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Dokumentenidentifikation DE4133006A1 30.07.1992
Titel Hinterradlenkung
Anmelder Mannesmann Rexroth GmbH, 8770 Lohr, DE
Vertreter Wagner, K., Dipl.-Ing.; Geyer, U., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 04.10.1991
DE-Aktenzeichen 4133006
Offenlegungstag 30.07.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.07.1992
IPC-Hauptklasse B62D 5/10
IPC-Nebenklasse B62D 5/30   B62D 5/08   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf eine kostengünstige Hinterradlenkung, die einen Differentialzylinder verwendet, und zwar insbesondere zusammen mit einem 3-Wegeventil. Vorzugsweise ist ein Redundanzwegaufnehmer in Verbindung mit einem Klemmventil in der einen Zuleitung des Differentialzylinders vorgesehen. Ein Klemmventil ist dabei vorgesteuert und es prüft gleichzeitig Druck- und Stromausfall.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hinterradlenkung mit einem ein Lenkgestänge betätigenden hydraulischen Stellzylinder, der über eine durch eine Steuerelektronik betriebene Stellhydraulik betätigbar ist.

Hinterradlenkungen der eingangs genannten Art sind in großer Anzahl bekannt. Insbesondere ist es bereits bekannt, zur Betätigung eines Stellzylinders in der Form eines Gleichgangzylinders ein 4/3-Proportional-Wegeventil zu verwenden. Im Gleichgangzylinder selbst ist eine Klemmvorrichtung vorgesehen, die durch in der Stellhydraulik vorhandene hydraulische Mittel lösbar ist. Diese bekannte Hinterradlenkung benötigt verhältnismäßig viele in ihrem Aufbau nicht immer einfache Komponenten, was zu verhältnismäßig hohen Kosten führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hinterradlenkung, insbesondere gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, derart auszubilden, daß die Kosten minimiert werden. Weiterhin soll durch die Erfindung ein außerordentlich betriebssicherer und wartungsfreier Betrieb möglich sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Hinterradlenkung der eingangs genannten Art vor, daß in der Stellhydraulik bei Auftreten eines Störfalls (Ausfall der Pumpe und/oder der Steuerelektronik) ein automatisches Festklemmen des Stellzylinders in seiner jeweiligen Stellung bewirkt wird.

Vorzugsweise sieht die Erfindung eine Hinterradlenkung vor, bei der der Stellzylinder als Differentialzylinder ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Stellhydraulik weist vorzugsweise ein auf die eine Zylinderkammer geschaltetes Lenkventil auf, und ferner ein mit der anderen Zylinderkammer verbundenes Sperrventil, vorzugsweise in der Form eines Rückschlagventils. Das Lenkventil ist vorzugsweise mittels einer Klemmventilanordnung mit dem Tank verbunden. Die Anordnung aus Sperrventil und Klemmventilanordnung kann als Klemmventilsystem bezeichnet werden.

Vorzugsweise verwendet die Erfindung zusammen mit dem Differentialzylinder eine Proportionalventil, und zwar vorzugsweise ein 3/3-Proportional-Wegeventil. Durch die Klemmventilanordnung wird gleichzeitig eine Prüfung auf Druck und elektrischen Stromausfall durchgeführt, so daß bei einem derartigen Ausfall die Betriebssicherheit des Fahrzeugs nicht beeinflußt wird. Es erfolgt vielmehr ein automatisches Festklemmen des Differentialkolbens in seiner jeweiligen Stellung durch das Druckmittel.

Vorzugsweise ist ferner ein Redundanzwegaufnehmer vorgesehen.

Erfindungsgemäß kann durch die Verwendung eines Differentialzylinders vorzugweise zusammen mit einem 3/3-Proportional-Wegeventil nur eine Klemmventilanordnung vorgesehen werden, und zwar in einer Zuleitung zu der einen Zylinderkammer des Differentialzylinders. Dadurch wird ein einfacher Aufbau der Hinterradlenkung sichergestellt. Die Klemmventilanordnung ist vorzugsweise eine vorgesteuerte Klemmventilanordnung und weist insbesondere nur ein einziges Klemmventil mit einem zugehörigen Vorsteuerventil auf.

Die Erfindung hat sich weiterhin zum Ziel gesetzt, die Hinterradlenkung auch bei großen Temperaturänderungen in einfacher Weise hinsichtlich der Betriebssicherheit zu verbessern. Erfindungsgemäß wird vorzugsweise ein einziges Absperrelement vorgesehen, welches sowohl eine Druckbegrenzungs- als auch ein Blockierfunktion ausübt. Ferner wird zur Vermeidung von Problemen infolge eines Ansaugeffekts der Zylinderkammern, die unterschiedliche Flächenverhältnisse vorsehen, eine logische UND-Funktion in der erfindungsgemäßen Hinterradlenkung vorgesehen. Dabei ist es möglich, auch einen Drucksensor zu verwenden.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Hinterradlenkung gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Hinterradlenkung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 4 ein Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer Hinterradlenkung im Klemmzustand;

Fig. 5 das dritte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 in seinem Normalbetriebszustand;

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Hinterradlenkung gemäß Fig. 3;

Fig. 7 eine Stirnansicht (in Fig. 6 von links) der Hinterradlenkung;

Fig. 8 Längsschnitte durch zwei wesentliche Komponenten der erfindungsgemäßen Hinterradlenkung im Klemmzustand gemäß Fig. 4, wobei im oberen Teil ein Längsschnitt durch ein Lenkventil und im unteren Teil ein Längsschnitt durch eine Klemmventilanordnung der Steuerhydraulik gemäß Fig. 4 dargestellt ist;

Fig. 9 Längsschnitte wie in Fig. 8, wobei aber hier der Normalbetriebszustand gemäß Fig. 5 veranschaulicht ist.

