专利摘要:

公开号:WO1988010206A1
申请号:PCT/EP1988/000544
申请日:1988-06-21
公开日:1988-12-29
发明作者:Werner Tischer
申请人:Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag;
IPC主号:F15B11-00
专利说明:
[0001] Hydrostatische Lenkungseinrichtung
[0002] Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Lenkungseinrichtung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
[0003] Eine Lenkung dieser Art ist z.B. aus der DE-PS 27 16 868 bekannt. Die in dieser Druckschrift beschriebene Druckmittelsteuereinrichtung versorgt zwei über je einen Stromzweig durch eine Hochdruckpumpe betriebene hydraulische Stellvorrichtungen. Ein Hydraulikkreis betrifft dabei eine hydrostatische Lenkung, die Priorität besitzt, und der zweite Hydraulikkreis ist für die Arbeitshydraulik des Fahrzeuges vorgesehen, z.B. für eine Hubeinrichtung, eine Schaufel hebevorrich- tung oder dgl. Zur Regelung des Druckmittels wird eine Regelpumpe verwendet, wenn von dieser lediglich eine hydrostatische Lenkungseinrichtung mit Druckmittel versorgt werden soll. Bei einer zusätzlichen Versorgung eines zweites Arbeitskreises kann statt einer Regelpumpe zur Regelung auch eine Konstantpumpe zusammen mit einem nachgeschalteten Stromteilerventil für die beiden Hydraulikkreise verwendet werden.
[0004] Das Problem bei einer derartigen Lenkung besteht jedoch darin, daß das Regelsignal nicht schnell genug zur Regelpumpe bzw. zum Stromteilerventil gelangt. Dies bedeutet, daß die Dosierpumpe der hydrostatischen Lenkung kurzzeitig mehr fördert als die Pumpe liefert, wodurch kurzfristig für den Fahrer spürbar am Lenkhandrad eine erhöhte Handkraft auftritt. Weiterhin ist nachteilig, daß bei der bekannten hydrostatischen Lenkung der Lenkventilkolben so weit ausgelenkt werden muß, bis der Servodruck so hoch geregelt ist, daß der Widerstand an den Rädern überwunden werden kann. Dies bedeutet, daß der Totweg an der Lenkung relativ groß wird, wenn die Achslast hoch ist. Bei Verwendung eines Lenkungszylinders mit unausgeglichenen Kolbenräumen findet auf einfache Weise kein Rücklauf der eingeschlagenen Lenkung in die Neutrallage statt. Aus diesem Grunde müssen entsprechend aufwendige Zusatzeinrichtungen vorgesehen sein.
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Lenkungseinrichtung zu schaffen, bei der das Regelverhalten derartig beschleunigt wird, daß keine erhöhte Lenkhandkraft auftritt.
[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch l g e n a n n te n Mer k mal e gel ö s t .
[0007] Erfindungsgemäß wird nunmehr der Regelweg der Lenkung nur für die Regelung entweder der Regelpumpe oder des Stromteilerventiles benutzt und nicht für den Lenkungsdruck. Bei Vorhandensein eines Stromteilerventiles für einen zweiten Hydraulikkreis wird das Stromteilerventil von der Konstantblende gesteuert. Von der Druckzuleitung zu der hydrostatischen Lenkung zweigt über die Konstantblende ein Pilotstrom ab. In der Pilotstromleitung und der Rückleitung zu dem Tank liegt nun der erfindungsgemäße Druckkompensator, wobei der Rücklauf zum Tank durch die Verstellblende gesteuert wird. Dies bedeutet, daß der Druckkompensator vom Differenzdruck der Verstellblende gesteuert wird. Durch die Abnahme des Lastsignales mit einer Steuerleitung zwischen der Konstant- blende und dein Druckkompensator, die zur Pumpe und/oder zu dem Stromteilerventil führt, wird eine schnelle Regelung erreicht. Das "Lastschaltsignal" ermöglicht somit sofort nach einem Anlenken eine Regelung des Druckmittelstromes. Dies bedeutet, man erreicht eine schnelle Reaktion der Dosierpumpe mit einer Rückkopplung auf das Lastschaltsignal. Das Lastschaltsignal in der Steuerleitung ist dabei unabhängig vom Lenkungsdruck.
