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Die
Erfindung betrifft ein hydraulisches Lenksystem für mobile
Arbeitsmaschinen.
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Bei
Fahrzeugen mit einer Arbeitshydraulik – zum Beispiel Radlader, Bagger,
Mähdrescher
und Stapler – wird
die Lenkung im allgemeinen auch hydraulisch ausgeführt. Die
Gründe
liegen in gleichen Anforderungen der Arbeitsmaschine und der Fahrzeuglenkung
an die Steuerung – z.B.
hohe Stellenergie – und
in der kostenminimierenden Ausnutzung gemeinsamer hydraulischer
Aggregate wie beispielsweise Hydropumpen oder Steuerblöcke für die Arbeitsmaschine
und die Fahrzeuglenkung.
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Die
französische
Patentschrift
FR 1.251.296 A beschreibt
eine hydraulische Steuerung für
Fahrzeuge mit einem Motor, welcher von einem Fahrer betätigt wird
und einer Verbrauchereinheit, welche zur Einstellung des Antriebs
der Räder
dient. Der Motor bewirkt, dass in der Verbrauchereinheit ein Fluid unter
Druck gefördert
wird, wobei die Verbrauchereinheit zwei in beide Richtungen betreibbare
Hydromotoren aufweist.
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Aus
der US-Patentschrift
US
5,520,262 A geht ein elektrohydraulisches Steuersystem
hervor. Das elektrohydraulische Steuersystem weist ein Richtungsventil
auf, welches vom Fahrer betätigt wird
und zwischen einer variablen Verdrängerpumpe und einem Steuerzylinder-Paar
angeordnet ist. Das Richtungsventil steuert die Richtung des Fluid-Flusses
von der Pumpe zu den Steuerzylindern, wohingegen das Verdrängervolumen
der variablen Verdrängerpumpe
so gesteuert wird, dass die Flussrate zu den Steuerzylindern verstellbar
ist. Das Richtungsventil wird als Antwort auf ein Signal vom Fahrer
geöffnet,
wobei dieses Signal von einer Ventilvorrichtung auf der Fahrerseite
ausgeht und die Einstellung des Verdrängervolumens der variablen
Verdrängerpumpe
von einem elektrischen Signal bewerkstelligt wird, welches an einer
Verdränger-Steuereinheit über einen
Positionsfühler
Mechanismus angelegt wird.
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Die österreichische
Patentschrift
AT 20 219 E beschreibt
ein hydrostatisches Kraftlenksystem einer ersten und einer zweiten
hydraulischen einfach wirkenden Betätigungseinrichtung, die mechanisch verbunden
sind. Die Betätigungseinrichtung
weist in einem Zylinder jeweils einen Kolben, sowie eine Kolbenstange
auf, wobei der Kolben einen Kopfraum von einer ersten Rückführungskammer
trennt. Das hydrostatische Kraftlenksystem weist ferner ein Richtungssteuerventil
auf, welches selektiv die Strömung des
hydraulischen Fluids von einer Zulieferpumpe zu den Kopfräumen steuert.
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Die
deutsche Gebrauchsmusterschrift
DE 299 15 179 U1 beschreibt ein Lenksystem
für ein Fahrzeug.
Das Lenksystem umfasst ein Lenkgestänge und ein Lenkrad, welches
mit einem Steuer-Hydraulikmotor verbunden ist, wobei der Steuer-Hydraulikmotor
durch einen Steuer-Hydraulikkreis mit einem Steuer-Hydraulikzylinder
verbunden ist. Ferner weist das Lenksystem einen Servo-Hydraulikzylinder
einer Servo-Pumpe auf, wobei die Servo-Pumpe in einem Servo-Hydraulikkreis angeordnet
ist, der von einer Steuerelektronik angesteuert wird.
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Bei
einem hydraulischen Lenksystem nach der
WO 99/55573 A1 erfolgt die
Lenkung des Fahrzeugs über
zwei Lenkzylinder, deren Stellkolben mit der Fahrzeugachse mechanisch
verbunden sind und im jeweiligen Lenkzylinder verschiebbar sind.
Für die Verschiebung
des Stellkolbens im jeweiligen Lenkzylinder, deren Position im Lenkzylinder
die Lenkrichtung und den Lenkwinkel des Fahrzeugs festlegt, werden
in den beiden durch den Stellkolben getrennten Stelldruckkammern
des jeweiligen Lenkzylinders definierte Stelldrücke aufgebracht. Die Einstellung der
dem Lenkwinkel des Fahrzeugs korrespondierenden Stelldruckhöhe für die jeweilige
Stelldruckkammer und die richtige Zuschaltung des korrekt eingestellten
Stelldrucks in die für
die jeweils beabsichtigte Lenkrichtung des Fahrzeugs korrespondierende Stelldruckkammer
in den beiden Lenkzylindern erfolgt je nach verwendetem Lenkorgan
auf unterschiedliche Weise.