Fig. 10 ein Schaltbild ähnlich Fig. 4 wobei aber hier ein viertes Ausführungsbeispiel dargestellt ist;

Fig. 11 eine Schaltung ähnlich Fig. 10, wobei aber hier ein fünftes Ausführungsbeispiel dargestellt ist; und

Fig. 12 ein Schaltbild, ähnlich dem der Fig. 4, 10 und 11, wobei aber hier ein sechstes Ausführungsbeispiel dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer bekannten Hinterradlenkung 11, die einen Gleichgangzylinder 12 (Stellzylinder) sowie eine Stellhydraulik 13 aufweist.

Der Stellzylinder 12 umfaßt einen Kolben 14, an dem beidseitig Kolbenstangen 15, 16 befestigt sind. An der Kolbenstange 16 ist eine Klemmvorrichtung 17 angebracht, die durch ein 3/2-Wegeventil 18 lösbar ist.

Ein 4/3-Proportional-Wegeventil 19 kann durch elektrische Signale angesteuert werden, um über ein erstes 2/2-Wegeventil 20 die eine Zylinderkammer 22 oder über ein zweites 2/2-Wegeventil 21 die andere Zylinderkammer 23 mit Druckmittel zu beliefern, um so einen Lenkvorgang auszulösen.

Fig. 2 zeigt eine gemäß der Erfindung ausgebildete Hinterradlenkung 30 in schematischer Darstellung, und zwar einen Stellzylinder 31, sowie eine Stellhydraulik 32 aufweisend. Eine Steuerelektronik 33 hat mehrere Eingänge 34 bis 38 und liefert ein elektrisches Ausgangssignal 39 an die Stellhydraulik 32. Als Eingangsgrößen für die Steuerelektronik 33 kommen in bekannter Weise z. B. der Lenkraddrehwinkel, die Fahrtgeschwindigkeit usw. in Betracht. Ferner kann beispielsweise über Leitung 42 und Eingang 38 Information von der Hinterradlenkung 30 zur Steuerelektronik 33 rückgeführt werden. Es ist klar, daß das elektrische Ausgangssignal 39 nicht unbedingt ein einziges Signal sein muß, sondern unterschiedliche Informationen enthalten kann, je nach dem wie sie für die Stellhydraulik 32 erforderlich ist. So könnte beispielsweise das Ausgangssignal 39, wenn es die Ansteuerung der Stellhydraulik 13 gemäß Fig. 1 bewirken sollte, Ansteuersignale oder Ansteuerströme aufweisen, die zur Erregung der beiden Proportionalmagnete des Ventils 19 bzw. der Proportionalmagnete der Ventile 18, 20 und 21 dienen. Aus der folgenden Beschreibung wird sich ergeben, daß im Falle der vorliegenden Erfindung das Ausgangssignal 39 praktisch nur zwei individuelle Steuersignale enthalten muß, und zwar eines zur Ansteuerung eines Proportionalmagneten, der ein Lenkventil steuert, und eines zur Ansteuerung eines Schaltmagneten, der das Vorsteuerventil eines noch zu beschreibenden Klemmventils ansteuert.

In Fig. 2 wird veranschaulicht, daß die Stellhydraulik 32 das elektrische Signal 39 in ein hydraulisches Signal 40 umwandelt, welches dem Stellzylinder 31 zugeführt wird, der erfindungsgemäß als ein Differentialzvlinder 31 ausgebildet ist. Der Differentialzylinder 31 besitzt nur eine einzige Kolbenstange 44 die ein Lenkgestänge 43 oder dergleichen bewegt. Ferner ist der Kolbenstange 44 vorzugsweise ein Redundanzwegaufnehmer 41 zugeordnet, dessen Ausgangssignal auf der bereits erwähnten Leitung 42 der Steuerelektronik 33 zuführbar ist.

