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Notversorgung für die Servolenkung eines Kraftfahr-
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zeuges Die Erfindung betrifft eine Notversorgllng für die hydraulische
Servolenkung eines über Hydrogetriebe angetriebenen Kraftfahrzeuges, und zwar für
alle diejenigen Fälle, bei denen die über eine übliche Speisepumpe erfolgende Beaufschlagung
und Einspeisung des hydraulischen Kreises der Servolenkung ausfällt.
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Moderne Kraftfahrzeuge verfügen in der Regel über Notversorgungen
für ihre Servolenkung, die entweder als über den Fahrantrieb angetriebene Pumpe,
als elektrisch von der
Fahrzeugbatterie oder der Lichtmaschine angetriebene
Pumpe oder auch als Hydrospeicher ausgeführt sein können. Alle die bekannten Ausführungen
weisen spezifische Nachteile auf.
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Eine mechanisch vom Fahrantrieb angetriebene Hydropumpe als Notaggregat
erfordert einen relativ hohen konstruktiven Aufwand, wobei hier der betriebstechnische
Nachteil einer direkten Abhängigkeit der Pumpenleistung vom Betrieb des Fa,.--zeuges
vorliegt. Die Verwendung einer elektrisch angetriebenen Pumpe setzt eine betriebsbereite,
d. h. eine voll aufgeladene, Batterie voraus, was insbesondere bei längeren Standzeiten
eines Fahrzeuges nicht immer der Fall ist.
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Hydrospeicher schließlich haben den Nachteil einer nur geringen Speicherfähigkeit
und stellen aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen für derartige Aggregate
einen erheblichen Kostenfaktor dar. Allen bekannten Notversorgungen ist ferner ihr
vergleichsweise komplizierter Aufbau und ihre aufwendige Steuerung gemeinsam, so
daß ihre Wartung und Instandhaltung häufig vernachlässigt wird, da sie als Notaggregate
ja nur selten in Betrieb gesetzt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Notversorgung-für die Servolenkung
eines über Hydrogetriebe angetriebenen Kraftfahrzeuges von hoher Betriebs zuverlässigkeit
und einfachem konstruktiven Aufbau zu schaffen.
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Die vorstehend angeführten Nachteile werden bei einer Notversorgung
für eine Servolenkung von über Hydrogetriebe angetriebenen Kraftfahrzeugen dadurch
überwunden, daß im Notfall, d. h. bei Ausfall der normalen Speisepumpe, die Servolenkung
an das Druckölsystem des Hydrogetriebes über ein selbsttätig einschaltendes Ventil
angeschlossen wird.
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Dieses Schaltventil ist mit seiner Einströmseite über eine Druckleitung
und zwei Rückschlagventile an die jeweils Druck führende Arbeitsleitung des Hydrogetriebes
sowie mit seiner
Abströmseite über eine Zweigleitung an die Förderleitung
der Servopumpe stromab eines Rückschlagventils angeschlossen.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt in ihrem außerordentlich
geringen Aufwand, der durch die Kopplung zweier funktionsnotweniger Aggregate, nämlich
des Hydrogetriebes mit der Servolenkung im Notfall, begründet wird.
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Es sind keinerlei gesonderte Antriebsaggregate notwendig, die das
Druckmittel für die Servolenkung bei Ausfall deren Speisepumpe liefern. Eine außerordentlich
hohe Betriebssicherheit für die Notversorgung ist dadurch gewährleistet, daß die
beiden für das Fahrzeug funktionsnotwendigen Aggregate, nämlich das Hydrogetriebe
ebenso wie die Servolenkung, mit hoher Sorgfalt gewartet und inspiziert werden.
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Darüber hinaus besteht ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen
Notversorgung in ihrer praktisch zeitlich unbegrenzten Funktionsfähigkeit, da sie
keine gesonderten Energiequellen, wie Batteriestrom oder Speicherkapazitäten, benötigt.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 das Schaltbild einer ersten
Ausführung einer Notversorgung für eine Servolenkung; Fig. 2 ein schematisches Schaltbild
einer anderen Ausführung der Notversorgung für die Servolenkung, Fig. 2a das Schaltventil
in einer anderen Schaltstellung bei der Ausführung nach Fig. 2;
Fig.