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Wird
als Lenkorgan ein Lenkrad benutzt, so wird über eine durch das Lenkrad
verstellte hydrostatische Lenkeinheit das von einer druck- und förderstromgeregelten
Hydropumpe gelieferte Hydraulikfluid lenkrichtungs- und lenkwinkelkorrekt
auf die beiden Stelldruckkammern der beiden Lenkzylinder verteilt.
Im Falle eines Joysticks als Lenkorgan wird über ein Vorsteuergerät in Abhängigkeit
der Joystick-Auslenkung
ein Steuerdruckpaar generiert, das an die Steuereingänge eines
Steuerventils in einem Steuerblock geführt ist. Die durch das Steuerdruckpaar
erzeugte Auslenkung des Steuerventilkolbens führt zu einer lenkrichtungs-
und lenkwinkelkorrekten Zuschaltung des am Eingang des Steuerventils
anliegenden, von der druck- und förderstromgeregelten Hydropumpe
gelieferten Hydraulikfluids in die beiden Stelldruckkammern der
beiden Lenkzylinder. Anstelle der hydraulischen Ansteuerung kann
auch eine elektrische Ansteuerung über ein vom Joystick geliefertes
elektrisches Signal an einen am Stellventil vorgesehenen, elektrischen
Stellmagneten realisiert werden. Über ein Prioritätsventil
wird lastabhängig
das von der Hydropumpe gelieferte Hydraulikfluidvolumen für die hydrostatische
Lenkeinheit oder den Steuerblock dosiert.
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Ganz
wesentlich an dieser Realisierung der Fahrzeuglenkung ist die Tatsache,
dass abhängig vom
beabsichtigten Lenkwinkel und der beabsichtigten Lenkrichtung des Fahrzeugs
die beiden Stelldruckkammern in den beiden Lenkzylindern mit einem
jeweils komplementären
der Lenkrichtung und dem Lenkwinkel entsprechenden Stelldruck beaufschlagt
werden. Dies setzt voraus, dass die Druckdifferenzen zwischen den
beiden Stelldruckkammern jeweils eines Lenkzylinders entsprechend
der beabsichtigten Lenkrichtung und des beabsichtigten Lenkwinkels
positive und negative Werte annehmen müssen. Da die Hydropumpe in
der
WO 99/55573 A1 im offenen
Kreislauf betrieben wird und daher nur eine Stromrichtung aufweist,
kann die der beabsichtigten Lenkrichtung und dem beabsichtigten
Lenkwinkel entsprechenden positiven oder negativen Stelldruckdifferenz
zwischen den beiden Stelldruckkammern in jeweils einem Lenkzylinder
nicht direkt von der Hydropumpe zugeführt werden. Vielmehr sind in
einem derartigen hydraulischen Kreislauf im Lastkreis zusätzliche
hydraulische Aggregate – zum
Beispiel eine hydraulische Lenkeinheit oder ein Steuerblock – erforderlich,
um das Hydraulikfluid im Lastkreis lenkrichtungs- und lenkwinkelkorrekt
auf die jeweiligen Stelldruckkammern in den beiden Lenkzylinder
zuzuschalten.
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Diese
zusätzlichen
hydraulischen Aggregate erhöhen
die Investitionskosten einer hydraulischen Lenkung nicht unerheblich.
Auch ist mit der Zwischenschaltung zusätzlicher hydraulischer Aggregate
ein zusätzlicher
Verrohrungs- und Verschraubungsaufwand verbunden, der insbesondere
an den Anschlußstellen
das Risiko zusätzlicher
Leckölstellen
bedingt. Insgesamt erhöht
sich aufgrund der zusätzlichen
hydraulischen Aggregate und der zusätzlichen Verrohrung der Platzbedarf
für die
hydraulische Lenkung. Auch der Aufwand für Montage, Wartung und Service
nimmt auf Grund zusätzlicher
Komponenten im hydraulischen System zu. Die Zwischenschaltung insbesondere
von verstellbaren Steuerventilen in den Hydraulikleitungen zur lenkwinkel- und lenkrichtungskorrekten
Zuschaltung des Hydraulikfluids in die jeweiligen Stelldruckkammern
der beiden Lenkzylinder führt
im Vergleich zu einem Lastkreis ohne verstellbare Steuerventile
zu einer zusätzlichen
Erhöhung der
Durchflußwiderstände im hydraulischen
Kreislauf, die mit unnötigen
hydraulischen Energieverlusten verbunden ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das hydraulische Lenksystem
für eine
mobile Arbeitsmaschine mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 derart weiterzubilden, dass den beiden Stelldruckkammern der beiden Lenkzylinder
entsprechend der beabsichtigten Lenkrichtung und des beabsichtigten
Lenkwinkels des Fahrzeugs ein Hydraulikfluid mit dem dafür erforderlichen
Stelldruck jeweils direkt aus der Hydropumpe ohne Zwischenschaltung
zusätzlicher
Steuer- und Stelleinrichtungen im Lastkreis zugeführt wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch ein hydraulisches Lenksystem mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Im
Gegensatz zum offenen Kreislauf der hydraulischen Lenkung in der
WO 99/55573 A1 wird
in der Erfindung ein geschlossener Kreislauf benutzt. Somit ist
es möglich,
durch Verstellung des Hydraulikfluidstromes mittels einer Verstelleinrichtung
an den beiden Anschlüssen
der Hydropumpe positive und negative Stelldruckdifferenzen mit verstellbaren Druckpegel
zu erzeugen, die direkt ohne Zwischenschaltung komplexer hydraulischer
Aggregate an die Eingänge
der beiden Stelldruckkammern der beiden Lenkzylinder geführt werden
können.