[0008] Eine einfache und sehr wirkungsvolle Ausgestaltung des Druckkompensators besteht darin, daß er auf einer Stirnseite mit einer Feder beaufschlagt ist, wobei der Federraum über eine Rückleitung mit dem Tank oder einem Ausgleichsbehälter verbunden ist, und die gegenüberliegende Stirnseite mit dem Druck vor der Regelblende beaufschlagt ist.
[0009] Die Verstellblende ist in bekannter Weise mechanisch mit der Dosierpumpe verbunden, wobei durch die Auslegung der Dosierpumpe die Verstellblende beeinflußt wird und damit der Druck in der Zuleitung zu der der Feder gegenüberliegenden Stirnseite gesteuert wird. Dies bedeutet, daß der Druck über der vor dem Druckkompensator liegenden Konstantblende variabel wird, wodurch auch die Druckdifferenz über dem Druckkompensator variabel wird. Auf diese Weise wird die Druckdifferenz über der Konstantblende und damit das Lastschaltsignal von der Pumpe und vom Stromteilerventil gesteuert.
[0010] Ein deutlicher Vorteil der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich, wenn der Lenkungszylinder unausgeglichene Kolbenräume aufweist, wobei für den Rücklauf des Lenkhandrades aus einem Einschlag des größeren der beiden Kolbenräume über die Druckzuleitung, die Konstantblende, den Druckkompensator und die Verstellblende mit der Rückleitung zum Tank verbunden ist.
[0011] Durch diese Ausgestaltung wird auch bei unausgeglichenen Kolbenräumen auf einfache Weise ein Lenkungsrücklauf in die Neutralstellung erreicht und zwar ohne aufwendige Zusatzeinrichtungen oder die Verwendung eines aufwendigeren Lenkungszylinders mit ausgeglichenen Kolbenräumen.
[0012] In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Kennlinie der Verstellblende linear zum Auslenkwinkel des Lenkhandrades ist.
[0013] Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird eine Schwingungsarmut erreicht bzw. werden Schwingungen im Kreis vermieden.
[0014] In einer Ausgestaltung hierfür kann vorgesehen sein, daß die Verstellblende im Lenkungsventil integriert ist, wobei eine Öffnung für die Strömung des Druckmittels zwischen dem Len- kungsventilgehäuse und dem Lenkventilkolben gebildet ist.
[0015] Die Öffnung für die Steuerung wird damit über dem Auslenkhub oder Auslenkwinkel der Lenkung linear verändert, wodurch der Druck linear gesteuert wird. Dies bedeutet, ein bestimmter Hubweg des Lenkkolbens entspricht einem bestimmten Verdrehwinkel am Lenkhandrad. Durch diese Maßnahme wird die gewünschte Linearität auf einfache Weise erreicht.
[0016] Von Vorteil ist es, wenn der Verstellkolben des Druckkompensators mit einer Regelfase versehen ist. Durch die Regelfase wird eine Art Rampe erreicht und keine "Schwarz- Weiß-Schaltung" bzw. ein abrupter Übergang. Dies bedeutet, durch diese Maßnahme, ist die Regelung wenig schwingungsanfällig.
[0017] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Differenzdruck am Druckkompensator durch eine schwache Auslegung der Feder klein gehalten ist.
[0018] Durch diese Maßnahme wird der S t r öm un g s w i de r s ta n d geringer, wodurch die Energiebilanz besser wird. Dies bedeutet, daß man die Feder im allgemeinen relativ schwach auslegen wird.
