PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10351482A1 09.06.2005
Titel Blockiervorrichtung für eine hydraulische Fahrzeug-Hinterachslenkung
Anmelder ZF Lenksysteme GmbH, 73527 Schwäbisch Gmünd, DE
Erfinder Kogel, Walter, 73453 Abtsgmünd, DE;
Braun, Andreas, 73529 Schwäbisch Gmünd, DE;
Stocker, Jürgen, 73479 Ellwangen, DE
DE-Anmeldedatum 04.11.2003
DE-Aktenzeichen 10351482
Offenlegungstag 09.06.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.06.2005
IPC-Hauptklasse B62D 7/14
IPC-Nebenklasse B62D 5/30   
Zusammenfassung Größere Fahrzeuge verfügen häufig über eine hydraulische, insbesondere hydrostatische, Hinterachslenkung, die in Abhängigkeit von der Vorderachslenkung gesteuert oder auch geregelt wird. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten soll die Hinterachslenkung die Neutralstellung, d. h. die Stellung für Geradeausfahrt, einnehmen, wozu sie üblicherweise abgeschaltet oder mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch blockiert wird.
Es wird hier eine Blockiervorrichtung (200) vorgeschlagen, die ein mit dem Rücklauf (RL) des hydraulischen Arbeitskreises (100) verbundenes Blockierventil (270) und einen daran angeschlossenen Blockierzylinder (240) enthält, der eine Blockierkolbenanordnung (250) aufnimmt, die über eine mechanische Verbindung (160) zumindest wirkverbunden mit dem Arbeitskolben (150) ist, und dass das Blockierventil (270) schaltbar ist und eine hydraulische Verbindung (160) zwischen dem Rücklauf (RL) des Arbeitskreises (100) und dem Blockierzylinder (240) in eine Strömungsrichtung so sperrt, dass aus dem Blockierzylinder (240) kein Hydraulikmittel in den Rücklauf (RL) fließen kann, wodurch die Blockierkolbenanordnung (250) auf die Verschiebung des Arbeitskolbens (150) beschränkend einwirkt, so dass der Arbeitskolben (150) nur noch in Richtung zu der Neutralposition (N) hin verschiebbar ist. Demnach wird bei Bedarf der Arbeitskolben und somit auch die Hinterachslenkung in Richtung Geradeausfahrt zentriert und anschließend in der Neutralposition arretiert. Beide Funktionen werden ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Blockiervorrichtung für eine hydraulische Fahrzeug-Hinterachslenkung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine damit ausgestattete Hinterachslenkung nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs.

Größere Fahrzeug, insbesondere Nutzkraftwagen, verfügen neben einer Vorderachslenkung noch über eine zusätzlich angeordnete Hinterachslenkung, die üblicherweise als hydraulische, insbesondere als hydrostatische. Lenkung ausgebildet ist und die in Abhängigkeit von der Vorderachslenkung gesteuert oder auch geregelt wird. Dadurch wird u.a. eine höhere Manövrierfähigkeit des Fahrzeuges erzielt. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten jedoch ist es sinnvoll und aus Sicherheitgründen sogar erforderlich, dass die Hinterachslenkung möglichst nicht wirkt, sondern die Neutralstellung, d.h. die Stellung für Geradeausfahrt, einnimmt. Üblicherweise wird dazu die Hinterachslenkung abgeschaltet oder blockiert durch mechanische, pneumatische, hydraulische oder sonstige Blockiervorrichtungen.

