Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrostatische Stellschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Stand der Technik

Derartige Stellschaltungen sind zum Beispiel in der Druckschrift EP 2 727 797 A1 bzw. in der Druckschrift EP 2 728 203 A2 offenbart.

In der EP 2 728 203 A2 ist eine vom Lenkzylinder über Rückschlagventile zum Tank führende Rücklaufleitung mit einem elektrisch gesteuerten Magnetventil versehen, das in seiner stromführenden Betriebsstellung die Rücklaufleitung zum Tank hin sperrt und in seiner stromlosen Stellung aufgrund der Kraft einer Feder in seine stromlose Betriebsstellung geschaltet wird, in der die Rücklaufleitung geöffnet ist.

Dem Magnetventil nachgeschaltet ist ein zum Tank hin sperrendes und in seiner anderen Schaltstellung öffnendes, elektromagnetisch in Abhängigkeit von einer Umgebungsbedingung in eine der beiden Schaltstellung gesteuert gebrachtes, gerastetes Umschaltventil, das bei Stromausfall in der davor eingenommenen

Schaltstellung verbleibt und damit einen Fail safe-Modus der Lenkung sicherstellt.

Bei der aus der EP 2 728 203 A2 bekannten Lösung behält die Lenkung im Fehlerfall ihren bisherigen Modus, vorausgesetzt sie befindet sich im Augenblick des

Auftretens des Fehlers in ihrer Mittelstellung, oder schaltet vom Lenkmodus in den Nachlaufmodus um; in diesem Fall besteht nachfolgend keine Möglichkeit, die Lenkung in die Mittelstellung zu bringen.

In der Druckschrift DE 102 45 618 A1 ist ein Lenksystem offenbart, bei dem jeder der Lenkachsen zwei Lenkzylindern und ein Zentrierzylinder zugeordnet sind, wobei dem Zentrierzylinder Sperrventile zugeordnet sind. Die Sperrventile sind über ein

Wegeventil derart hydraulisch ansteuerbar, dass sie im Fehlerfall schließen, so dass die Lenkachsen nicht weiter auslenkbar sind. Die Lenkzylinder und der

Zentrierzylinder sind über jeweils ein Sicherheitsventil ansteuerbar, das im

Bedarfsfall den Zentrierzylinder derart beaufschlagt, dass die Lenkachse in die neutrale Stellung zurückführbar ist, während die Lenkzylinder nicht mehr in eine ausgelenkte Position hin beaufschlagt sind.

Bei der aus der DE 102 45 618 A1 bekannten Lösung ist es zwar möglich, nach Auftreten des Fehlerfalls die Achse in die Mittelstellung zu bringen, vorausgesetzt das übrige System ist immer noch intakt und die dazu erforderliche Energie steht zur Verfügung; diese Lösung ist jedoch sehr aufwändig aufgebaut und damit

fehleranfällig. Ferner ist in der Druckschrift WO 95/29087 A1 ein Lenkzylinder einer Mehrachslenkanlage offenbart, der als Geberzylinder eingesetzt wird. An diesem Lenkzylinder ist eine Einrichtung zum automatischen Synchronisieren der Bewegungen des Geberzylinders und des Nehmerzylinders vorgesehen, durch die in der Geradeaus-Stellung und in einem daran angrenzenden kleinen Lenkwinkel-Bereich eine Verbindung nur zwischen den beiden Räumen des Geberzylinders herstellbar ist und außerhalb dieses Bereichs die beiden Räume des Geberzylinders voneinander getrennt sind. Damit ist das Synchronisieren auf die Geradeausfahrt-Stellung und einen daran angrenzenden kleinen Lenkwinkel- Bereich beschränkt. Darstellung der vorliegenden Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile

Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten sowie unter Würdigung des umrissenen Stands der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Stellschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, dass nur sehr wenige Komponenten erforderlich sind und die Lenkung im Fehlerfall in die Mittelstellung gebracht werden kann, ohne das System mit Energie versorgen zu müssen.

Diese Aufgabe wird bei einer hydrostatischen Stellschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Hierzu sind die beiden Kammern des hydraulischen Aktuators, insbesondere über Leitungen, erfindungsgemäß an eine Einrichtung angeschlossen, deren Komponenten durch Auslenkung des hydraulischen Aktuators aus seiner Mittelstellung in einen Schaltzustand versetzt werden, der einen unidirektionalen Durchfluss zwischen den beiden Kammern derart ermöglicht, dass eine Kolbenstange des hydraulischen Aktuators nur zur Mittelstellung hin bewegbar ist.

Die hydrostatische Stellschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung verfügt über sehr wenige Komponenten und bietet den Vorteil, die Lenkung im Fehlerfall in die Mittelstellung bringen zu können, ohne dass das System mit Energie versorgt werden muss.

Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Der hydraulische Aktuator kann mit mindestens einem Positionssensor versehen sein und/oder insbesondere als Hydraulikzylinder, zum Beispiel als doppeltwirkender Hydraulikzylinder, wie etwa als

Lenkzylinder oder als Lenkzentrierzylinder, ausgebildet sein, vorzugsweise in der Ausführung als Gleichlaufzylinder. Das Stellelement, insbesondere Trennorgan, des hydraulischen Aktuators kann in bevorzugter Weise ein Kolben sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Einrichtung mindestens ein, insbesondere elektromagnetisch ansteuerbares und/oder insbesondere in seiner Sperr- oder Schließstellung sitzdicht ausgeführtes, Wegeventil aufweisen, das

- in einer seiner Betriebsstellungen die Verbindung zwischen den beiden Kammern sperrt oder schließt und

- in einer anderen seiner Betriebsstellungen, insbesondere aufgrund der Kraft mindestens einer

Feder, in eine offene Stellung schaltbar ist.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Einrichtung mindestens zwei, insbesondere schaltungstechnisch spiegelbildlich zueinander angeordnete, Rückschlagventile auf, die jeweils mit einer, insbesondere mechanisch betätigbaren, Entsperreinrichtung versehen sein können.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist die Kolbenstange abschnitts- und/oder bereichsweise umgestaltet, insbesondere in ihrem Durchmesser abgestuft. Durch diese umgestaltete Kolbenstange kann die Entsperreinrichtung betätigbar sein; insbesondere kann die Entsperreinrichtung des den Durchfluss von der gegenüber der Mittelstellung des hydraulischen Aktuators ausgedehnten Kammer zur gegenüber der Mittelstellung des hydraulischen Aktuators kontrahierten Kammer sperrenden Rückschlagventils durch den umgestalteten Abschnitt und/oder Bereich der Kolbenstange außerhalb der Mittelstellung des hydraulischen Aktuators betätigbar sein.

In der Mittelstellung des hydraulischen Aktuators sowie in unmittelbarer Nähe der Mittelstellung des hydraulischen Aktuators bleibt die jeweilige Entsperreinrichtung der beiden Rückschlagventile durch den bereichsweise umgestalteten Abschnitt der Kolbenstange sowie durch die Anordnung der Entsperreinrichtungen gegenüber dem umgestalteten Abschnitt der Kolbenstange vorzugsweise unbetätigt.

Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung mindestens einer Stellschaltung gemäß der vorstehend dargelegten Art als Hilfslenkung für Nutzfahrzeuge.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Wie bereits vorstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend anhand des durch

Fig. 1 und Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Stellschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Mittelstellung der Kolbenstange; und

Fig. 2 in schematischer Ansicht die Stellschaltung aus Fig. 1 in ausgelenkter Stellung der Kolbenstange.

Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in Fig. 1 und in Fig. 2 mit identischen Bezugszeichen versehen. Die Dimensionierung der einzelnen Elemente oder Merkmale, insbesondere in Relation zueinander, ist in Fig. 1 und in Fig. 2 rein exemplarisch und nicht notwendigerweise maßstabsgerecht.

Bester Weg zur Ausführung der vorliegenden Erfindung

Die vereinfachte hydrostatische Stellschaltung 100 nach Fig. 1 und Fig. 2 weist eine, insbesondere gesteuerte und/oder insbesondere reversierbare, Hydraulikpumpe 20 auf.

Die Hydraulikpumpe 20 weist zwei Anschlüsse 21 , 22 auf, von denen jeder Anschluss 21 bzw. 22 über Verbindungsleitungen 41 , 42 bzw. 51 , 52 zu einer von zwei Kammern 31 bzw. 32 eines ein Stellelement 34 aufweisenden, als doppeltwirkender Lenkzentrierzylinder fungierenden hydraulischen Aktuators 30 führt.

Die beiden Kammern 31 , 32 weisen vorzugsweise gleiche wirksame Flächen auf.

Zwischen jedem der beiden Anschlüsse 21 bzw. 22 und der dem jeweiligen Anschluss 21 bzw. 22 zugeordneten Kammer 31 bzw. 32 ist ein Rückschlagventil 25 bzw. 28 angeordnet.

Erfindungsgemäß sind die beiden Kammern 31 bzw. 32 über Leitungen 61 bzw. 62 an eine Einrichtung 70 angeschlossen. Die Einrichtung 70 weist ein, insbesondere elektromagnetisch ansteuerbares, Wegeventil 60 auf, das in seiner einen Betriebsstellung sperrt oder schließt und in seiner anderen Betriebsstellung, insbesondere aufgrund der Kraft einer Feder 65, öffnet.