[0019] In einer sehr vorteilhaften Weise kann man die hydrostatische Lenkungseinrichtung auch mit einem zweiten Hydraulikkreis kombinieren, wobei vorgesehen ist, daß nach der Pumpe eine Stromteilerventil angeordnet ist, durch das ein zweiter Hydraulikkreis mit Druckmittel versorgbar ist. In diesem Falle zweigt die Steuerleitung auch zum Stromventil ab.
[0020] Bei Einsatz eines Stromteilerventiles kann die Regelpumpe auch eine Konstantpumpe sein, weil das Stromteilerventil in diesem Falle den Überschußstrom, der nicht zum Lenken benötigt wird, zur Arbeitshydraulik liefert. Die entsprechende Steuerung des Stromteilerventiles erfolgt dabei erfindungsgemäß auch durch die Verbindung mit der Steuerleitung.
[0021] Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben. Es zeigt:
[0022] Fig. 1: die hydraulische Schaltung für eine hydrostatische Lenkungseinrichtung
[0023] Fig. 2: die hydraulische Schaltung nach der Fig. 1 mit einem Stromteilerventil für einen zweiten Hydraulikkreis
[0024] Fig. 3: die hydraulische Schaltung nach der Fig. 2 mit einer Konstantpumpe
[0025] Fig. 4: einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Druckkompensator
[0026] Fig. 5: ein Diagramm
[0027] Grundsätzlich ist die dargestellte hydrostatische Lenkungseinrichtung von bekanntem Aufbau, weshalb die Lenkung selbst nachfolgend nur kurz beschrieben wird. Sie weist in üblicher Weise einen Tank 1 auf, von dem aus eine Regelpumpe 2 Druckmittel , im allgemeinen Öl , bezieht. Über eine Druckzuleitung 3 wird das Druckmittel einem Lenkventil 4 zugeführt. Von der Druckzuleitung 3 zweigt nach der Pumpe 2 eine Pilotstromleitung 5 mit einer Konstantblende 6 ab. Die Verschiebung des Lenkventiles 4 erfolgt in üblicher Weise durch die Verdrehung eines Lenkhandrades 7, das mechanisch mit einer Dosierpumpe 8 verbunden ist. Von dem Lenkventil 4 aus führen Druckleitungen 9 und 10 zu Kolbenräumen 11 und 12 eines Lenkungszylinders 13. Je nach Drehrichtung des Lenkhandrades 7 und damit erfolgter Verstellung des Lenkventiles 4 wird entweder der Kolbenraum 11 oder der Kolbenraura 12 mit Servounterstützung mit Druckmittel aus der Druckzuleitung 3 über die Do sierpumpe versorgt, während der andere Kolbenraum über eine Rückleitung 14 zum Tank verbunden ist.
[0028] Über eine in das Lenkventil 4 integrierte Verstellblende 15 wird der Rücklauf des Druckmittels aus der Pilotleitung 6 zur Rückleitung 14 zum Tank 1 geregelt. Die Verstellblende kann dabei in einfacher Weise so in dem Lenkventil 4 angeordnet sein, daß eine Steuerkante bzw. -öffnung zwischen dem Gehäuse des Lenkventiles und dem Ventilkolben gebildet wird.
[0029] In der Fig. 1 ist die Neutrallage des Lenkventils 4 dargestellt. Wird das Lenkventil 4 z.B. nach links verschoben, erhält die Druckleitung 10 und damit der Kolbenraum 12 Druckmittel , während der Kolbenraum 11 über die Druckleitung 9 und die entsprechende Stellung des Lenkventiles 4 mit der Rückleitung 14 verbunden ist. Umgekehrt erhält bei einer Verschiebung des Lenkventiles 4 nach rechts die Druckleitung 9 und damit der Kolbenraum 11 Druckmittel , während das Druckmittel aus dem Kolbenraum 12 über die Druckleitung 10 in die Rücklaufleitung 14 zum Tank 1 ausgeschoben wird.