Aus der DE 36 15 740 C2 ist eine Mehrachslenkanlage für ein Fahrzeug bekannt, die eine Vorderachslenkung und eine Hinterachslenkung umfasst. Wie dort etwa aus der 1 hervorgeht und in der Spalte 2, Zeile 59 ff. beschrieben ist, besteht die Hinterachslenkung aus einem hydraulischen Arbeitskreis, der ein Steuerventil (15) und einen daran angeschlossenen Arbeitszylinder (12) enthält, in dem ein Arbeitskolben (13) verschiebbar aus einer Neutralposition heraus angeordnet ist und eine erste Lenkachse 1 bewegt. Zusätzlich zu dem Arbeitszylinder (12) ist ein zweiter Arbeitszylinder (16) in Reihe geschaltet, dessen Arbeitskolben (42) eine zweite Lenkachse bewegt. Außerdem ist dort eine Blockiervorrichtung mit einem Blockierzylinder (3) vorgesehen, der über eine Druckspeicher (18) mit Druckluft versorgt wird und der eine hydropneumatische Blockierung der Lenkmechanik bewirkt, bei der zumindest die Verschiebung des zweiten Arbeitskolbens (42) zumindest zeitweise verhindert wird. Wie sich aus der dortigen 2 ergibt, ist zusätzlich zu dieser hydropneumatischen Blockierung noch eine mechanische Blockierung vorgesehen, bei der ein Haltering (20) in einer Aussparung (24) ruht, so dass die Lenkmechanik mechanisch arretiert. Dies geschieht vor allem bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten (s. dort Spalte 1, Zeile 16 ff.), um sicherzustellen; dass die Hinterachse auf Neutralposition, d.h. auf Geradeausfahrt, festgehalten wird. Um in die Neutralposition zu gelangen, wird dort vorgeschlagen, eine elektronische Schaltung (s. 3 und Spalte 4, Zeile 16 ff.) vorzusehen, mit deren Hilfe der Fahrer über einen Wahlschalter (31) die Blockierung aktivieren kann. Sobald die Neutralstellung (Geradeausfahrtstellung) bei hoher Fahrgeschwindigkeit überschritten wird, greift die Blockierung automatisch ein.

Diese bekannte Blockiervorrichtung bewirkt zwar eine automatische Arretierung der Hinterachse auf Geradeausfahrt. Jedoch wird dort noch der Eingriff des Fahrers benötigt, um die Blockiervorrichtung zu aktivieren. Außerdem erfordert das dort beschrieben Zusammenspiel von hydropneumatischer Blockierung und mechanischer Blockierung eine recht umfangreiche und gut aufeinander abgestimmte Konstruktion.

Blockiervorrichtung vorzuschlagen, bei der die zu blockierende Hinterachse sich selbst auf Neutralposition (Geradeausfahrt) zentriert.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Blockiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Fahrzeug-Hinterachslenkung mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs.

Demnach wird vorgeschlagen, dass die Blockiereinrichtung ein mit dem Rücklauf des hydraulischen Arbeitskreises verbundenes Blockierventil und einen daran angeschlossenen Blockierzylinder enthält, der eine Blockierkolbenanordnung aufnimmt, die über eine mechanische Verbindung zumindest wirkverbunden mit dem Arbeitskolben ist, und dass das Blockierventil schaltbar ist und eine hydraulische Verbindung zwischen dem Rücklauf des Arbeitskreises und dem Blockierzylinder in eine Strömungsrichtung so sperrt, dass aus dem Blockierzylinder kein Hydraulikmittel in den Rücklauf fließen kann, wodurch die Blockierkolbenanordnung auf die Verschiebung des Arbeitskolbens beschränkend einwirkt, so dass der Arbeitskolben nur noch in Richtung zu der Neutralposition hin verschiebbar ist.

Demnach wird eine aktivierbare Blockiereinrichtung vorgeschlagen, die bei Bedarf den Arbeitskolben und somit auch die Hinterachslenkung in Richtung Geradeausfahrt zentriert und anschließend in dieser Neutralposition arretiert. Beide Funktionen werden durch einen hydraulischen Blockierzylinder erreicht. Der Blockierzylinder könnte demnach auch als Zentier- und Blockierzylinder bezeichnet werden.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Demzufolge ist es vorteilhaft, wenn der Arbeitszylinder und der Blockierzylinder in einem Gehäuse angeordnet sind und dass die mechanische Verbindung eine Kolbenstange ist, die auf die Lenkmechanik wirkt und die den Arbeitskolben starr mit der Blockierkolbenanordnung verbindet. Das bedeutet eine einfache und kostensparende Konstruktion. Als teurere Alternative könnte jedoch der Blockierzylinder separat, räumlich abgesetzt vom Arbeitszylinder angeordnet werden.

Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Steuerung, insbesondere eine elektrische Steuerung, vorgesehen ist, die das Blockierventil in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit so schaltet, dass die hydraulische Verbindung zwischen dem Rücklauf des Arbeitskreises und dem Blockierzylinder in beide Strömungsrichtungen geöffnet ist, wenn die Fahrgeschwindigkeit einen vorgebbaren Wert unterschreitet. Die Zentrierung der Hinterachslenkung und die anschließende Sperre (Arretierung) erfolgt erst ab einer vorgebbaren Geschwindigkeit von z.B. 40 km/h. Unterhalb dieser Geschwindigkeitsgrenze ist die Blockiervorrichtung deaktiviert und es erfolgt kein beschränkender Eingriff auf die Hinterachslenkung.