Zusätzlich kann bei notwendigem, beidseitigem Kolbenabgang aus dem Stellzylinder 31 eine zweite, dünnere Kolbenstange als die Kolbenstange 44 angebracht sein.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar basierend auf der Fig. 2. In Fig. 3 ist die Hinterradlenkung wiederum mit 30 bezeichnet, und es ist dargestellt, daß der Stellzylinder 31 durch einen mit 45 bezeichneten Kolben zwei Zylinderkammern 46 und 47 bildet. Die Zylinderkammer 46 besitzt einen Anschluß A, und die Zylinderkammer 47 besitzt einen Anschluß B. Die eine Zylinderkammer, beispielsweise die Zylinderkammer 46 ist über ihren Anschluß A über ein Sperrventil (Ventilmittel) 52 vorzugsweise in der Form eines Rückschlagventils mit der Pumpe P verbunden, und zwar über die gezeigen Leitungen 53 und 51. Die andere Zylinderkammer 47 des Stellzylinders 31 steht mit ihrem Anschluß B über ein Lenkventil 50 und eine Klemmventilanordnung 70 mit dem Tank T in Verbindung. Die den Anschluß B mit Lenkventil 50 verbindende Leitung ist mit 74 bezeichnet und die das Lenkventil 50 mit Klemmventilanordnung 70 verbindende Leitung ist mit 62 bezeichnet. Das Lenkventil 50 steht ferner über eine Leitung 69 mit der Pumpe P in Verbindung, und zwar vorzugsweise über das Rückschlagventil 52. Die Klemmventilanordnung 70 ist über eine Steuerleitung 55 mit der Pumpe P verbunden, und zwar gemäß Fig. 3 über Leitung 51. Die Anordnung aus Sperrventil 52 und Klemmventilanordnung 70 kann als Klemmventilsystem 76 bezeichnet werden.

Das erfindungsgemäße Lenkventil 50 ist derart ausgebildet, daß es je nach seiner Stellung die Zylinderkammer 47 über die Klemmventilanordnung 70 mit Tank verbindet und dabei die Leitung 69 sperrt, oder das Lenkventil 50 sperrt die Leitungen 74, 69 und 62, oder aber das Lenkventil 50 nimmt eine Stellung ein, in der die Leitung 62 gesperrt ist und die Leitung 69 mit der Leitung 74 und damit der Kammer 47 in Verbindung steht, während die Leitung 62 gesperrt ist. Diese verschiedenen Regelstellungen des Lenkventils 50 sind für das spezielle, in Fig. 4 gezeigte noch zu beschreibende Ausführungsbeispiel mit "c", "b" und "a" bezeichnet. Das Klemmventilsystem 76 und speziell die Klemmventilanordnung 70 sind so ausgelegt, daß sie bei Ausfall des Pumpendrucks oder der Steuerelektronik den Kolben 45 in seiner jeweiligen Stellung festklemmen, und zwar unabhängig vom Lenkventil 50, welches üblicherweise eine gewisse Leckage bzw. ein gewisses Regelsteueröl besitzt.

Anhand der Fig. 4 bis 9 sei nun ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, welches eine konkrete Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 ist. Fig. 4 zeigt die Hinterradlenkung 30 in einer bestimmten Regelstellung, und zwar sei beispielsweise angenommen, daß der Motor des Kraftfahrzeugs ausgeschaltet ist. Fig. 5 zeigt die Hinterradlenkung 30 gemäß Fig. 4 in einer Regelstellung, die bei eingeschaltetem Motor auftreten kann. Die Fig. 6 und 7 zeigen konkrete Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Hinterradlenkung gemäß Fig. 4. Schließlich zeigen die Fig. 8 und 9 konkrete Ausgestaltungen der Hinterradlenkung, und zwar entspricht die Fig. 8 der Regelstellung gemäß Fig. 4 und die Fig. 9 entspricht der Regelstellung gemäß Fig. 5.

Zunächst sei speziell auf Fig. 4 Bezug genommen und man erkennt, daß das Lenkventil 50 hier vorzugsweise in der Form eines 3/3-Proportional-Wegeventils 501 ausgebildet ist. Der Kürze wegen wird dieses Ventil einfach als Proportionalventil 501 bezeichnet. Es steht auf der einen Seite unter dem Einfluß eines Proportionalsteuermagneten 72 und auf der entgegengesetzten Seite unter dem Einfluß einer Feder 77, die das Ventil dann, wenn der Proportional-Steuermagnet 72 nicht erregt ist in die in Fig. 4 gezeigte mit "c" bezeichnete Schaltstellung drückt, während die beiden anderen Schaltstellungen "a" und "b" bei Erregung des Proportionalsteuermagneten 72 eingenommen werden können. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß auch ein Porportionalventil 501 verwendet werden könnte, welches beidseitig unter dem Einfluß eines Porportional- Steuermagneten steht.

Das Proportionalventil 501 besitzt drei Anschlüsse, die mit 85, 86 und 87 bezeichnet sind. Der Anschluß 87 steht über die Leitung 74 mit dem Anschluß B des Stellzylinders 31 in Verbindung und der Anschluß 85 steht über Leitung 69 über einen Verbindungspunkt 68 mit der Leitung 53 und damit dem Anschluß A in Verbindung. Der Anschluß 86 steht über die Leitung 62 mit der Klemmventilanordnung (Sicherheitsventil) 70 in Verbindung.