[0030] In der Pilotstromleitung 5 ist nun zwischen der Konstantblende 6 und der Versteilblende 15 ein Druckkompensator 16 mit einer Feder 17 angeordnet. Zwischen der Konstantblende 6 und dem Druckkompensator 16 zweigt eine Steuerleitung 18 ab, die zur Verstellpumpe 2 zurückführt. Dies bedeutet, daß das Lastsignal zur Steuerung der Regelpumpe 2 nur einen kurzen Weg hat, wobei eine Unabhängigkeit von dem Lenkungsdruck gegeben ist. Die der Feder 17 gegenüberliegende Wirkfläche des Druckkompensators 16 ist dabei mit dem Druck vor der Verstell- oder Regelblende 15 beaufschlagt.
[0031] Durch die Verstellblende 15, welche mechanisch mit der Dosierpumpe 7 in üblicher Weise verbunden ist, wird die Druckdifferenz über dem Druckkompensator 16 variabel. Auf diese Weise kann das Lastsignal entsprechend gesteuert werden.
[0032] Bei einer Auslenkung durch das Lenkhandrad wird nämlich die Dosierpumpe 8 entsprechend betätigt und die Verstellblende 15 im Querschnitt verkleinert. Dadurch steigt auch der Druck in der Regelleitung 19, die mit dem Druck der Pilotstromleitung 5 hinter dem Druckkompensator 15 beaufschlagt ist. Durch diese Druckerhöhung wird der Druckkompensator gegen die Kraft der Feder 17 entsprechend verstellt, so daß ein Druckgefälle vor dem Druckkompensator 16 erzeugt wird, und zwar entsprechend dem Widerstand am Lenkungszylinder 13. Auf diese Weise stellt sich automatisch der Arbeitsdruck in der Druckzuleitung 3 ein, der zum Verschieben am Lenkungszylinder 13 erforderlich ist. Der Regel ungsdruck für die Regelpumpe 2 wird somit von dem Druckmittelstrom bestimmt, der über die Konstantblende 6 fließt.
[0033] Die vorstehend beschriebenen Regelvorgänge beziehen sich auf das aktive Lenken. Beim inaktiven Lenken d.h. beim selbsttätigen Zurücklenken der Räder von einem Einschlag in Geradeausfahrt und beim Loslassen des Lenkrades.
[0034] Besteht normalerweise bei unausgeglichenen Lenkzylindern, d.h. bei Lenkzylindern mit verschieden großen Kolbenräumen 11 und 12, was bei dem Ausführungsbeispiel der Fall ist, das Problem, daß auf einfache Weise kein Rücklauf in die Neutrallage erfolgen kann.
[0035] Im Unterschied zu den bekannten Einrichtungen kann jedoch hier bei leicht ausgelenktem Lenkventil das Volumen des Druckmittels aus dem größeren Kolbenraum 11 über die Dosierpumpe 8 die Konstantblende 6, den Druckkompensator 16 und die Verstellblende 15 zum Tank strömen. D.h. beim Loslassen des Lenkhandrades (inaktives Lenken) fließt das Druckmittel in umgekehrter Strömungsrichtung wie beim aktiven Lenken. Dabei wird die Regelpumpe 2 zurück geschwenkt, so daß sie keinen Förderstrom mehr liefert, weil das Lastsignal , das die Regelpumpe beeinflußt, über der Konstantblende 6 vom zurücklaufenden Druckmittel übernommen wird.
