Seifenkiste

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Die Anforderungen an Industriefahrzeuge sind hoch: Bei Fahrten über längere Strecken muss die Lenkung von Traktoren, Baumaschinen und Offroad-Fahrzeugen ruckfrei arbeiten und gut ansprechen, darf andererseits aber nicht zu sensibel auf Lenkmanöver reagieren. Bei intensiven Arbeitsmanövern mit niedrigen Fahrgeschwindigkeiten soll der Fahrer in der Lage sein, mit kleinen Bewegungen am Lenkrad eine größere Lenkwirkung zu erzielen. Je nach Anwendung können dann der benötigte Grad an Lenkverstärkung und die Art und Weise, wie diese implementiert wird, sehr unterschiedlich sein.

Grafik Eaton Steering Control Unit

Seziert: Ein Blick auf die internen Bauteile einer Lenkungssteuereinheit von Eaton. Bild: Eaton

Im Bereich Lenkungskomponenten zählt Eaton zu den drei größten Herstellern weltweit. Das Produktangebot des Unternehmens baut auf einer Lenkeinheit auf, einem Aggregat, das ein Drehschieber-Servoventil beinhaltet, das mechanisch mit einer Messpumpe (Gerotorelement) verbunden ist. Die Lenkeinheit ist hydraulisch mit den Fahrzeugrädern verbunden.

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Normalerweise braucht ein Fahrer vier Umdrehungen, um von einem Anschlag zum anderen zu lenken. Bild: Eaton

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Im Schnelllenk-Modus dreht der Fahrer das Lenkrad nur um wenige Grad, um voll einzuschlagen. Bild: Eaton

Betätigt der Fahrer das Lenkrad, wird der Steuerschieber gegen die Steuerhülse verdreht. Ventilquerschnitte zwischen dem Steuerschieber und der Steuerhülse beginnen sich zu öffnen und leiten den Pumpenstrom zur Messpumpe (Gerotor). Der Innenläufer der Messpumpe beginnt sich zu drehen und dreht die Buchse in die gleiche Richtung wie der Steuerschieber.

Das von der Messpumpe verdrängte Fluid wird den Lenkzylindern zugeleitet. Wenn keine Lenkbewegungen mehr durchgeführt werden, werden die Ventilquerschnitte durch die Drehbewegung von Messpumpe und Steuerhülse geschlossen. Lässt der Fahrer das Lenkrad los, wird der Steuerschieber mit der Steuerhülse durch Zentrierfedern wieder in die Neutralstellung zurückgeführt.

Eine Plattform, verschiedene Anwendungen

Im Allgemeinen kann ein Fahrer die Lenkung mit vier bis sechs Umdrehungen von einem Anschlag zum anderen drehen. Ist eine spezifische Anpassung an die jeweilige Anwendung nötig, bietet das Unternehmen eine Plattform für unterschiedliche Erweiterungen an.

So profitieren zum Beispiel Fahrer in der Landwirtschaft bei der Bearbeitung von Reihenkulturen von einem leicht erhöhten Lenkeffekt zum Wenden. Dieser lässt sich mit der Q-Amp-Lenkung mit variabler Übersetzung erzielen. Im Normalbetrieb und beim langsamen Wenden erhalten die Lenkzylinder nur das von der Messpumpe verdrängte Öl.

Um schneller zu wenden, öffnen sich zusätzliche Querschnitte im Steuerschieber der Lenkeinheit. Das ermöglicht einen zusätzlichen Volumenstrom von üblicherweise bis zu 60 Prozent mehr. Dieser Volumenstrom fließt nicht durch die Messpumpe, was die Lenkgeschwindigkeit und die Effektivität erhöht.

Für Fahrzeuge mit Knicklenkung wie beispielsweise Radlader oder Forstschlepper mit hohen Trägheitskräften können Q-Amp-Systeme mit zusätzlicher Zylinderdämpfung eine gute Wahl sein. Ein kontrollierter Bypass vom Lenkzylinder zum Tank dämpft Instabilität, glättet Lenkvorgänge und reduziert ruckartige Bewegungen. Bei Anwendungen, die ein außergewöhnliches Verhalten erfordern, wie eine Lenkwinkeländerung von einem Lenkanschlag zum anderen mit einer Drehung des Lenkrads um nur plus/minus 45 Grad, bietet das Unternehmen ein Versasteer-System an. Während des normalen Fahrbetriebs oder im Notlenkbetrieb kann die Lenkeinheit im dosierten Lenkmodus über die Messpumpe der Lenkeinheit betrieben werden.

Wenn wiederholte, schnelle Drehungen des Lenkrads notwendig werden, kann der Bediener einfach auf den Schnelllenkmodus umschalten, in dem der Volumenstrom an der Messpumpe vorbei geleitet wird – der Volumenstrom zu den Lenkzylindern wird dann nur durch das Drehschieber-Servoventil gesteuert.

Neue Möglichkeiten mit Elektrohydraulik

VersaSteer System

Beim Versasteer-System hat der Fahrer die Wahl zwischen normaler Lenkung und Schnelllenkung. Bild: Eaton

Wegen des Anschlusses hydrostatischer Lenksysteme an elektronische Rechner- und Kommunikationssysteme gewinnen elektrohydraulische Bauteile weiter an Bedeutung. Im Hydrauliksystem können Sensoren und Aktoren integriert werden.

Auch eine schaltbare Lastreaktion ist möglich: Im Lastreaktionsmodus kann der Bediener die Straßenoberfläche wie in einem Pkw fühlen, während bei einem nicht reaktiven Modus die Position der Lenkachse in unebenem Gelände beibehalten wird.

Neuere elektrohydraulische Systeme sind mit Komponenten ausgestattet, die eine integrierte Intelligenz aufweisen und über eine gemeinsame CANbus-Infrastruktur Steuersignale empfangen. Solche dezentralen Systeme bieten in der Anwendung erhebliche Vorteile: Die Reaktionszeiten werden kürzer, die Fehlersuche wird zielgerichteter, und Upgrades können stufenweise durchgeführt werden. do

Autor: Christophe Natter, Eaton

Das bleibt hängen

Lust am Lenken

Die Ansprüche an Lenkungen in mobilen Maschinen sind hoch und unterscheiden sich je nach Anwendung. Deshalb bietet das Unternehmen Eaton Erweiterungen zu seiner hydraulischen Lenkeinheit an. Für Maschinen in der Landwirtschaft resultieren diese beispielsweise in einem leicht erhöhten Lenkeffekt, wodurch der Fahrer bei der Bearbeitung von Reihenkulturen am Ende des Ackers leichter wenden kann.

Hingegen ist es bei Fahrzeugen mit Knicklenkung und hohen Trägheitskräften, Radladern und Forstschleppern zum Beispiel von Vorteil, wenn das System die Lenkvorgänge glättet und ruckhafte Bewegungen reduziert. Zusätzlich eröffnen sich mit den elektrohydraulischen Komponenten neue Möglichkeiten für Konstrukteure. Damit lässt sich beispielsweise das Fahrgefühl auf der Straße verbessern.