Die Klemmventilanordnung 70 besteht aus einem Klemmventil 61, vorzugsweise in der Form eines entsperrbaren Rückschlagventils, und ferner aus einem Vorsteuerventil (Stellelement) für das Klemmventil 61, wobei das Vorsteuerventil vorzugsweise in der Form eines 2/2-Wegevorsteuerventil 65 ausgebildet ist. Die Klemmventilanordnung 70 insgesammt hat folgende Anschlüsse: einen Anschluß 122, einen Steueranschluß 123 und einen Tankanschluß T. Der Steueranschluß 123 steht über die Steuerleitung 55 mit der Leitung 51 unter Bildung eines Verbindungspunktes 54 in Verbindung.

Das Klemmventil 61 ist zum einen mit dem Anschluß 122 verbunden und besitzt einen Anschluß 124, der über Leitung 63 mit einem Verbindungspunkt 79 in Verbindung steht, der seinerseits mit dem Tankanschluß T verbunden ist.

Das Klemmventil 61 kann durch sein Vorsteuerventil 65 von einer Schließstellung in eine Öffnungstellung umgeschaltet werden. Der Steueranschluß 123 der Klemmventilanordnung 70 ist über eine Drossel 56, eine Leitung 57 mit einem Verbindungspunkt 58 verbunden, von dem aus eine Leitung 60 zum Klemmventil 61 geht und eine Leitung 59 zu einem Verbindungspunkt 73 läuft, von dem aus eine Leitung 71 zum einen Anschluß des Vorsteuerventils 65 führt, während eine Leitung 64 einen Steuerdruck anlegt. Ein mit 125 bezeichneter Anschluß des Vorsteuerventils 65 liegt über eine Leitung 78 am Verbindungspunkt 79. Das Vorsteuerventil 65 wird durch einen Schaltmagneten 67 betätigt, der das Vorsteuerventil 65 in die Schaltstellung a bringen kann. In der Schaltstellung b ist Leitung 71 mit Leitung 78 verbunden, während in Schaltstellung a ein Sitzelement 66 zwischen Leitung 71 und Leitung 78 liegt.

Fig. 5 zeigt Vorsteuerventil 65 in seiner geschlossenen Schaltstellung a und somit die durch Klemmventil 61 gebildete Hauptstufe in offenem Zustand.

Die Fig. 6 und 7 veranschaulichen die kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Hinterradlenkung 30, und zwar ist in diesen beiden Figuren mit 80 das Gehäuse des Differentialzylinders und mit 90 das Gehäuse der Stellhydraulik bezeichnet, wobei diese beiden Gehäuse Auflageflächen 99 und 98 bilden, über die die notwendigen Verbindungen hinweglaufen. Vorzugsweise besitzen das Proportionalventil 501 und das Klemmventil 70 ein gemeinsames Gehäuse, an dem der Proportionalmagnet 72 und der Schaltmagnet 67 angebracht sind.

Fig. 8 und 9 zeigen im einzelnen den Aufbau des Proportionalventils 501 und der Klemmventilanordnung 70 bei der Hinterradlenkung gemäß Fig. 4 und 5. Im Gehäuse 90 verläuft eine mit einem Stößel 88 des Proportionalmagneten 72 ausgerichtete Längsbohrung 81, in der ein Patronengehäuse 82 unter Verwendung nicht gezeigter Dichtungen eingesetzt ist. Im Patronengehäuse 82 verläuft eine koaxial zur Längsbohrung 81 angeordnete Längsbohrung 83, in der ein Kolben 84 hin und her bewegbar eingesetzt ist. Die sich an einem Deckel 89 abstützende Feder 77 drückt den Kolben 84 bei nicht erregtem Magneten 72 in die in Fig. 8 gezeigte Stellung.Im Gehäuse 90 sind Ventilanschlüsse 85, 86 und 87 vorgesehen, die in der dargestellten Weise verbunden sind. Die Anschlüsse 85, 86, 87 stehen jeweils mit Ringnuten im Patronengehäuse 82 in Verbindung, und die Ringnuten stehen ihrerseits über Radialbohrungen mit den entsprechenden zwischen Stegen 91, 92 und 93 gebildeten Räumen in Verbindung. Lediglich für den Anschluß 85 ist die Ringnut mit 96 und eine der Radialbohrungen mit 97 bezeichnet. Der Mittelsteg 92 bildet zwei Steuerkanten 94 und 95, die mit den entsprechenden Steuerkanten des Patronengehäuses 82 zur Realisierung der Ventilfunktion zusammenarbeiten.

In Fig. 8 ist das Proportionalventil 501 in seiner Stellung c (vgl. Fig. 4) dargestellt, d. h. der Proportionalmagnet 72 ist nicht erregt. In Fig. 9 ist dagegen ähnlich wie in Fig. 5 der Fall dargestellt, wo der Proportionalmagnet 72 teilerregt ist, so daß der Kolben 84 um die Hubgröße h2 bewegt ist. Bei maximaler Erregung würde der Kolben 84 noch die Hubgröße h1 durchlaufen und so die Schaltstellung A erreichen. Der Gesamthub ist somit h1 plus h2. Normalerweise ist h1 gleich h2 gleich Regelposition.