Vorteilhafterweise ist die Blockierkolbenanordnung so aufgebaut, das sie einen mittels der mechanischen Verbindung, insbesondere mittels der Kolbenstange, bewegbaren Stoßkolben und zwei fliegende Scheiben enthält, die dichtend an der Innenwand des Blockierzylinders auf jeweils einer der beiden Seiten des Stoßkolbens anliegen, dass der Blockierzylinder an einer der Neutralposition entsprechenden Mittenposition mindestens einen Anschlag aufweist, an den die jeweilige fliegende Scheibe anschlägt, falls der Stoßkolben diese Scheibe nicht von der Mittenposition wegstößt. In diesem Zusammenhang ist es besonders von Vorteil, wenn der Rücklauf über ein Rückschlagventil mit einem Reservoir verbunden ist, und dass Rückschlagventil verhindert, dass der Druck im Rücklauf unter ein Mindestdruck fällt, und dass der Mindestdruck auf die im Blockierzylinder angeordneten fliegenden Scheiben wirkt und ausreicht, um jede der fliegenden Scheiben zur Mittenposition hin zu bewegen, falls der Stoßkolben die jeweilige Scheibe nicht von der Mittenposition wegstößt. Somit können viele Standardbauteile eingesetzt werden, was zu einer kostengünstigen und funktionssicheren Konstruktion führt.

Das gilt im besonderen Maße, wenn zudem auch noch das Blockierventil als ein über einen Schaltstrom schaltbares Zwei-Wege-Ventil ausgeführt ist; welches im bestromten Zustand in beide Strömungsrichtungen öffnet und im stromlosen Zustand die Strömungsrichtung vom Blockierzylinder zum Rücklauf sperrt.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn eine Hydraulikpumpe vorgesehen ist, die für den Arbeitskreis einen Arbeitsdruck erzeugt, dass ein erstes Sicherheitsventil vorgesehen ist, das eine Verbindung zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf des Arbeitskreises herstellt, sobald im Vorlauf der Arbeitsdruck einen vorgebbaren ersten Druckwert übersteigt, und wenn ein zweites Sicherheitsventil vorgesehen ist, das eine Verbindung zwischen dem Blockierzylinder und dem Rücklauf herstellt, sobald im Blockierkreis der Blockierdruck einen vorgebbaren zweiten Druckwert übersteigt.

Die Erfindung wird nun näher beschrieben anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand der beiliegenden Zeichnungen, die folgende schematische Darstellungen wieder geben:

1 zeigt den Aufbau der Hinterachslenkung umfassend einen Arbeitskreis und eine erfindungsgemäße Blockiereinrichtung; und

2 zeigt in drei Teilansichten a), b) und c) den Aufbau des Blockierzylinders in verschiedenen Auslenksituationen.

In der 1 ist zunächst der Aufbau einer nach der Erfindung ausgeführten Fahrzeug-Hinterachslenkung RASEC zu sehen. Die Hinterachslenkung besteht im wesentlichen aus einem hydraulischen Arbeitskreis 100 und aus einer Blockiervorrichtung 200. Zunächst erfolgt die Beschreibung der Funktionsweise des hydraulischen Arbeitskreises 100:

Der Arbeitskreis 100 umfasst einem Vorlauf VL und einem Rücklauf RL sowie einen darin eingegliederten Arbeitszylinder 140 Dieser wird über ein Steuerventil 130 angesteuert, damit ein im Arbeitszylinder befindlicher Arbeitskolben 150 ausgelenkt wird und eine Kolbenstange 160 bewegt, die wiederum die Auslenkung eines nicht dargestellten Lenkmechanismus bewirkt. Der im Arbeitskreis 100 sich. einstellende hydraulische Arbeitsdruck wird von einer Pumpe 110 geschaffen, die über ein Filter 120 das Hydraulikmittel in den Vorlauf VL einspeist. Das Steuerventil 130 ist als ein Proportionalventil ausgeführt, das die Verbindung von Vor- und Rücklauf mit dem Arbeitszylinder herstellt. In seiner Nullstellung bewirkt das Steuerventil einen Kurzschluß zwischen dem Vorlauf VL und dem Rücklauf RL, so dass der Arbeitszylinder 140 vom Arbeitskreis abgekoppelt ist, und somit keine Auslenkung des Arbeitskolbens 150 erfolgt.