Somit können über die
Verstellung des Förderstromvolumens
der Hydropumpe relativ einfach die für den gewünschten Lenkwinkel und die
gewünschte
Lenkrichtung erforderlichen Stelldrücke in den beiden Stelldruckkammern
der beiden Lenkzylinder eingestellt werden.
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Neben
der Beseitigung der obig genannten Nachteile, die für eine Realisierung
nach der
WO 99/55573
A1 charakteristisch sind, treten in einem geschlossenen
Kreislauf auch keine Unterdrücke mehr
auf, wie sie bei expandierenden Stelldruckkammern, die in einem
offenen Kreislauf mit einem Hydrauliktank verbunden sind, anzutreffen
sind. Diese Unterdrücke
bewirken in den jeweiligen Stelldruckkammern Kavitationen und damit
zunehmende Beschädigungen
am Lenkzylinder und den Dichtungen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angeben.
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Wenn
die Druckkammern unterschiedliche Druckbeaufschlagungsflächen haben,
ist eine kreuzweise Umschaltung der Kammern sinnvoll, um sicherzustellen,
daß das
insgesamt in beide Stellrichtungen verdrängte Volumen pro Wegstrecke
identisch ist. Sonst ist ein Betrieb im geschlossenen Kreislauf
nicht möglich.
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Die
Einstellung der Lenkrichtung und des Lenkwinkels kann über ein
Lenkrad oder einen Joystick als Lenkorgan betätigt werden.
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Die
der Auslenkung des Lenkrads oder des Joysticks proportionalen Steuersignale
können
in einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung als elektrische Signale vorliegen. Hierbei steuern
die der Auslenkung des Lenkrads bzw. des Joysticks proportionalen
elektrischen Signale jeweils einen elektrischen Stellmagneten an
den Steuereingängen
eines Stellventils an, über
das die beiden Stelldruckkammern der Verstelleinrichtung der Hydropumpe
mit Stelldruck beaufschlagt wird.
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In
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anstelle der elektrischen Ansteuerung eine hydraulische
Ansteuerung verwendet. Das Lenkrad beeinflußt den von einer Hydropumpe
erzeugten Stelldruck, der in die Steuerdruckkammer des Stellventils
geführt
ist. Die Auslenkung des Joysticks verstellt den in einem Vorsteuergerät erzeugten
Stelldruck, der ebenfalls in die Stelldruckkammern des Stellventils
geführt
wird.
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Zwei
Ausführungsformen
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 ein
Schaltbild einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen hydraulischen Lenkung
für ein
Fahrzeug und
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2 eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen hydraulischen
Lenkung für
ein Fahrzeug.
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Das
erfindungsgemäße hydraulische
Lenksystem 100 für
ein Fahrzeug wird in seiner ersten Ausführungsform nachfolgend unter
Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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In 1 ist
ein Schaltbild eines hydraulischen Lenksystems 100 für ein Fahrzeug
dargestellt, das aus einem ersten Lenkzylinder 1 und einem zweiten
Lenkzylinder 2 besteht. Im Lenkzylinder 1 ist ein
Stellkolben 3 verschiebbar geführt, der mit den hinsichtlich
Lenkrichtung und Lenkwinkel verstellbaren Fahrzeugrädern oder
dem Vorderwagen (Knicklenkung) mechanisch gekoppelt ist. Im Lenkzylinder 2 ist
der Stellkolben 4 verschiebbar geführt, der ebenfalls mit den
hinsichtlich Lenkrichtung und Lenkwinkel verstellbaren Fahrzeugrädern mechanisch
gekoppelt ist. Der erste und zweite Lenkzylinder 1 und 2 ist
jeweils an seinem kolbenseitigen Ende mit der Karosserie 5 mechanisch
verbunden.
