10 und 11 läßt sich auch ausnutzen, um Fehler, die bei einer Fehlbetätigung im Zweig des Proportionalventils auftreten, sofort zu unterbinden. Es braucht lediglich das Lenkorgan 2 gering­ fügig verstellt zu werden. Die Abtrennung der Motorlei­ tungen 20 und 21 im Überbrückungszweig läßt einen ein­ wandfreien Lenkbetrieb auch zu, wenn der Überbrückungs­ zweig einen Leitungsbruch aufweisen sollte. Und selbst wenn die Pumpe ausfällt, läßt sich der Lenkmotor durch Handbetätigung des Lenkorgans 2 betätigen, weil ihm die gesamte geförderte Flüssigkeit als Druckflüssigkeit zugeleitet wird.

Das Proportionalventil 16 kann in bekannter Weise betä­ tigt werden. Das bedeutet, daß das Stellorgan 18 nicht nur mechanisch, sondern auch hydraulisch, elektrisch oder auf sonstige Weise betätigt werden kann.

Der Lenkmotor 14 kann auch zwei über Kreuz geschaltete Zylinder mit vier Motorräumen aufweisen, wobei dann für jeden Motorraum eine Umschaltung vorgesehen sein sollte. Die Umschaltventile 10 und 11 können auch zu einer Einheit zusammengefaßt werden. Da es auf eine Absperrung der Motorleitungen 8, 9 in der Stellung A der Umschaltventile nicht ankommt, können diese Umschalt­ ventile mit dem Prioritätsventil - bis auf die Anschluß­ art - identisch sein.

Claims (4)

1. Hydraulisches Lenksystem für Fahrzeuge, bei dem der Lenkmotor wahlweise über eine mittels eines Lenkorgans verstellbare Lenkeinheit oder über ein mittels eines Stellorgans betätigbares Überbrückungsventil mit Druckflüssigkeit versorgbar ist, bei dem jeder Motor­ raum des Lenkmotors über ein Umschaltventil in dessen erster Stellung mit einer Motorleitung des Über­ brückungsventils und in dessen zweiter Stellung unter gleichzeitiger Absperrung der letztgenannten Motor­ leitung mit einer Motorleitung der Lenkeinheit verbun­ den ist und bei dem mindestens ein Umschaltventil in Abhängigkeit von der Inbetriebnahme der Lenkeinheit von der ersten in die zweite Stellung schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerdruckleitung (31) als Steuerdruck (P) den höheren der in den Motor­ leitungen (20, 21) des Überbrückungsventils (16) herrschen­ den Lastdruck führt, daß das mindestens eine Umschalt­ ventil (10, 11) bei hohem Steuerdruck die erste (A) und bei geringem Steuerdruck die zweite Stellung (B) einnimmt und daß die Steuerdruckleitung (31) über ein bei Inbetriebnahme der Lenkeinheit (1) ansprechen­ des Steuerventil (32) mit einem Behälter (7) verbindbar ist.

2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überbrückungsventil (16) ein Proportional­ ventil ist und die Steuerdruckleitung (31) mit einer Lastdruckleitung (22) des Proportionalventils (16) verbunden ist.

3. Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lenkeinheit (1) eine Lastdrucklei­ tung (36) aufweist und das Steuerventil (32) in Ab­ hängigkeit vom Auftreten des Lastdrucks (q) in der Lenkeinheit (1) anspricht.

4. Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Pumpe (5) über ein Prioritätsventil (4) sowohl die Lenkeinheit (1) als auch das Überbrückungsventil (16) speist und die Lenkeinheit im bevorrechtigten Zweig des Priori­ tätsventils (4) liegt.