3 eine dritte Ausführung der Notversorgung gemäß der Erfindung für ein Kraftfahrzeug
mit Hydrogetriebe im offenen Schaltkreis.
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Die Ausführung nach Fig. 1 besteht aus einem Hydrogetriebe 1, einem
Schaltventil 2 und aus dem hydraulischen Kreis einer Servolenkung 3. Das Hydrogetriebe
1 weist eine von einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine angetriebene Verstellpumpe
4 und einen Hydromotor 5 auf, der durch mechanische Übertragungsglieder die Räder
6 antreibt. Die Verstellpumpe 4 und der Hydromotor 5 sind über Druckleitungen 7,
8 zu einem geschlossenen Kreis miteinander verbunden, in den eine Speisepumpe 9
aus einem Speisekreis 10 über zwei Rückschlagventile 11, 11' einspeist. An den Speisekreis
10 sind ggf. ein Hydrospeicher 13 sowie ein Druckbegrenzungsventil 12 angeschlossen,
das einen konstanten Fülldruck im Hydrokreis aufrechterhält. Das Schaltventil 2
ist über eine-Druckleitung 15 und zwei Rückschlagventile 14, 14' mit den Arbeitsleitungen
7, 8 des Hydrogetriebes 1 sowie andererseits über eine Zweigleitung 19' mit der
Förderleitung 19 einer Speisepumpe 16 für die Servolenkung 3 stromab eines Rückschlagventils
20 verbunden.
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Die Servolenkung 3 besteht aus der motorgetriebenen Speisepumpe 16,
die über eine Saugleitung 17 mit einem Tank 18 und über die Förderleitung 19 mit
Rückschlagventil 20 mit einem Wegeventil 21 verbunden ist. Das Wegeventil 21 ist
über Leitungen 22, 23 mit einem Lenkzylinder 24 verbunden, der über den Lenkmechanismus
25, bestehend aus einem doppelarmigen Hebel 25', auf das gelenkte Rad 25" einwirkt.
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Eine mit dem Lenkrad 28 gekoppelte Dosierpumpe 27 ist über Steuerleitungen
29, 30 mit den Betätigungs- bzw. Steuerdruckräumen
31, 32 des Wegeventils
21 und mit einem Betätigungsraum 33 des Schaltventils 2 verbunden. Der Betätigungsraum
34 an der gegenüberliegenden Seite des Schaltventils 2 weist eine Druckfeder 38
auf und ist über eine Signalleitung 36 mit der Förderleitung 19 zwischen der Speisepumpe
16 und dem Rückschlagventil 20 verbunden. Die hydraulische Servolenkung 3 kann noch
weitere Steuerelemente, wie z. B. Rückschlagventile, Druckbegrenzungsventile und/oder
Strombegrenzungsventile aufweisen.
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Im Normalbetrieb wird die Servolenkung 3 mit dem von der Speisepumpe
16 zum Wegeventil 21 geförderten Drucköl gespeist. Das Wegeventil 21 steuert das
Drucköl gemäß den Lenkbefehlen des Lenkrads 28 über die Dosierpumpe 27.
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Gleichzeitig ist auch das Hydrogetriebe 1 als Antriebs- und Bremseinheit
des Kraftfahrzeuges in Betrieb, wobei die Fahrtgeschwindigkeit durch Verstellen
des Schlupfvolumens der Verstellpumpe 4 gesteuert wird. Je nach Antriebs- oder Bremsbetrieb
des Kraftfahrzeuges wirkt die Arbeitsleitung 7 oder 8 als Druckölzuführung zu dem
Hydromotor. Wesentlich für den Betrieb der erfindungsgeänen EDtversorgung ist es,
daß der Druck in einer der Arbeitsleitungen 7, 8 des Hydrogetriebes 1 über dem zur
Versorgung der Servolenkung notwendigen Druckwert liegt.