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Der
erste Lenkzylinder 1 weist eine kolbenseitige Stelldruckkammer 6 und
eine kolbenstangenseitige Stelldruckkammer 7 auf. Der zweite
Lenkzylinder 2 weist ebenfalls eine kolbenseitige Stelldruckkammer 8 und
eine kolbenstangenseitige Stelldruckkammer 9 auf.
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Um
eine Auslenkung der Fahrzeugräder
in einer bestimmten Lenkrichtung in einem bestimmten Lenkwinkel über die
mechanische Verstellung der Stellkolben 3 und 4 des
ersten und zweiten Lenkzylinders 1 und 2 zu erzielen,
sind der erste und zweite Lenkzylinder 1 und 2 in
einem Winkel α bis
max. 90° bezüglich ihrer
Stellkolbenstangen 3 und 4 zueinander orientiert.
Um eine gleiche Wirkung beider Stellkolbenbewegungen des ersten
und zweiten Lenkzylinders 1 und 2 auf die Drehung
der Fahrzeugräder bzw.
Knicklenkung in einer bestimmten Drehrichtung und in einem bestimmten
Drehwinkel zu erreichen, ist die kolbenseitige Stelldruckkammer 6 des
ersten Lenkzylinders 1 mit der kolbenstangenseitigen Stelldruckkammer 9 des
zweiten Lenkzylinders 2 über eine hydraulische Leitung 10 verbunden.
Ebenso ist in diesem Sinne die kolbenstangenseitige Stelldruckkammer 7 des
ersten Lenkzylinders 1 über
eine hydraulische Leitung 11 mit der kolbenseitigen Stelldruckkammer 8 des
zweiten Lenkzylinders 2 verbunden.
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Die
kolbenstangenseitige Stelldruckkammer 9 des zweiten Lenkzylinders 2 ist über eine
erste hydraulische Lastleitung 12 mit dem ersten Anschluss 46 einer
verstellbaren ersten Hydropumpe 14 verbunden. Die kolbenseitige
Stelldruckkammer 8 des zweiten Lenkzylinders 2 ist über eine
zweite hydraulische Lastleitung 13 mit dem zweiten Anschluss 15 der
verstellbaren ersten Hydropumpe 14 verbunden. Die verstellbare
erste Hydropumpe 14 wird über eine Antriebswelle 16 von
einer Antriebsmaschine (in 1 nicht
dargestellt), beispielsweise einem Dieselaggregat, angetrieben.
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Ein
jeweils erster Druckraum 7, 9 grenzt an den zugehörigen Zylinderkolben 3, 4 mit
einer Druckbeaufschlagungsfläche
A1 an, die kleiner ist als die Druckbeaufschlagungsfläche A2,
mit welcher der jeweils andere zweite Druckraum 6, 8 an
den entsprechenden Zylinderkolben 3, 4 angrenzt.
Jeder Anschluss 46, 15 der Hydropumpe 14 ist
mit einem ersten Druckraum 7, 9 mit kleinerer
Druckbeaufschlagungsfläche
A1 und einem zweiten Druckraum 8, 6 mit größerer Druckbeaufschlagungsfläche A2 verbunden.
Durch diese kreuzweise Verschaltung wird erreicht, dass das von den
Zylinderkolben 3 und 4 bei Verstellung in eine
der beiden Verstellrichtungen einerseits verdrängte Volumen und andererseits
nachgesaugte Volumen gleich groß ist.
Dadurch wird ein Betrieb im geschlossenen Kreislauf ermöglicht,
da somit das an der Hydropumpe 14 beispielsweise am Anschluss 46 geförderte Volumen
dem Volumen entspricht, dass die Hydropumpe an dem anderen Anschluss 15 nachsaugt
und umgekehrt.
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Eine
Speisepumpe 17 wird ebenfalls über die Antriebswelle 16 mit
der Antriebsmaschine angetrieben. Bei der Speisepumpe 17 handelt
es sich um eine im Ein-Quadranten-Betrieb arbeitende Hydropumpe, deren
niederdruckseitiger Anschluss 18 über eine Hydraulikleitung 90 unter
Zwischenschaltung einer Filtereinrichtung 91 mit einem
Hydrauliktank 92 verbunden ist.
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Der
hochdruckseitige Anschluss 19 der Speisepumpe 17 ist
bezüglich
einer Druckbegrenzung mit einem Druckbegrenzungsventil 23 über eine
Hydraulikleitung 20 verbunden. Der eine der beiden Steueranschlüsse des
Druckbegrenzungsventils 23 ist mit der Hydraulikleitung 20 verbunden.