Im unteren Teil der Fig. 8 und 9 ist das Vorsteuerventil 65 in seiner Schaltstellung b dargestellt. Im Gehäuse 90 ist eine abgestufte Längsbohrung 100 ausgebildet, die mehrere radial verlaufenden Verbindungskanäle besitzt, welche in den Anschlüssen 122, 123, 124 und 125 enden. In der Längsbohrung 100 sitzt ein Patronengehäuse 101 abgedichtet unter Verwendung von nicht gezeigten Dichtungen. Im Patronengehäuse 101 ist eine unterschiedliche Durchmesser aufweisende Längsbohrung 102 vorgesehen, welche Bohrungsabschnitte 103 und 104 bildet. Der Bohrungsabschnitt 104 hat einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Bohrungsabschnitt 103, so daß eine Sitzkante 105 gebildet wird für den im Bohrungsabschnitt 103 hin und her beweglich angeordneten Kolben 112, und ferner wird dadurch eine zusätzliche Druckbegrenzungsfunktion gegen die Magnetkraft erreicht. An den Bohrungsabschnitt 104 schließt sich wiederum ein einen größeren Durchmesser aufweisender einen Kolbenraum 118 bildender Bohrungsabschnitt 106 an, in dem ein weiterer Kolben 116 hin und her bewegbar angeordnet ist. Der Kolben 116 besitzt einen Kolbensteg 117, angeordnet im Bohrungsabschnitt 106, und einen Kolbenkopf 119 mit einer Kegelfläche, die mit einer Sitzkante 108 zusammenwirkt, die zwischen dem Kolbenabschnitt 106 und einem einen größeren Durchmesser aufweisenden Bohrungsabschnitt 107 gebildet ist. Der Kopf 119 ist im wesentlichen in dem einen Federraum 126 bildenden Bohrungsabschnitt 107 untergebracht und eine Feder 120 drückt die Kegelfläche des Kopfes 119 gegen die Sitzkante 108. Die Feder 120 stützt sich dabei an einer Federauflage 121 ab. Magnet 67 besitzt einen zur Betätigung des Kolbens 112 dienenden Stößel 112. Der Kolbensteg 117 ist vorzugsweise am Umfang mit einem zusätzlichen Dichtelement versehen, damit Raum 118 und Kanal (Anschluß) 122 druckmäßig getrennt sind. Das Dichtelement kann ein O-Ring sein.

Im Patronengehäuse 101 sind ähnlich wie beim Patronengehäuse 82 des Lenkventils 501 Umfangsnuten vorgesehen, die mit Radialbohrungen in Verbindung stehen, so daß der Anschluß 125 mit dem links von der Steuerkante 105 gebildeten Raum in Verbindung steht, daß der Anschluß 123 über Drossel 56 mit dem links vom Kolbensteg 117 gebildeten Kolbenraum 118 in Verbindung steht, daß der Anschluß 122 mit dem zwischen Kolbensteg 117 und Kolbenkopf 119 gebildeten Raum in Verbindung steht, und daß der Federraum 126 mit dem Anschluß 124 in Verbindung steht. Die Verbindungsleitungen in den Fig. 8 und 9 wurden entsprechend den Verbindungsleitungen gemäß Fig. 4 und 5 bezeichnet, und auch die Kolben 91, 112 und 116 befinden sich in den Schaltstellungen gemäß den Fig. 4 und 5 (allerdings ist in Fig. 5 das Klemmventil 61 nicht in seiner Öffnungsstellung gezeigt).

Es sei zunächst der Fall betrachtet, wo die Hinterradlenkung 30 in Betrieb ist, d. h. der Motor des Fahrzeugs läuft, die Pumpe P läuft ebenfalls und die Steuerelektronik arbeitet. Dieser Betriebszustand (praktisch die Regelstellung der Hinterradlenkung) ist in den Fig. 5 und 9 dargestellt. Der Schaltmagnet 67 ist erregt und hält das Vorsteuerventil 65 geschlossen (Stellung a). Der sich dadurch im Kolbenraum 118 aufbauende Druck hält das Klemmventil 61 entgegen der Kraft der Feder 120 geöffnet. Der Kolben 84 kann zur Durchführung der gewünschten Lenkvorgänge durch den Proportionalmagneten 72 bzw. Feder 77 entweder etwas nach rechts oder etwas nach links verschoben werden. Wird der Kolben 84 etwas nach links verschoben, so bewirkt dies eine Bewegung des Kolbens 14 des Stellzylinders 31 nach rechts, und zwar wird die Zylinderkammer 47 über das offene Klemmventil 61 mit Tank verbunden, damit Druckmedium ausgeschoben werden kann, da nun zusätzliches Druckmedium in Zylinderkammer 46 gelangt.

Wird umgekehrt der Kolben 84 nach rechts verschoben, so wird eine Linksbewegung des Kolbens 14 bewirkt. Druckmedium kann über Leitung 69 über Anschluß 87 und Leitung 74 zur Zylinderkammer 47 gelangen und schiebt eine entsprechende Menge von Druckmedium aus der Zylinderkammer 46 heraus, was aufgrund der Ausbildung des Steuerzylinders 31 als Differentialzylinder möglich ist.