[0036] Die in der Fig. 2 dargestellte hydraulische Schaltung ist grundsätzlich bezüglich der Erfindung von gleichem Aufbau, weshalb auch die gleichen Bezugszeichen übernommen worden sind. Der einzige Unterschied besteht lediglich darin, daß nach der Regelpumpe eine Aufteilung des Druckmittelstromes in die Druckzuleitung 3- und eine weitere Druckleitung 35 zu einem zweiten Arbeitskreis II erfolgt. In der Druckleitung 20 befindet sich ein Stromteilerventil 21. Das Stromteilerventil 21 ist ebenfalls von bekannter Sauart (siehe z.B. DE-PS 27 16 868) und ist so ausgebildet, daß der Arbeitskreis I für die Lenkung Priorität besitzt. Hierzu ist die Pilotstromleitung 5 mit einer zusätzlichen Steuerleitung 22 über das Stromteilerventil 21 geführt. Die Steuerleitung 18, welche zu der Regelpumpe 2 zurückführt, besitzt zur Regelung des Stromteilerventiles 21 in dem erfindungsgemäßen Sinne noch eine Zweigleitung 23. Außerdem kann die Regelpumpe auch von einer LS-Lenkung 36 über ein Wechselrückschlagventil 37 beeinflußt und ausgeschwenkt werden. Das Regelsignal für das Ausschwenken der Pumpe wird vom Verbraucher mit dem höchsten Systemdruck erzeugt. Die Priorität der Lenkung ist durch das Stromteilerventil 21 gewährleistet. Das Lastsignal der Lenkung kann also sowohl die Regelpumpe verstellen, verstellt aber in jedem Falle das Stromteilerventil 21. Im übrigen funktioniert der Druckkompensator 16 dabei in dem gleichen Sinne wie bei der in der Fig. 1 beschriebenen hydraulischen Schaltung.
[0037] Die in der Fig. 3 dargestellte hydraulische Schaltung zeigt ebenfalls eine Schaltung mit einem Arbeitskreis I für eine Lenkung und einen Arbeitskreis II für eine Arbeitshydraulik. Im Unterschied zu dem in der Fig. 2 dargestellten Beispiel wird jedoch statt einer Regelpumpe 2 eine Konstantpumpe 2A verwendet. In diesem Falle führt die Steuerleitung 18 nur zu dem Stromteilerventil , das damit die Aufteilung des Druckmittelstromes in die Druckzuleitung 3 für die Lenkung und die Druckleitung 20 für den zweiten Arbeitskreis steuert.
[0038] Es ist also hier nur eine Verteilung des von der Pumpe geförderten konstanten Strom erforderlich, wobei der zur Lenkung fließende Strom entsprechend der Drehgeschwindigkeit am Lenkhandrad variiert. Der Druckkompensator 16 funktioniert in gleicher Weise wie bei den hydraulischen Schaltungen nach Fig. 1 und Fig. 2.
[0039] In der Fig. 4 ist eine konstruktive Ausgestaltung für den erfindungsgemäßen Druckkompensator 16 dargestellt. Er weist ein Gehäuse 24 mit einen Verstellkolkben 25 in seinem Inneren auf. Über eine Zulauföffnung 26 ist eine Verbindung mit der Konstantblende 6 gegeben, während sich an eine Auslauföff nung 27 die Pilotstromleitung 5 anschließt, die zum Lenkventil 4 führt. Eine Feder 17 mit einem Federraum 28, der zum Druckausgleich mit einem Ausgleichsbehälter 29 in Verbindung steht, wirkt an einer Stirnseite des Verstellkolbens 25. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Verstellkolbens 25 wirkt als Gegenkraft der Druck in der Pilotstromleitung 5 nach dem Druckkompensator 15. Dieser Druck entspricht dem Druck an der Verstellblende 15.
[0040] Wie ersichtlich, ist der Verstellkolben 25 mit einer Regelfase oder Abschrägung 30 versehen, wodurch eine Rampe und damit ein allmählicher Übergang zwischen der Zulauföffnung 26 und Auslauföffnung 27 über die Verbindungsbohrung 31 im Inneren des Verstellkolbens 25 erfolgt.
[0041] In der Fig. 5 ist die Kennlinie 32 der Verstellblende bzw. des Ventilhubes über den Verstellweg und der Druckdifferenz dargestellt. Wie ersichtlich verläuft diese linear. Gestrichelt daneben ist die Kennlinie 33 des Steuerwinkels am Lenkhandrad dargestellt. Wie ersichtlich ist damit eine direkte und lineare Abhängigkeit zwischen den beiden Kennlinien gegeben. Der Druck wird linear gesteuert, womit ein bestimmter Verschiebeweg des Lenkventils 4 einem bestimmten Verdrehwinkel am Lenkhandrad 7 entspricht.