Am anderen Steuereingang des Druckbegrenzungsventils 23 kann über eine
Feder 24 ein bestimmter oberer Druckgrenzwert eingestellt
werden. Übersteigt
der Druck in der Hydraulikleitung 20 den durch die Feder 24 eingestellten
oberen Druckgrenzwert, so öffnet das
Druckbegrenzungsventil 23 und verbindet die Hydraulikleitung 20 mit
dem Hydrauliktank 25. Der Druck in der Hydraulikleitung 20 vermindert
sich daraufhin so weit, bis sich in der Hydraulikleitung 20 ein dem
oberen Druckgrenzwert entsprechender Druck einstellt und das Druckbegrenzungsventil 23 wieder in
den gesperrten Zustand übergeht.
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Der
hochdruckseitige Anschluss 19 der Speisepumpe 17 ist über die
Hydraulikleitung 20 mit einem ersten Rückschlagventil 21 und
einem zweiten Rückschlagventil 22 verbunden.
Das Rückschlagventil 21 ist
mit seinem zweiten Anschluss mit der Hydraulikleitung 12 verbunden,
während das
Rückschlagventil 22 mit
seinem zweiten Anschluss mit der Hydraulikleitung 13 verbunden
ist. Sinkt der Druck in der ersten hydraulischen Lastleitung 12 unter
das in der Hydraulikleitung 20 über das Druckbegrenzungsventil 23 festgelegte
Druckniveau, so öffnet
das Rückschlagventil 21 und
passt den Druck in der ersten hydraulischen Lastleitung 12 an
den in der Hydraulikleitung 20 herrschenden Druck an. Ganz
analog öffnet
bei einem Druckabfall in der zweiten hydraulischen Lastleitung 13 unter
das in der Hydraulikleitung 20 herrschende Druckniveau
das Rückschlagventil 22 und
passt den Druck in der zweiten hydraulischen Lastleitung 13 an
den in der Hydraulikleitung 20 herrschenden Druck an.
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Parallel
zum Rückschlagventil 21 ist
ein Druckbegrenzungsventil 26 geschaltet. Dieses Druckbegrenzungsventil 26 vergleicht
den an einem seiner Steuereingänge
anliegenden Druckwert in der ersten hydraulischen Lastleitung 12 mit
dem am anderen Steuereingang über
eine Feder 27 eingestellten Drucksollwert und öffnet bei
einer Überschreitung des
Drucks in der ersten hydraulischen Lastleitung 12 über den
durch die Feder 27 eingestellten Drucksollwert. Der Druck
in der ersten hydraulischen Lastleitung 12 wird dabei über das
Druckbegrenzungsventil 26 in die Hydraulikleitung 20 solange
abgebaut, bis der Druck in der ersten hydraulischen Lastleitung 12 dem
durch die Feder 27 am Druckbegrenzungsventil 26 eingestellten
Drucksollwert entspricht und das Druckbegrenzungsventil 26 wieder
in den gesperrten Zustand übergeht.
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Analog
ist ein zweites Druckbegrenzungsventil 28 zum Rückschlagventil 22 parallel
geschaltet. Dieses vergleicht den in der zweiten hydraulischen Lastleitung 13 herrschenden
Druck, der an einem seiner Steuereingänge geführt ist, mit einem durch eine
Feder 29 an seinem anderen Steuereingang eingestellten
Drucksollwert und öffnet
bei Überschreitung
des Drucks in der zweiten hydraulischen Lastleitung 13 über den
durch die Feder 29 eingestellten Drucksollwert. Der Druck
in der zweiten hydraulischen Lastleitung 13 wird dabei über das Druckbegrenzungsventil 28 in
der Hydraulikleitung 20 solange abgebaut, bis der Druck
in der zweiten hydraulischen Lastleitung 13 dem durch die
Feder 29 eingestellten Drucksollwert entspricht und das
Druckbegrenzungsventil 28 wieder in den gesperrten Zustand übergeht.
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Die
Ansteuerung der verstellbaren ersten Hydropumpe 14 erfolgt über eine
Verstelleinrichtung 30, deren Verstellkolben 31 mit
der Schwenkscheibe (in 1 nicht dargestellt) der Hydropumpe 14 mechanisch
verbunden ist. Der Verstellkolben 31 teilt die Verstelleinrichtung 30 in
eine erste Stelldruckkammer 32 und in eine zweite Stelldruckkammer 33.