Das Klemmventil 61 gelangt in seinen Schließ- oder Klemmzustand gemäß Fig. 4 und 8 augenblicklich dann, wenn kein Druck mehr auf Leitung 55 vorhanden ist, oder die Stromversorgung ausfällt. Darüber hinaus kann noch die Pumpe mit einem Druckschalter ausgestattet sein, der dann ein Signal an die Steuerelektronik liefert, wenn kein Druck mehr vorhanden ist. Aufgrund dieses Signales kann dann auch die Steuerelektronik abgeschaltet werden, so daß eine Erregung des Proportionalmagneten 72 und des Schaltmagneten 67 beendet wird. Zusätzlich kann noch eine Memory-Feder (Schwach) auf Stellelement 65 in Öffnungsrichtung wirken.

Sobald ein Störzustand eintritt, schließt somit das Klemmventil 61 und das Rückschlagventil 52 schließt aufgrund des in der Zylinderkammer 46 vorhandenen Drucks, so daß der Kolben 14 in seiner jeweiligen Stellung festgeklemmt wird.

Wo sich der Kolben 14 im Falle eines Druckausfalls oder eines Stromausfalls auch immer befinden mag, wird ein Volumenaustausch am Differentialzylinder 31 verhindert, und zwar durch das Klemmventil 61 und das Vorsteuerventil 65 und die Vordüse 56, sowie das Rückschlagventil 52.

Wenn eine Pumpe P mit konstantem Förderstrom verwendet wird, so muß natürlich nicht erforderliches Druckmedium oder Strömungsmittel abgespritzt werden, was durch ein nicht gezeigtes, parallel zur Pumpe geschaltetes Druckbegrenzungsventil erreicht wird.

Das Lenkventil 50 kann auch durch zwei 2/2-Proportional-Wegeventile realisiert werden.

Zur Verbesserung der Funktion des dritten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 5, 8, und 9 sei anhand von Fig. 10 ein viertes und anhand von Fig. 11 ein fünftes Ausführungsbeispiel beschrieben.

Wird bei der dargestellten "Low-cost Hinterradlenkung" der Strom oder der Druck abgeschaltet, so ist das Volumen (in 47 und 46) über Rückschlagventil 52 und 61 gekammert. Bei etwa einsetzender Temperaturveränderung, insbesondere Erhöhung, wird der Druck in den Kammern 46, 47 proportional zur Temperatur ansteigen, und zwar soweit, bis es eventuell zum Platzen von Teilen kommt.

Um hier Abhilfe zu schaffen, sehen die Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 10 und 11 eine Verbesserung vor.

In Fig. 10 ist das Ventil 61 als Ventil 610 modifiziert dargestellt. Das Ventil 610 ist nicht nur ein Rückschlagventil, sondern es wirkt auch als Druckbegrenzungsventil, was entsperrbar ist, und zwar über den Vorsteuerdruck vom Ventil 65 über Leitung 60. Im übrigen sei auf die Erläuterung zu Fig. 4-9 verwiesen.

In der Ausführungsform des fünften Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 11 ist mit einem Anschluß 68 eine Leitung 207 verbunden, die zu einem Blockierventil 210 führt, welches zum anderen mit Leitung 60 und über eine Leitung 208 mit Tank T verbunden ist. Ein Kolben 200 des Blockierventils 210 wird im Ruhezustand durch eine Feder 203 gegen einen Sitz 204 gedrückt.

Bei Stromausfall von Ventil 65 oder Absinken des Druckes wird in der Leitung 60 kein Druckabfall vorhanden sein. Dies bewirkt, daß die Feder 203 den Kolben 200 gegen eine Fläche 206 auf den Sitz 204 schiebt. Nunmehr ist der Öldurchtritt über die Leitung 207 zu Leitung 208 blockiert (Sperrfunktion oder hydraulische Klemmung). Tritt das System wieder in Funktion, d. h. wird Strom auf das Ventil 65 gegeben, oder aber ist der Versorgungsdruck wieder da, so ist Druck in Leitung 60 vorhanden und über die Ringfläche 206 kann entsperrt werden. Dabei ist wichtig, daß die Fläche 206 größer ist als die Fläche 205 (Sitzfläche). Der wesentliche Vorteil dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß dieses Blockierventil 210 gleichzeitig nicht nur stromlos schließt, sondern gleichzeitig auch intern wieder eine Druckbegrenzungsfunktion hat, daß nämlich, wenn die Temperatur in der Kammer 47 oder 46 steigt, der Druck dort zunimmt und sich über die Radialspalte des Ventils 50 auf die Leitung 69 und 210 auswirkt, wobei die Leitung 69 über das Rückschlagventil 52 abgedichtet ist und der Druck sich über Leitung 207 gegen Kolben 200 und Feder 202 zum Tank hin entspannnen kann. Erfindungsgemäß wird also von einem einzigem Absperrelement eine Druckbegrenzungs- und Blockierfunktion vorgesehen.

Anhand der Fig. 12 sei ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, welches eine Abwandlung der vorhergehenden Ausführungsbeispiele ist, so daß insofern weitgehend auf die Beschreibungen der vorrausgegangenen Ausführungsbeispiele bezuggenommen wird.