In einer ersten Stellung bewirkt das Steuerventil 130 eine direkte Verbindung von Vorlauf VL mit der rechten Arbeitskammer 14R des Arbeitszylinders und eine direkte Verbindung von Rücklauf RL mit der linken Arbeitskammer 14L. Somit wird in der rechten Arbeitskammer 14R ein höherer Druck erzeugt als in der linken Arbeitskammer 14L, wodurch der Arbeitskolben 150 sich nach links verschiebt.

In der entgegen gesetzten zweiten Stellung des Steuerventils 130 werden die linke Arbeitskammer 14L mit dem Vorlauf VL und die rechte Arbeitskammer 14R mit dem Rücklauf RL verbunden. Das wiederum bewirkt einen höheren Druck in der linken Arbeitskammer 14L, so dass sich der Arbeitskolben 150 nach rechts bewegt.

Durch Umschaltung des Steuerventils 130 kann somit jede Arbeitskammer mit dem Vorlauf VL oder dem Rücklauf RL des Arbeitskreises 100 verbunden werden und somit eine Auslenkung der Kolbenstange 160 nach links oder rechts bewirkt werden. Nach diesem Grundprinzip arbeiten auch herkömmliche die hydraulische Hinterachslenkungen.

Erfindungsgemäß ist nun zusätzlich noch eine Blockiervorrichtung 200 vorgesehen, die die Bewegung des Arbeitskolbens 160 in einer speziellen Art und Weise beschränkt und dadurch die Hinterachse auf Geradeausfahrt zentriert und danach arretiert. Der Aufbau und die spezielle Funktionsweise der Blockiereinrichtung wird nun näher beschrieben:

Die Blockiereinrichtung 200 enthält einen hydraulischen Blockierzylinder 240, der über ein Blockierventil 270 mit dem Rücklauf RL des Arbeitskreises 100 verbunden werden kann. In dem Blockierzylinder 240 befindet sich eine Blockierkolbenanordnung 250, die zumindest wirkverbunden ist mit der zuvor beschriebenen Kolbenstange 160. In diesem Beispiel ist der Blockierzylinder 240 direkt angeordnet an den Arbeitszylinder 140 und die Kolbenstange 160 wird aus dem Arbeitszylinder heraus direkt bis in den Innenraum des Blockierzylinders 240 hinein geführt, wo sie fest verbunden ist mit der noch näher zu beschreibenden Blockierkolbenanordnung 250. Mit diesen Maßnahmen wird sichergestellt, dass die Blockierkolbenanordnung 250 direkt der Bewegung des Arbeitskolbens 150 folgt und ggfs. beschränken und sperren kann.

Die Kammern 24L und 24R des Blockierzylinders 240 werden über das Blockierventil 270 vom Rücklauf RL getrennt, so dass die Blockierkolbenanordnung 250 über die Kolbenstange 160 beschränkend auf die Verschiebung des Arbeitskolbens 150 einwirkt, so dass der Arbeitskreis 100 den Arbeitskolben 150 nur noch in Richtung der Neutralposition (Geradeausfahrt) hin verschieben kann. Somit wird eine automatische Zentrierung und anschließende Blockierung der Hinterachslenkung erreicht.

In einer Zusammenschau der 1 und 2 wird nachfolgend die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung noch näher im Detail beschrieben:

Die 2 zeigt in drei Teilansichten a), b) und c) den genaueren Aufbau des Arbeitszylinders 140 und des daran anschließenden Blockierzylinders 240 mit der darin angeordneten Blockierkolbenanordnung 250.

Bei Geradeausfahrt (s. 2a) befindet sich der Arbeitskolben 150 in der Neutralposition N. Die direkt mit der Kolbenstange 160 verbundene Blockierkolbenanordnung 250 befindet sich in einer entsprechenden Mittenposition M. Sofern die Blockiereinrichtung 200 noch nicht aktiviert ist, d.h. sofern das Blockierventil 270 beidseitig geöffnet ist (s. 1), können sich die Blockierkolbenanordnung 250 und der damit über die Kolbenstange 160 verbundene Arbeitskolben 150 frei nach links oder rechts bewegen, je nachdem wie die Arbeitskammern 14L und 14R des Arbeitszylinders 140 über das Steuerventil 130 angesteuert werden.