Die erste Stelldruckkammer 32 ist über eine Hydraulikleitung 34 mit
dem ersten Ausgang 65 eines Stellventils 35 verbunden,
das als 4/3-Wegeventil ausgelegt ist. Die zweite Stelldruckkammer 33 ist über eine
Hydraulikleitung 36 mit dem zweiten Ausgang 66 der
Stellventils 35 verbunden. Der erste Eingang 67 des
Stellventils 35 ist über
eine Hydraulikleitung 37 und die Hydraulikleitung 20 an
den hochdruckseitigen Anschluss 19 der Speisepumpe 17 angebunden.
Der zweite Eingang 68 ist über eine Hydraulikleitung 38 mit
einem Hydrauliktank 39 verbunden.
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Die
Ansteuerung der Stellventils 31 erfolgt über einen
ersten Steuereingang 40 und einen zweiten Steuereingang 40a,
die beide als elektrische Stellmagnete ausgeführt sind. Über eine elektrische Leitung 41 ist
der elektrische Stellmagnet des ersten Steuereingangs 40 einerseits
mit einem ersten Ausgang eines ersten Wandlers 42, der
die mechanische Auslenkung an einem als Lenkrad ausgelegten ersten
Lenkorgan 43 in ein dazu korrespondierendes elektrisches
Signal wandelt, und mit einem ersten Ausgang eines zweiten Wandlers 64,
der die mechanische Auslenkung an einem als Joystick (Handsteuereinrichtung)
ausgelegten zweiten Lenkorgan 44 in ein dazu korrespondierendes
elektrisches Signal wandelt, verbunden. Der elektrische Stellmagnet
des zweiten Steuereingangs 40a ist über eine elektrische Leitung 45 mit
einem zweiten Ausgang des Wandler 42 des als Lenkrad auslegten
ersten Lenkorgans 43 und mit einem zweiten Ausgang des
Wandlers 64 des als Joystick ausgelegten zweiten Lenkorgans 44 ebenfalls
verbunden.
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Für den Fall,
dass vom Fahrzeugführer
eine Linksdrehung der Fahrzeugräder
beabsichtigt wird, wird vom Fahrzeugführer am ersten Lenkorgan 43 eine
dazu korrespondierende Linksdrehung durchgeführt. Alternativ kann der Fahrzeugführer bei
der beabsichtigten Linksdrehung der Fahrzeugräder das zweite Lenkorgan 44 in
einer der Linksdrehung der Fahrzeugräder korrespondierenden Auslenkungsrichtung
verstellen. Eine gegenseitige Verriegelung des ersten und zweiten
Lenkorgans 43 und 44, die in 1 nicht
dargestellt ist, sorgt dafür,
dass vom Fahrzeugführer
beide Lenkorgane nicht gleichzeitig benutzt werden können.
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Diese
der Drehung der Fahrzeugräder
entsprechende Auslenkung eines der beiden Lenkorgane wird über die
jeweiligen Wandler 42 und 64 in ein elektrisches
Signal transformiert, das über
die elektrische Leitung 41 dem elektrischen Stellmagnet
am ersten Steuereingang 40 des Stellventils 35 zugeführt wird.
Der elektrische Stellmagnet am ersten Steuereingang 40 führt zu einer
Auslenkung des Stellventils 35, so dass die erste Stelldruckkammer 32 der
Verstelleinrichtung 30 über
die Hydraulikleitung 34, 37 und 20 mit
dem hochdruckseitigen Anschluss 19 der Speisepumpe 17 und
die zweite Stelldruckkammer 33 der Verstelleinrichtung 30 über die Hydraulikleitung 36 und 38 mit
dem Hydrauliktank 39 verbunden ist. Der Verstellkolben 31 der
Verstelleinrichtung 30 wird daraufhin in Richtung eines
höheren Stelldrucks
am ersten Anschluss 46 der verstellbaren ersten Hydropumpe 14 verstellt.
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Dieser
höhere
Stelldruck am ersten Anschluss 46 der verstellbaren ersten
Hydropumpe 14 wird über
die erste hydraulische Lastleitung 12 der kolbenstangenseitigen
Stelldruckkammer 9 des zweiten Lenkzylinders 2 zugeführt und
führt zu
einer Verschiebung des Stellkolbens 4 in Richtung der kolbenseitigen
Stelldruckkammer 8. Der höhere Stelldruck in der ersten
hydraulischen Lastleitung 12 wird über die Hydraulikleitung 10 der
kolbenseitigen Stelldruckkammer 6 des ersten Lenkzylinders 1 zugeführt, so
dass der Stellkolben 3 in Richtung der kolbenstangenseitigen
Stelldruckkammer 7 verschoben wird. Sowohl die Auslenkung
des Stellkolbens 3 des ersten Lenkzylinders 1 als
auch die Auslenkung des Stellkolbens 4 des zweiten Lenkzylinders 2 führen zu einer
Linksdrehung der Fahrzeugräder
bzw. Knicklenkung.