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Bei einem Versagen der Speisepumpe 16 sinkt der Druck in der Förderleitung
18 vor dem Rückschlagventil 20. Diese Drucksenkung ergibt einen Druckimpuls, der
über die Signalleitung 36 dem Betätigungsraum 33 des Schaltventils 2 zugeführt wird
und dessen Entriegelung bewirkt. Der Betrieb der Dosierpumpe 27 führt zu einem Druckanstieg
in einer der Steuerleitungen 29, 30 und verursacht eine entsprechende Verstellung
des Wegeventils 21 und des Schaltventils 2 gegen die
Kraft der Druckfeder
38 aus der Schaltstellung 0 in die Schaltstellung I. Dadurch wird die Druckleitung
15 über die Zweigleitung 19' mit der Förderleitung 19 stromab des Rückschlaqventils
20 durchgeschaltet. Eine Teilmenge an Drucköl aus einer der Arbeitsleitungen 7 oder
8, in welcher ein höherer Druck anliegt, wird über das jeweilige Rückschlagventil
14 oder 14' und die Druckleitung 15, das Schaltventil 2, die Zweigleitung 19', die
Förderleitung 19 der Servolenkung 3 eingespeist und vom Wegeventil 21 - wie im Normalbetrieb
- zum Stellzylinder 24 der Servolenkung 3 geführt. Die Strömungsverbindung zwischen
dem Elydrogetriebe 1 und der Servolenkung 3 liegt nur während eines Verdrehens des
Lenkrades 28 und damit des Ansprechens der Dosierpumpe 27 an. Sobald die Drehbewegung
am Lenkrad 28 aufhört, stellt die Druckfeder 38 das Schaltventil 2 in die Ausgangsstellung
0 zurück, in welcher die Verbindung des Hydrogetriebes 1 mit der Servolenkung 3
unterbrochen ist. Auf diese Weise wird im Notfall, d. h. also bei Ausfall der Speisepumpe
16, der hydraulische Kreis der Servolenkung mit Drucköl von ausreichend hohem Druck
beaufschlagt.
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Wenn die relativ kurzfristige Verbindung des Hydrogetriebes 1 mit
der Servolenkung 3 über das Schaltventil 2 ein unerwiinschtes Absinken des Druckes
im Hydrokreis bzw.
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in der Speiseleitung 10 hervorrufen sollte, dann kann entweder ein
Hydrospeicher 13 von entsprechend großem Speichervolumen vorgesehen werden oder
das aus dem Wegeventil 21 der Servolenkung 3 rücklaufende Drucköl wird nicht direkt
in den Tank 18, sondern in die Speiseleitung 10 des Hydrogetriebes 1 eingespeist.
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Eine derartige alternative Ausführung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt,
die sich gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 durch eine geänderte Ausbildung und
Anordnung
des Schaltventils 2' unterscheidet. Dieses Schaltventil
2' ist nicht allein zwischen der Druckleitung 15 des Hydrogetriebes 1 und der Förderleitung
19, sondern darüber hinaus noch zwischen der Tankleitung 26, 26' der Servolenkung
3 und der Speiseleitung 10 des Hydrogetriebes 1 eingeschaltet. Bei normalem Betrieb
der Servolenkung 3 befindet sich das Schaltventil 2' in der Schaltstellung 0, in
welcher es die Druckleitung 15 sperrt und die beiden Teile 26, 26' der Tankleitung
durchschaltet. Beim Versagen der Speisepumpe 16 fällt der Druck in der Zweigleitung
19' und in der Signalleitung 36, was eine Entriegelung des Schaltventils 2 zur Folge
hat. Jede folgende Verdrehung des Lenkrades 28 und damit die Betätigung der Dosierpumpe
27 verstellt das Schaltventil 2 in die Schaltstellung I, in der die Druckleitung
15 mit der Förderleitung 19 und die Tankleitung 26 hinter dem Wegeventil 21 mit
der Speiseleitung 10 des Hydrogetriebes verbunden sind. Damit wird erreicht, daß
annähernd die gleiche Flüssigkeitsmenge, die über die Druckleitung 15 dem hydraulischen
Kreis des Hydrogetriebes 1 entnommen wird und welche die Lenkung des Fahrzeuges
ermöglicht, über die Tankleitung 26, 26' in die Speiseleitung 10 des Hydrogetriebes
1 zurückgeführt wird.