Wird jedoch das Blockierventil 270 aktiviert und die Verbindung HV zum Rücklauf RL gesperrt, ist auch die Blockierkolbenanordnung 250 in der Mittenposition M fixiert. Denn bei gesperrtem Blockierventil 270 kann weder aus der linken Kammer 24L des Blockierzylinders 240 noch aus der rechten Kammer 24R Hydraulikmittel in den Rücklauf RL zurück fließen. Somit verharrt die Blockierkolbenanordnung 250 in der Mittenposition M. Damit kann dann auch der Arbeitskolben 150 sich nicht aus der Neutralposition N heraus verschieben. Auf diese Weise wird die Hinterachslenkung ist auf Geradeausfahrt hydraulisch arretiert.

Hinzu kommt, dass bei ausgelenkter Hinterachse zunächst eine Zentrierung erfolgt, welche sich durch die besondere Konstruktion der im folgenden näher beschriebenen Blockiervorrichtung 250 automatisch einstellt:

Wie anhand der 2b) und 2c) zu sehen, enthält die Blockierkolbenanordnung 250 einen Stoßkolben 25M und zwei fliegende Scheiben 25L und 25R. Die Mittenposition M weist außerdem einen Anschlag 25A auf, an dem die jeweilige fliegende Scheibe 25L oder 25R anschlägt, falls der Stoßkolben 25M diese Scheibe, z.B. 25L, nicht von der Mittenposition M weg stößt.

Mit anderen Worten: Die beiden fliegenden Scheiben 25L und 25R liegen in der jeweiligen Kammer 24L bzw. 24R dichtend an der Innenwandung des Blockierzylinders 240 an und können von dem Stoßkolben 25M nur einseitig, nämlich von der Mittenposition M weg, gestoßen werden. Andersherum kann durch Druckerzeugung in der jeweiligen Kammer 24L oder 24R die betroffene fliegende Scheibe 25L bzw. 25R sich nur dann zur Mittenposition M hin bewegen, wenn sie der Stoßkolben nicht zurückhält.

Beispielsweise, wie anhand der 2b) dargestellt, befindet sich der Stoßkolben 25M zusammen mit der linken Scheibe 25L in der linken Kammer 24L. Würde nun dort ein hoher Druck aufgebaut, so würde die linke fliegende Scheibe 25L versuchen, sich zur Mittenposition M hin zu bewegen und den Stoßkolben 25M nach rechts zu verschieben. In dieser Situation ist die rechte fliegende Scheibe 25R, welche sich in der rechten Kammer 24R befindet, unbeteiligt und hat keinen Einfluß auf den Stoßkolben 25M.

Befindet sich der Stoßkolben 25M hingegen in der rechten Kammer 24R, so kann lediglich die rechte fliegende Scheibe 25R auf den Stoßkolben 25M einwirken. Würde dann die rechte Kammer 24R mit Druck beaufschlagt, so würde die fliegende Scheibe 25R den Stoßkolben 25M nach links zur Mittenposition M hin bewegen wollen.

Dieser spezielle Mechanismus dient also nicht nur für die Blockierung, sondern auch auch für eine automatische Zentrierung des Arbeitskolbens 150:

In der 2b) ist nach Art einer Momtentaufnahme schematisch dargestellt, wie der Arbeitskolben 150 aus einer links von der Neutralposition N befindlichen Position zurück geführt wird in die Neutralposition (Geradeausfahrt). Der Blockierzylinder 240 sei nun von dem Rücklauf RL abgesperrt, d.h. das Blockierventil (siehe 270 in 1) sei gesperrt. In diesem Falle können sich die fliegenden Scheiben 25L und 25R nicht mehr von der Mittenposition M weg bewegen; sondern lediglich noch zur Mittenposition M hin bewegen. Das wiederum bedeutet für den Arbeitskolben 150, dass er nicht weiter nach links über die jetzige Position hinaus verschoben werden kann, etwa durch in der Kurve auftretende Seitenführungskräfte SF. Der Arbeitskolben 150 kann lediglich noch zur Neutralposition N hin bewegt werden, etwa durch die bei Geradeausfahrt auftretenden Rückstellkräfte RF. Das wiederum bedeutet, dass in Kurvenlage die Hinterachslenkung in der momentanen Position gehalten und stabilisiert wird; bei Geradeausfahrt aber wird sie automatisch auf Neutralposition N zentriert.