[0042] 1 Tank 31 Verbindungsbσhrung2 Pumpe 32 Kennlinie 3 Druckzuleitung 33 Kennlinie 4 Lenkventil 5 Pilotstromleitung 6 Konstantb1ende 7 Lenkhandrad 8 Dosierpumpe 9 Druckzuleifcung 10 " 11 Kolbenraum 12 " 13 Lenkungszylinder 14 Rückleitung 15 Verstellblende 16 Druckkompensator 17 Feder 18 Steuerleitung 19 Regelleitung 20 Druckleitung 21 Stromteilerventil 22 Steuerleitung 23 Zweigleitung 24 Gehäuse 25 Verstellkolben 26 Zulauföffnung 27 Auslauföffnung 28 Federraum 29 Ausgleichsbehälter 30 Regelfase
权利要求:
Claims P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Hydrostatische Lenkungseinrichtung mit einer mit einem Tank verbundenen Pumpe, mit einem Lenkventil mit einer Dosierpumpe, die von einem Lenkhandrad aus betätigbar ist und mit einem Lenkungszylinder, wobei die Lenkung einen variablen Arbeitsstrom und einen konstanten Pilotstrom besitzt, wobei der Pilotstrom über eine Konstantblende fließt und der Druckabfall über der Konstantblende als Steuersignal für den Förderstrom in einer Druckzuleitung dient, und wobei die Dosierpumpe mechanisch mit einer Verstellblende gekoppelt ist, über die der Pilotstrom fließt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Konstantblende (6) und der Verstellblende (15) ein Druckkompensator (16) liegt, der vom Differenzdruck der Verstellblende gesteuert ist, wobei zur Abnahme des Lastsignales eine Steuerleitung (18) zwischen der Konstantblende (6) und dem Druckkompensator (16) abzweigt und zur Pumpe (2) oder bei einer Konstantpumpe (2A) mit nachgeschaltetem Stromteilerventil (21) zum Stromteilerventil führt.
2. Hydrostatische Lenkungseinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Druckkompensator (16) auf einer Stirnseite mit einer Feder (17) beaufschlagt ist, wobei der Federraum über eine Rückleitung mit dem Tank (1) oder einem Ausgleichsbehälter (29) verbunden ist, und die gegenüberliegende Stirnseite mit dem Druck vor der Verstellblende (15) beaufschlagt ist.
3. Hydrostatische Lenkungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lenkungszylinder (13) unausgeglichene Kolbenräume (11, 12) aufweist, wobei für den Rücklauf des Lenkhandrades (7) aus einem Einschlag je der größere Kolbenraum (11) über die Druckzuleitung (3), die Konstantblende (6), den Druckkompensator (16) und die Verstellblende (15) mit der Rückleitung (14) zum Tank (1) verbunden ist.
4. Hydrostatische Lenkungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kennlinie der Verstel 1 bl ende (15) linear zum Auslenkwinkel des Lenkhandrades (7) ist.
5. Hydrostatische Lenkungseinrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verstellblende (15) im Lenkungsventil (4) integriert ist, wobei eine Öffnung für die Strömung des Druckmittels zwischen dem Lenkungsventilgehäuse und dem Lenkventilkolben gebildet ist.
6. Hydrostatische Lenkungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Verstellkolben (25) des Druckkompensators (16) mit einer
Regelfase (30) versehen ist.
7. Hydrostatische Lenkungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Differenzdruck am Druckkompensator (16) durch eine schwache Auslegung der Feder (17) klein gehalten ist.
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引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
1988-12-29| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BR KR US |
1988-12-29| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
优先权:
申请号 | 申请日 | 专利标题
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