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Damit kann es in der Speiseleitung auch nicht zu einem kurzfristigen
Absinken des Speisedruckes unter die gewünschte Grenze kommen.
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Es ist auch möglich, das Schaltventil 2, 2' gemäß Fig. 2a auszubilden
und zwischen die Leitungen des Hydrogetriebes und der Servolenkung in der dargestellten
Weise einzuschalten. Der Unterschied gegenüber der Ausführung nach Fig. 2 liegt
darin, daß der Betätigungsraum 33 des Schaltventils eine Druckfeder 38' aufweist
und nicht über die Steuerleitungen 29, 30 mit der Dosierpumpe 27 verbunden ist.
Damit wirkt auf dieses Schaltventil 2, 2' im Betätigungsraum 34
der
in der Förderleitung 19 herrschende Druck und in dem in Fig. 2a rechten Raum 33
lediglich die Kraft der Feder 38'.
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Bei Normalbetrieb der Speisepumpe 16 befindet sich das Schaltventil
2, 2' in der Ausgangsstellung 0. Bei Versagen der Speisepumpe 16 sinkt der Druck
in der Förderleitung 19 und in der Signalleitung 36, so daß die Druckfeder 38' den
Ventilstößel des Schaltventils 2' in die Stellung I verschiebt. Damit ist die Versorgung
der Servolenkung 3 mit Druckflüssigkeit aus dem flydrogetriebe 1 gesichert. In diesem
Fall ist es zweckmäßig, in die Druckleitung 15 ein Zweiwege-Strombegrenzungsventil
41 einzuschalten, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.
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Die erfindungsgemäße Notversorgung z. B. gemäß Fig. 2 ist auch für
hydraulische Servolenkungen geeignet, bei denen das Wegeventil 21 nicht über die
Dosierpumpe 27, sondern direkt mechanisch vom Lenkrad 28 gesteuert wird.
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Die Notversorgung gemäß Fig. 3 ist für ein Hydrogetriebe 1' mit offenem
hydraulischen Kreis ausgelegt. Die Verstellpumpe 4 ist über die Saugleitung 39 mit
dem Tank 18 und über die Arbeitsleitung 8 mit dem Hydromotor 5 verbunden, welcher
über die Arbeitsleitung 7' ebenfalls an den Tank 18 angeschlossen ist. In der Arbeitsleitung
7' ist ein ausgesteuertes Sperrventil 40 angeordnet, das entsprechend dem Druck
in der Arbeitsleitung 8 gesteuert wird. Dieses Sperrventil 40 reguliert den Rücklauf
vom Hydromotor 5 bei seiner Belastung mit negativen Momenten, die z. B. im Bremsbetrieb
des Fahrzeuges auf Gefällestrecken auftreten. Es ist zweckmäßig, in die Druckleitung
15 ein Zweiwege-Strombegrenzungsventil 41 einzuschalten, das die Größe der Durchflußmenge
aus dem Hydrogetriebe 1' in den hydraulischen Kreis der Servolenkung 3 während der
Notlenkung begrenzt. Im übrigen entspricht die Betriebsweise der Ausführung nach
Fig. 3 derjenigen nach Fig.1.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungen beschränkt
und kann bei unterschiedlich ausgebildeten Servolenkungen für Fahrzeuge mit unterschiedlich
ausgebildeten hydrostatischen Antrieben eingesetzt werden.
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Durch die Einschaltung eines Druckminderventils in die zur Servolenkung
führende. Druckleitung kann die Funktion der Notversorgung geändert und verbessert
werden. Dies gilt auch durch Vorsehen des Zweiwege-Strombegrenzungsventils, das
den in die Servolenkung einströmenden Flüssigkeitsdurchfluß begrenzt, wobei dieses
Ventil 41 entweder stromauf oder stromab des Schaltventils 2 in die Druckleitung
15 bzw. die Zweigleitung 19' eingeschaltet werden kann.
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