Mit anderen Worten: Das Blockierventil 270 sperrt in diesem Zustand den Rücklauf RL und somit ein Ausschieben des Blockierzylinders 240. Den für ein Ausschieben, also für eine Bewegung des Zylinders von der Mitte weg, müsste Hydrauliköl ausgeschoben werden, was jedoch das Blockierventil 270 in dem gesperrten Zustand nicht erlaubt. Eine Bewegung zur Mitte hin ist jedoch möglich, wobei der Rücklaufdruck und die Nachsaugfunktion des Blockierventils dafür sorgen, dass die Scheibe am Stoßkolben anliegt, dass Hydrauliköl nachgeschoben wird und dass ein erneutes Auslenken verhindert wird.

Diese Wirkungsweise ergibt sich aus der speziellen Konstruktion des hydraulischen Blockiereinrichtung. Bei Kurvenfahrt wird eine von den Radreifen über den Lenkmechanismus und die Kolbenstange 160 nach links wirkende Seitenführungskraft FS durch einen auf die linke fliegende Scheibe 25L in der Kammer 24L herrschenden hydraulischen Gegendruck abgefangen. Somit ist eine weitere Auslenkung nach links nicht mehr möglich. Hingegen wenn bei Geradeausfahrt die Seitenführungskraft FS verschwindet und sich die Rückstellkraft FR einstellt, kann der Arbeitskolben 150 sich frei in Richtung Mitte (Neutralposition N) bewegen. Denn in diesem Falle wird der Stoßkolben 25M nicht mehr durch die linke Scheibe 25L gehindert und kann sich frei in Richtung Mittenposition M verschieben, bis er an der rechten fliegenden Scheibe 25R anschlägt. Darüber hinaus aber kann sich dann der Stoßkolben 25M nicht weiter nach rechts bewegen.

Das bedeutet, dass der angestaute Rücklaufdruck und die Nachsaugeigenschaft des Blockierventils 270, die sich bei stromlosen Ventil einstellt, bewirken, dass die Scheiben eng an dem Stoßkolben anliegen. Dadurch wird auch das Ausschieben des Zylinders blockiert. Diese Wirkung entspricht also einer Sicherheitsfunktion die eintritt, wenn das Blockierventil stromlos geschaltet ist, was insbesondere beim Ausfall der Anlage passieren kann.

Somit wird der Stoßkolben 25M in der Mittenposition M gehalten, was wiederum eine Fixierung des Arbeitskolbens 150 in der Neutralposition N bewirkt. Der Arbeitskolben 150 und die damit verbundene Kolbenstange 160 kann sich also lediglich nach rechts bis hin zur Neutralposition N bewegen, wo sie schließlich arretiert wird.

Das gleiche gilt in analoger Weise für die andere Richtung, wie dies anhand der 2c) dargestellt ist. Dort befindet sich der Arbeitskolben 150 in der rechten Arbeitskammer 14R. Eine Auslenkung weiter nach rechts ist dadurch verhindert, dass der Stoßkolben 25M an die rechte Scheibe 25R anschlägt und von dem Hydraulikdruck in der Kammer 24R abgefangen wird. Es kann lediglich eine Rückführung des Arbeitskolbens 150 zur Neutralposition N hin bewirkt werden, weil der Stoßkolben 25M in diese Richtung frei beweglich ist, bis er an die linke Scheibe 25L anschlägt. Befinden sich schließlich der Stoßkolben 150 in der Mittenposition M und damit der Arbeitskolben 150 in der Neutralposition N, so wird jede weitere Auslenkung blockiert.

Wie insbesondere die 2b) und c) verdeutlichen, wird also der Arbeitskolben 150, etwa durch Rückstellkräfte FR, automatisch in die Neutralposition N hinein bewegt und dort schließlich arretiert. Das geschieht immer dann, wenn der Blockierzylinder 240 von dem Rücklauf RL abgetrennt ist. Die Abtrennung erfolgt mittels des in der 1 dargestellten Blockierventils 270 und wird vorzugsweise bei einer höheren Geschwindigkeit, z.B. ab 40 km/h, eingestellt.

Bei geringeren Geschwindigkeiten ist das Blockierventil 270 geöffnet, d.h. es ist eine Strömung des Hydraulikmittels von dem Blockierzylinder 240 in Richtung des Rücklaufes RL und auch zurück möglich. In dieser geöffneten Stellung des Blockierventils kann die im Blockierzylinder 240 befindliche Blockierkolbenanordnung 250 sich weitestgehend frei bewegen, wodurch wiederum der Arbeitskolben 150 nicht in seiner Bewegung behindert wird. Die Hinterachslenkung funktioniert in diesem Falle ohne Einschränkung oder Blockierung.