Das Wegeventil 60 ist in seiner Sperr- oder Schließstellung vorzugsweise sitzdicht ausgeführt.

Wie der Darstellung in Fig. 1 und Fig. 2 des Weiteren entnehmbar, weist die Einrichtung 70 zwei schaltungstechnisch spiegelbildlich zueinander angeordnete Rückschlagventile 66 bzw. 68 mit jeweiliger Entsperreinrichtung 67 bzw. 69 auf. Die jeweilige Entsperreinrichtung 67 bzw. 69 ist mechanisch betätigbar, insbesondere durch die bereichsweise umgestaltete Kolbenstange 36.

Im normalen Betrieb der Schaltung 100, insbesondere bei Verwendung als Hilfslenkung für Nutzfahrzeuge, ist die Magnetspule des Wegeventils 60 aktiviert, wodurch sein Schaltglied gegen die Kraft der Feder 65 in Sperrstellung schaltet und dadurch die Einrichtung 70 unabhängig von - der Stellung der Kolbenstange 36,

- den gegebenenfalls betätigten Entsperreinrichtungen 67 bzw. 69 und

- dadurch zustande gekommenen Schaltzuständen der beiden Rückschlagventile 66 bzw. 68 die Verbindung zwischen den beiden Kammern 31 bzw. 32 des hydraulischen Aktuators 30 über die Verbindungsleitungen 51 , 61 bzw. 52, 62 sperrt oder schließt.

Nach der einen Ansteuerung der Hydraulikpumpe 20 wird ein bestimmter Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit von dem einen, als Druckanschluss wirkenden Anschluss 21 über

- einen ersten Abschnitt 41 einer ersten Verbindungsleitung,

- das erste Rückschlagventil 25 und

- einen zweiten Abschnitt 51 der ersten Verbindungsleitung

unter Verschiebung des Stellelements 34 in die eine Kammer 31 geleitet. Der Druck, der dabei aufgebaut wird, um die Gegenkraft des Lenksystems zu überwinden, steuert das gegenüber liegende Druckventil 27 an.

Hierbei wird Hydraulikflüssigkeit aus der anderen Kammer 32 über

- einen zweiten Abschnitt 52 einer zweiten Verbindungsleitung,

- das vom zufließenden Volumenstrom angesteuerte zweite Druckventil 27 und

- die Tankleitung 45

zum Tank 46 verdrängt.

Während des oben beschriebenen Ablaufs wird die Kolbenstange 36 des Lenkzylinders 30 eingefahren. Beim Ausfahren der Kolbenstange 36 wird die Hydraulikpumpe 20 derart angesteuert, dass ein bestimmter Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit vom anderen, als Druckanschluss wirkenden Anschluss 22 der Hydraulikpumpe 20 über den ersten Abschnitt 42 der anderen

Verbindungsleitung an die Schaltung 100 weitergeleitet wird (durch die symmetrische Ausgestaltung der Schaltung 100 bedarf der Funktionsablauf keiner weiteren besonderen Beschreibung).

Im Falle einer Fehlfunktion des Lenksystems wird die Magnetspule des Wegeventils 60 deaktiviert, wodurch sein Schaltglied durch die Kraft der Feder 65 in die offene Stellung geschaltet wird, so dass der Schaltzustand der Einrichtung 70 durch den Schaltzustand der beiden mit dem Wegeventil 60 in Reihe geschalteten, spiegelbildlich zueinander angeordneten Rückschlagventile 66, 68 bestimmt wird.

In der Mittelstellung des hydraulischen Aktuators 30 oder in unmittelbarer Nähe der Mittelstellung des hydraulischen Aktuators 30 bleiben die Entsperreinrichtungen 67, 69 der Rückschlagventile 66, 68 unbetätigt und folglich die Rückschlagventile 66, 68 gesperrt. Demzufolge verbleibt die Kolbenstange 36, unabhängig von den auf den hydraulischen Aktuator 30 wirkenden Kräften dauerhaft in ihrer Mittelstellung.

In einer gegenüber der Mittelstellung des hydraulischen Aktuators 30 ausgelenkten Stellung der Kolbenstange 36, wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt, wird die Entsperreinrichtung 69 des den Durchfluss von der gegenüber der Mittelstellung des hydraulischen Aktuators 30 ausgedehnten Kammer 31 zur gegenüber der Mittelstellung des hydraulischen Aktuators 30 kontrahierten Kammer 32 sperrenden zweiten Rückschlagventils 68 durch den umgestalteten Bereich der Kolbenstange 36 betätigt und folglich der Durchfluss von der ausgedehnten Kammer 31 zur kontrahierten Kammer 32 ermöglicht.