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Bei
einer vom Fahrzeugführer
beabsichtigten Rechtsdrehung der Fahrzeugräder wird das erste Lenkorgan 43 in
eine dazu korrespondierende Rechtsdrehung bzw. alternativ das zweite
Lenkorgan 44 in eine zur Rechtsdrehung der Fahrzeugräder korrespondierenden
Auslenkungsrichtung geführt,
so dass über
die jeweiligen Wandler 42 und 64 ein elektrisches
Signal erzeugt wird, das über
die elektrische Leitung 45 dem elektrischen Stellmagnet
am zweiten Steuereingang 40a des Stellventils 35 zugeführt wird. Das
Stellventil 35 wird durch den elektrischen Stellmagneten
am zweiten Steuereingang 40a derart ausgelenkt, dass die
erste Stelldruckkammer 32 der Verstelleinrichtung 30 über die
Hydraulikleitung 34 und 38 mit dem Hydrauliktank 39 und
die zweite Stelldruckkammer 33 der Verstelleinrichtung 30 über die Hydraulikleitung 36, 37 und 20 mit
dem hochdruckseitigen Anschluss 19 der Speisepumpe 17 verbunden
ist. Der Verstellkolben 31 der Verstelleinrichtung 30 wird
in Richtung eines höheren
Stelldrucks am zweiten Anschluss 15 der verstellbaren ersten
Hydropumpe 14 verstellt.
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Dieser
höhere
Stelldruck am zweiten Anschluss 15 der verstellbaren ersten
Hydropumpe 14 wird über
die zweite hydraulische Lastleitung 13 in die kolbenseitige
Stelldruckkammer 8 des zweiten Lenkzylinders 2 geführt und
führt dort
zu einer Auslenkung der Stellkolbens 4 in Richtung der
kolbenstangenseitigen Stelldruckkammer 9. Der höhere Stelldruck
in der zweiten hydraulischen Lastleitung 13 wird über die
Hydraulikleitung 11 der kolbenstangenseitigen Stelldruckkammer 7 des
ersten Lenkzylinders 1 zugeführt und führt dort zu einer Auslenkung des
Stellkolbens 3 in Richtung der kolbenseitigen Stelldruckkammer 6.
Die Auslenkung des Stellkolbens 3 des ersten Lenkzylinders 1 wie
auch die des Stellkolbens 4 des zweiten Lenkzylinders 2 führen zu einer
Rechtsdrehung der Fahrzeugräder.
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Um
ein Entweichen des Hydraulikfluids aus den Stelldruckkammern 6 bis 9 des
ersten und zweiten Lenkzylinders 1 und 2 bei Ausfall
der verstellbaren ersten Hydropumpe 14 und damit eine unerwünschte Verschiebung
des Lenkwinkel bzw. der Lenkrichtung der Fahrzeugräder während der
Fahrt zu vermeiden, ist in der ersten hydraulischen Lastleitung 12 ein
schaltbares Rückschlagventil 47 und
in der zweiten hydraulischen Lastleitung 13 ein weiteres
schaltbares Rückschlagventil 48 zwischengeschaltet. Über eine
Hydraulikleitung 49 ist der Öffner des Rückschlagventils 47 mit
dem lenkzylinderseitigen Anschluss des Rückschlagventils 48 in
der zweiten hydraulischen Lastleitung 13 verbunden. Ganz analog
ist der Öffner
des Rückschlagventils 48 über die
Hydraulikleitung 50 mit dem lenkzylinderseitigen Anschluss
des Rückschlagventils 47 in
der ersten hydraulischen Lastleitung 12 verbunden. Damit
ist gewährleistet,
dass beide Rückschlagventile 47 und 48 in
der ersten und zweiten hydraulischen Lastleitung 12 und 13 gleichzeitig
geöffnet
sind und somit die über
die erste oder zweite hydraulische Lastleitung 12 oder 13 den
Lenkzylindern zugeführte
Hydraulikfluidmenge in der jeweils komplementären zweiten oder ersten hydraulischen
Lastleitung 13 oder 12 im Rahmen des geschlossenen
Kreislaufes der verstellbaren ersten Hydropumpe 14 wieder
zurückgeführt werden
kann.
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Im
Gegensatz zur ersten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen hydraulischen
Lenksystems 100 in 1, in der
eine elektrische Ansteuerung des Stellventils 35 realisiert
ist, ist in 2 eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen hydraulischen
Lenksystems 100 mit einer hydraulischen Ansteuerung des
Stellventils 35 dargestellt. Der Einheitlichkeit wegen
werden in 2 für gleiche Komponenten zu 1 identische
Bezugszeichen verwendet.