Besonders hervorzuheben ist dabei, dass die Scheiben immer anliegen, entweder am jeweiligen Stoßkolben oder aber am Mittenanschlag.:

Um nun sicher zu stellen, dass mindestens immer eine der fliegenden Scheiben 25L und/oder 25R an dem Stoßkolben 25M anliegt, wird der Blockierzylinder 240 mit einem Minimaldruck beaufschlagt. Das geschieht dadurch, dass der gesamte Rücklauf RL einen Mindestdruck aufweist, der über ein Rückstellventil 280 (s. 1) eingestellt wird. Beispielsweise beträgt dieser Mindestdruck 5 bar. Neben den bereits beschriebenen Ventilen sind noch weitere Ventile, insbesondere Sicherheitsventile 181 und 275 vorgesehen, die verhindern, dass sich im Arbeitskreis 100 oder auch in der Blockiereinrichtung 200 ein zu hoher Druck aufbaut. Die von der Pumpe 110 aufgebrachte Leistung erzeugt einen Arbeitsdruck im Vorlauf VL von etwa 180 bar. Die Sicherheitsventile 181 und 275 sind nun so eingestellt, dass sie bei einem Überdruck von 10 bar, d.h. bei einem Gesamtdruck von 190 bar, öffnen. Das erste Sicherheitsventil 181 bewirkt dann eine direkte hydraulische Verbindung zwischen Vorlauf VL und Rücklauf RL; das zweite Sicherheitsventil 275 verbindet in diesem Falle den Blockierzylinder 240 direkt mit dem Rücklauf RL. Durch diese Maßnahmen wird verhindert, dass sich in den Zylindern 140 und 240 und in den damit verbundenen Hydraulikleitungen oder -ventilen ein zu hoher Druck aufbauen kann.

Weiterhin ist ein am Arbeitszylinder 140 angeordneter Sensor, hier z.B. ein magnetoresistiver Sensor 170, vorgesehen, der die Stellung des Arbeitskolbens 150 überwacht. Damit kann sicher gestellt werden, dass der Arbeitskolben 150 sich bei Geradeausfahrt in Neutralposition N befindet. Der Sensor 170 wird werksseitig kalibriert, bevor die Anlage in Betrieb genommen wird.