Dieser Durchfluss findet unter Einwirkung der auf den hydraulischen Aktuator 30 in Richtung seiner Mittelstellung wirkenden äußeren Kräfte statt, bis der hydraulische Aktuator 30 seine Mittelstellung erreicht hat. Die in Richtung der vergrößernden Auslenkung wirkenden äußeren Kräfte bewirken hierbei keine Veränderung der Lage der Kolbenstange 36, denn das dem Durchfluss von der kontrahierten Kammer 32 zur ausgedehnten Kammer 31 zugeordnete erste Rückschlagventil 66, dessen Betätigungseinrichtung 67 in diesem Zustand durch den umgestalteten Abschnitt und/oder Bereich der Kolbenstange 36 unbetätigt bleibt, sperrt weiterhin.

Somit steht durch die Einrichtung 70 eine unidirektionale Verbindung zwischen den beiden Kammern 31 , 32 derart zur Verfügung, dass bei Auslenkung des hydraulischen Aktuators 30 aus seiner Mittelstellung die Kolbenstange 36 nur zur Mittelstellung hin bewegbar ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der hydraulische Aktuator 30, insbesondere der Lenkzylinder oder Lenkzentrierzylinder, im Fehlerfall durch die Einwirkung äußerer Kräfte in seine Mittelstellung gebracht wird und anschließend in dieser Mittelstellung verweilt.

In einer gegenüber der Mittelstellung des hydraulischen Aktuators 30 in Bezug auf Fig. 2 in die Gegenrichtung ausgelenkten Stellung der Kolbenstange 36 wird die Entsperreinrichtung 67 des den Durchfluss von der gegenüber der Mittelstellung des hydraulischen Aktuators 30 ausgedehnten

Kammer 32 zur gegenüber der Mittelstellung des hydraulischen Aktuators 30 kontrahierten Kammer 31 sperrenden zweiten Rückschlagventils 66 durch den umgestalteten Bereich der Kolbenstange 36 betätigt und folglich der Durchfluss von der ausgedehnten Kammer 32 zur kontrahierten Kammer 31 ermöglicht (durch die symmetrische Ausgestaltung der Schaltung 100 bedarf der Funktionsablauf keiner weiteren besonderen Beschreibung).

Ferner kann der Lenkzylinder oder Lenkzentrierzylinder 30 mit einem Positionssensor ausgestattet sein. Die anhand Fig. 1 und Fig. 2 veranschaulichte hydrostatische Stellschaltung 100 eignet sich erfindungsgemäß als Hilfslenkung für Nutzfahrzeuge.

Bezugszeichenliste

100 hydrostatische Stellschaltung Hydraulikpumpe, insbesondere reversierbare Hydraulikpumpe

erster Anschluss der Hydraulikpumpe 20

anderer oder zweiter Anschluss, insbesondere anderer oder zweiter Druckanschluss, der Hydraulikpumpe 20

Druckventil, insbesondere Druckregelventil, zum Beispiel hydraulisch ansteuerbares Druckventil, zwischen erster Kammer 31 und Tank 46

Rückschlagventil zwischen erstem Anschluss 21 und erster Kammer 31

Druckventil, insbesondere Druckregelventil, zum Beispiel hydraulisch ansteuerbares Druckventil, zwischen anderer oder zweiter Kammer 32 und Tank 46

Rückschlagventil zwischen anderem oder zweitem Anschluss 22 und zweiter Kammer 32 hydraulischer Aktuator, insbesondere Hydraulikzylinder, zum Beispiel doppeltwirkender Hydraulikzylinder, wie etwa Lenkzylinder oder Lenkzentrierzylinder, zum Beispiel in der Ausführung als Gleichlaufzylinder oder als Differentialzylinder

erste Kammer des hydraulischen Aktuators 30

andere oder zweite Kammer des hydraulischen Aktuators 30

Stellelement, insbesondere Trennorgan, zum Beispiel Kolben, des hydraulischen Aktuators 30 Kolbenstange

erster Abschnitt der ersten Verbindungsleitung

erster Abschnitt der anderen oder zweiten Verbindungsleitung

Tankleitung

Tank

anderer oder zweiter Abschnitt der ersten Verbindungsleitung

anderer oder zweiter Abschnitt der anderen oder zweiten Verbindungsleitung

Wegeventil

erste Leitung

zweite Leitung

Feder

erstes Rückschlagventil

Betätigungseinrichtung oder Entsperreinrichtung des ersten Rückschlagventils 66

anderes oder zweites Rückschlagventil

Betätigungseinrichtung oder Entsperreinrichtung des anderen oder zweiten Rückschlagventils 68

Einrichtung