Im einzelnen liegt an der Kammer 46 über eine Leitung 53 ein entsperrbares Rückschlagventil 300, welches ferner mit dem Knotenpunkt 68 in Verbindung steht. Zu dem steht das Rückschlagventil 300 über eine Steuerleitung 301 mit Knotenpunkt 68 in Verbindung, der seinerseits am Ausgang des Vorstufenventils 365 liegt. Das Vorstufenventil wird wie bereits kurz erwähnt, einmal durch den Druck auf Leitung 318 bei 307 angesteuert und zum anderen erfolgt die Ansteuerung elektrisch durch ein Sicherheitssignal auf Leitung 319, welches von einer Elektronik 320 kommt, die abhängig von einem IST-Signal ferner ein Soll-Signal an eine Leitung 312 zur Ansteuerung des Lenkventils 50 liefert. Das Vorstufenventil 365 ist vorzugsweise als ein 2/2-Schaltventil ausgebildet.

Während der Knotenpunkt 68 über Leitung 69 mit dem Anschluß 85 des Lenkventils 50 in Verbindung steht, steht der Anschluß 86des Lenkventils 50 über Leitung 62 mit einem weiteren entsperrbaren Rückschlagventil 310 in Verbindung. Das Rückschlagventil 310 steht ferner über Steuerleitung 302 mit dem bereits erwähnten Knotenpunkt 58 in Verbindung und über eine Leitung 320 mit dem Tank T.


Anspruch[de]
  1. 1. Hinterradlenkung mit einem Lenkventil zur Ansteuerung eines ein Lenkgestänge betätigenden Zylinders, dadurch gekennzeichnet,

    daß der Stellzylinder ein Differentialstellzylinder (31) ist und,

    daß ein Klemmventilsystem (76, Fig. 3) derart vorgesehen ist, daß bei Betriebsstörungen ein automatisches Festklemmen des Diffentialzylinders in seiner jeweiligen Stellung erfolgt.
  2. 2. Hinterradlenkung mit einem ein Lenkgestänge betätigenden hydraulischen Stellzylinder, der über eine durch eine Steuerelektronik betriebene Stellhydraulik betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stellhydraulik (32) bei auftreten eines Störfalls (Ausfall der Pumpe und/oder der Steuerelektronik) ein automatisches Festklemmen des Stellzylinders in seiner jeweiligen Stellung bewirkt wird.
  3. 3. Hinterradlenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder ein Differentialzylinder ist.
  4. 4. Hinterradlenkung gekennzeichnet durch:

    einen Differentialzylinder (31) mit Anschlüssen A, B zur Zu- bzw. Abfuhr von Druckmedium von einer Pumpe bzw. zu einem Tank,

    ein Rückschlagventil (52) mit einer die Pumpe mit einem der Anschlüsse A, B verbindenden Leitung (51, 53) und

    ein Lenkventil (50) verbunden mit dem anderen der Anschlüsse (A, B), sowie mit der Pumpe bzw. dem Tank.
  5. 5. Hinterradlenkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkventil über eine Klemmventilanordnung (70) mit dem Tank (T) verbunden ist.
  6. 6. Hinterradlenkung gekennzeichnet durch:

    einen Differentialzylinder (31),

    ein 3/3-Proportional-Wegeventil geschaltet auf eine Zylinderkammer (47) des Differentialzylinders (31), sowie