Anspruch[de]
  1. Blockiervorrichtung (200) für eine hydraulische Fahrzeug-Hinterachslenkung (RASEC), die einen hydraulischen Arbeitskreis (100) mit einem Steuerventil (130) und mit einem daran angeschlossenen Arbeitszylinder (140) enthält, in dem ein Arbeitskolben (150) verschiebbar aus einer Neutralposition (N) heraus angeordnet ist, deren Verschiebung das Steuerventil (130) steuert, wobei die Blockiervorrichtung (200) die Verschiebung des Arbeitskolbens (150) zumindest zeitweise verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinrichtung (200) ein mit dem Rücklauf (RL) des Arbeitskreises (100) verbundenes Blockierventil (270) und einen daran angeschlossenen Blockierzylinder (240) enthält, der eine Blockierkolbenanordnung (250) aufnimmt, die über eine mechanische Verbindung (160) zumindest wirkverbunden mit dem Arbeitskolben (150) ist, und dass das Blockierventil (270) schaltbar ist und eine hydraulische Verbindung (HV) zwischen dem Rücklauf (RL) des Arbeitskreises (100) und dem Blockierzylinder (240) in eine Strömungsrichtung so sperrt, dass aus dem Blockierzylinder (240) kein Hydraulikmittel in den Rücklauf (RL) fließen kann, wodurch die Blockierkolbenanordnung (250) auf die Verschiebung des Arbeitskolbens (150) beschränkend einwirkt, so dass der Arbeitskolben (150) nur noch in Richtung zu der Neutralposition (N) hin verschiebbar ist.
  2. Blockiervorrichtung (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder (140) und der Blockierzylinder (240) in einem Gehäuse angeordnet sind und dass die mechanische Verbindung eine Kolbenstange (160) ist, die auf die Lenkmechanik wirkt und die den Arbeitskolben (150) starr mit der Blockierkolbenanordnung (250) verbindet.
  3. Blockiervorrichtung (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung, insbesondere eine elektrische Steuerung, vorgesehen ist, die das Blockierventil (270) in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit so schaltet, dass die hydraulische Verbindung (HV) zwischen dem Rücklauf (RL) des Arbeitskreises (100) und dem Blockierzylinder (240) in beide Strömungsrichtungen geöffnet ist, wenn die Fahrgeschwindigkeit einen vorgebbaren Wert unterschreitet.
  4. Blockiervorrichtung (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockierkolbenanordnung (250) einen mittels der mechanischen Verbindung, insbesondere mittels der Kolbenstange (160), bewegbaren Stoßkolben (25M) und zwei fliegende Scheiben (25L, 25R) enthält, die dichtend an der Innenwand des Blockierzylinders (240) auf jeweils einer der beiden Seiten des Stoßkolbens (25M) anliegen, dass der Blockierzylinder (240) an einer der Neutralposition (N) entsprechenden Mittenposition (M) mindestens einen Anschlag (25A) aufweist, an den die jeweilige fliegende Scheibe (25L, 25R) anschlägt, falls der Stoßkolben (25M) diese Scheibe (25L) nicht von der Mittenposition (M) wegstößt.
  5. Blockiervorrichtung (200) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklauf (RL) über ein Rückschlagventil (280) mit einem Reservoir (180) verbunden ist, und dass Rückschlagventil (280) verhindert, dass der Druck im Rücklauf (RL) unter ein Mindestdruck fällt, und dass der Mindestdruck auf die im Blockierzylinder (240) angeordneten fliegenden Scheiben (25L, 25R) wirkt und ausreicht, um jede (25L) der fliegenden Scheiben zur Mittenposition (M) hin zu bewegen, falls der Stoßkolben (25M) die jeweilige Scheibe (25L) nicht von der Mittenposition (M) wegstößt.
  6. Blockiervorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierventil ein über einen Schaltstrom schaltbares Zwei-Wege-Ventil (270) ist, welches im bestromten Zustand in beide Strömungsrichtungen öffnet und im stromlosen Zustand die Strömungsrichtung vom Blockierzylinder (270) zum Rücklauf (RL) sperrt.
  7. Blockiervorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydraulikpumpe (110) vorgesehen ist, die für den Arbeitskreis (100) einen Arbeitsdruck erzeugt, dass ein erstes Sicherheitsventil (181) vorgesehen ist, das eine Verbindung zwischen dem Vorlauf (VL) und dem Rücklauf (RL) des Arbeitskreises (100) herstellt, sobald im Vorlauf (VL) der Arbeitsdruck einen vorgebbaren ersten Druckwert übersteigt, und dass ein zweites Sicherheitsventil (275) vorgesehen ist, das eine Verbindung zwischen dem Blockierzylinder (240) und dem Rücklauf (RL) herstellt, sobald im Blockierkreis (200) der Blockierdruck einen vorgebbaren zweiten Druckwert übersteigt.
  8. Fahrzeug-Hinterachslenkung (RASEC), die einen hydraulischen Arbeitskreis (100) mit einem Steuerventil (130) und mit einem daran angeschlossenen Arbeitszylinder (140) enthält, in dem ein Arbeitskolben (150) verschiebbar aus einer Neutralposition (N) heraus angeordnet ist, deren Verschiebung das Steuerventil (130) steuert, und die eine Blockiereinrichtung (200) enthält, welche die Verschiebung des Arbeitskolbens (150) zumindest zeitweise verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinrichtung (200) ein mit dem Rücklauf (RL) des Arbeitskreises (100) verbundenes Blockierventil (270) und einen daran angeschlossenen Blockierzylinder (240) enthält, der eine Blockierkolbenanordnung (250) aufnimmt, die über eine mechanische Verbindung (160) zumindest wirkverbunden mit dem Arbeitskolben (150) ist, und dass das Blockierventil (270) schaltbar ist und eine hydraulische Verbindung (HV) zwischen dem Rücklauf (RL) des Arbeitskreises (100) und dem Blockierzylinder (240) in eine Strömungsrichtung so sperrt, dass aus dem Blockierzylinder (240) kein Hydraulikmittel in den Rücklauf (RL) fließen kann, wodurch die Blockierkolbenanordnung (250) auf die Verschiebung des Arbeitskolbens (150) beschränkend einwirkt, so dass der Arbeitskolben (150) nur noch in Richtung zu der Neutralposition (N) hin verschiebbar ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com