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Anstelle
der elektrischen Stellmagnete weist der erste Steuereingang 40 und
der zweite Steuereingang 40a jeweils eine Stelldruckkammer
zur hydraulische Ansteuerung des Stellventils 35 auf. Die Stelldruckkammer
des ersten Steuereingangs 40 wird über die Hydraulikleitung 41 entweder
vom Druck am ersten Anschluss 51 der verstellbaren zweiten
Hydropumpe 52 oder vom Druck am ersten Ausgang 53 des
Vorsteuergerätes 54 versorgt.
Ganz analog wird die Stelldruckkammer des zweiten Steuereingangs 40a über die
Hydraulikleitung 45 vom Druck am zweiten Anschluss 55 der
verstellbaren zweiten Hydropumpe 52 oder vom Druck am zweiten Ausgang 56 des
Vorsteuergerätes 54 versorgt.
Der am ersten und zweiten Anschluss 51 und 55 der
verstellbaren zweiten Hydropumpe 52 anstehende Stelldruck
kann über
eine Verstelleinrichtung (in 2 nicht
dargestellt) durch entsprechende Drehung eines mit der Verstelleinrichtung
mechanisch verbundenen und als Lenkrad ausgelegten ersten Lenkorgans 43 eingestellt
werden.
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Der
erste Eingang 57 des Vorsteuergeräts 54 ist über eine
Hydraulikleitung 58 an den hochdruckseitigen Anschluss 19 der
Speisepumpe 17 angeschlossen. Der zweite Eingang 59 des
Vorsteuergeräts 54 ist über eine
Hydraulikleitung 60 mit einem Hydrauliktank 61 verbunden. Über die
beiden Druckminderventile 62 und 63, deren beide
Eingänge
jeweils mit dem ersten und zweiten Eingang 57 und 59 des
Vorsteuergeräts 54 verbunden
sind, kann über eine
Auslenkung des als Joystick ausgelegten zweiten Lenkorgans 44 der
am ersten und zweiten Ausgang 53 und 56 anstehende
Stelldruck eingestellt werden. Hierzu wird die mechanische Auslenkung des
zweiten Lenkorgans 44 an einen der beiden Steuereingänge der
beiden Druckminderventile 62 und 63 geführt. Im
Verhältnis
der Druckdifferenz zwischen dem durch die Auslenkung des zweiten
Lenkorgans 44 an einem der beiden Steuereingänge des Druckminderventils 62 hervorgerufenen
Steuerdrucks und dem an den anderen Steuereingang des Druckminderventils 62 geführten Stelldrucks
am ersten Ausgang 53 des Vorsteuergeräts 54 wird durch das
Druckminderventil 62 ein Verhältnisdruck zwischen den am
ersten und zweiten Eingang 57 und 59 des Vorsteuergeräts 54 anliegenden
Drücken
an den ersten Ausgang 53 des Vorsteuergeräts 54 durchgeschaltet.
Analog wird im Verhältnis
der Druckdifferenz zwischen den durch die Auslenkung des zweiten Lenkorgans 44 an
einem der beiden Steuereingänge des
Druckminderventils 63 hervorgerufenen Steuerdrucks und
dem an den anderen Steuereingang des Druckminderventils 63 geführten Stelldrucks
am zweiten Ausgang 56 des Vorsteuergeräts 54 durch das Druckminderventil 62 ein
Verhältnisdruck
zwischen den am ersten und zweiten Eingang 57 und 59 des
Vorsteuergeräts 54 anliegenden
Drücken
an den zweiten Ausgang 56 des Vorsteuergeräts 54 durchgeschaltet.
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Über die
bei der Beschreibung der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydraulischen
Lenksystems 100 bereits erwähnte gegenseitige Verriegelung
(auch in 2 nicht dargestellt) des ersten
und zweiten Lenkorgans 43 und 44 kann erreicht
werden, dass der Fahrzeugführer
alternativ nur eines der beiden Lenkorgane 43 und 44 benutzt.
Damit ist gewährleistet,
dass in den beiden Hydraulikleitungen 41 und 45 jeweils
nur ein Stelldruckpaar der verstellbaren zweiten Hydropumpe 52 oder
des Vorsteuergeräts 54 auftritt.
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Die
Funktionsweise der Verstellung der verstellbaren ersten Hydropumpe 14 über die
Verstelleinrichtung 30, welche vom Stellventil 35 angesteuert wird,
und die Funktionsweise der Lenkzylinderanordnung in der zweiten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen hydraulischen
Lenksystems 100 entspricht der Funktionsweise der entsprechenden Komponenten
in der ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen hydraulischen
Lenksystems 100, so dass auf eine wiederholte Beschreibung
dieser Funktionsweise an dieser Stelle verzichtet wird.