    eine auf eine Tankleitung geschaltete Klemmventilanordnung (70) derart, daß bei Ausfall der Pumpe und/oder des Steuersignals ein automatisches Festklemmen des Differentialkolbens (45) in seiner jeweiligen Stellung über ein zusätzliches Rückschlagventil (52) erfolgt.
  7. 7. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkventil (50) ein 3/3-Proportional-Wegeventil ist.
  8. 8. Hinterradlenkung nach einem oder mehrern der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkventil durch zwei 2/2-Proportional-Wegeventile gebildet ist.
  9. 9. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das 3/3-Proportional-Wegeventil mit einem Proportionalmagneten, der gegen eine Feder wirkt angesteuert wird.
  10. 10. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das 3/3-Proportional-Wegeventil durch zwei Proportionalmagneten angesteuert wird.
  11. 11. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen dem Lenkventil (50) und dem Tank (T) vorgesehene Klemmsystem eine Klemmventilanordnung (70) aufweist, die ein vorgesteuertes Klemmventil (61) umfaßt, welches auch eine Druckbegrenzungsfunktion aufweist.
  12. 12. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmventilanordnung (70) ein steuerbares Rückschlagventil (61) aufweist, und zwar zusammen mit einem parallel geschalteten Vorsteuerventil (65).
  13. 13. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über die Klemmventilanordnung (70) automatisch Druck- und Stromausfall kontrolliert wird und mit den gleichen Mitteln der Tankabfluß abgesperrt wird, wobei ein Volumenaustausch am Stellzylinder verhindert ist.
  14. 14. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialzylinder (45) zwei Zylinderkammern (46, 47) aufweist, von denen der eine direkt über eine Druckleitung (51, 53), vorzugsweise mit dazwischen angeordnetem Sicherheitsventil, insbesondere einem Rückschlagventil (52) verbunden ist, während der andere Kolbenraum (47) über das Lenkventil (50) mit der Druckleitung (53) vorzugsweise an einem Punkt nach dem Rückschlagventil (52) verbunden ist.
  15. 15. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkventil (50) mit einem Anschluß über eine Klemmventilanordnung (70) mit Tank T verbunden ist.
  16. 16. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmventilanordnung (70) einen Anschluß (123) zur Verbindung mit der Druckmittelquelle P aufweist, wobei das Druckmittel über eine Drossel (56) zum einem dem Klemmventil (61) und zum anderen einem Vorsteuerventil (65), welches parallel zum Klemmventil (61) angeordnet ist, zugeführt wird.
  17. 17. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Redundanzweggeber (41) vorgesehen ist, der mit der Steuerelektronik in Verbindung steht.
  18. 18. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilsystem zwischen Pumpenanschluß P und Tankanschluß T einerseits und dem Lenkventil (50) und dem Stellzylinder (31) andererseits derart vorgesehen ist, daß bei Auftreten eines Störfalls ein automatisches Festklemmen des Stellzylinders in seiner jeweiligen Stellung bewirkt wird.
  19. 19. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilsystem eine Klemmventilanordnung (70) aufweist, die die Verbindung der einen Zylinderkammer (47) mit dem Tankanschluß T verhindern kann, und daß ferner das Ventilsystem Ventilmittel (52) aufweist, die eine Strömung von Druckmedium von Zylinderkammer (46) zum Pumpenanschluß P verhindern.
  20. 20. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmittel (52) in der den Pumpenanschluß P mit der Kammer (46) verbindenden Leitung vorgesehen sind.
  21. 21. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmwirkung des Ventilsystems (Ventilmittel 61/52) so erfolgt, daß ein Volumenaustausch zwischen Zylinderkammer (47) und Zylinderkammer (46) im Störfall (Klemmfall) nicht mehr möglich ist.
  22. 22. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterradlenkung im Störfall dort verharrt, wo ein Fehler aufgetreten ist und damit außer Funktion gesetzt wird.
  23. 23. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmventilanordnung in einem Patronengehäuse (101) in Längsachsenrichtung hintereinanderliegend angeordnet ein Klemmventil (61) und ein Vorsteuerventil (65) aufweist.
  24. 24. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmventilanordnung (70) ein magnetbetätigtes Vorsteuerventil (65) aufweist, welches in einem Gehäuse (90) ausgebildet ist, und zwar benachbart zu einer Außenfläche des Gehäuses derart, daß ein Schaltmagnet (67) am Gehäuse zur Betätigung des Vorsteuerventils (65) anbringbar ist, und wobei das Vorsteuerventil (65) einen durch den Schaltmagneten (67) betätigten Kolben (112) aufweist, welcher eine Druckmittelverbindung zu einem Steuerraum des benachbart angeordneten Klemmventils (61) herstellt, wobei dieser Steuerraum durch einen Kolben (116) des Klemmventils (61) begrenzt ist, und wobei ferner der Kolben (116) einen kegelförmigen Kopf besitzt, der mit einer Sitzkante (108) eines im Gehäuse (90) sitzenden Patronengehäuses zusammenarbeitet, um bei Überwindung einer durch eine Feder (120) an dem Kopf (119) angelegten Vorspannung eine Strömungsmittelverbindung zu öffnen.
  25. 25. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß das Proportionalventil (50) auf der einen Seite durch einen Proportionalmagneten (71) und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine Feder (77) beaufschlagt ist.
  26. 26. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil durch zwei gegeneinander wirkende Proportionalmagnete und Federn beaufschlagt ist.
  27. 27. Hinterradlenkung, gekennzeichnet durch einen Differentialzylinder (31), ein 3/3-Proportionalwegeventil geschaltet auf eine Zylinderkammer (50) sowie ein Sicherheitsventil (50) in der Form einer Klemmventilanordnung (70) auf die Tankleitung geschaltet derart, daß bei Ausfall der Pumpe und/oder des Steuersignals (Stromes) ein automatisches Festklemmen des Differentialkolbens (45) in seiner jeweiligen Stellung über ein zusätzliches Rückschlagventil (52) durch das Druckmittel erfolgt.
  28. 28. Hinterradlenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein entsperrbares Rückschlagventil (610) zwischen dem Lenkventil (50) vorgesehen ist.
  29. 29. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blockierventil (210) zwischen Lenkventil und Tank vorgesehen ist.
  30. 30. Hinterradlenkung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockierventil gleichzeitig auch eine Druckbegrenzungsfunktion vorsieht und nicht nur stromlos schließt, sondern intern die Begrenzungsfunktion vorsieht.
  31. 31. Hinterradlenkung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein entsperrbares Rückschlagventil (300) über eine Leitung (53) mit Kammer (46) in Verbindung steht und an den Knotenpunkt (68) angeschlossen ist, wobei eine Ansteuerung über eine Leitung (301) erfolgt, die mit der Ansteuerleitung (302) eines weiteren entsperrbaren Rückschlagventils (310) verbunden ist, welches das Wegventil (50) mit Tank (T) verbindet.






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