DE102004029883A1 - Servo steering unit for private motor vehicle has valve arrangement with 3/2 directional valves allocated to each working chamber of cylinder and designed as sliding spools with open center position - Google Patents

Servo steering unit for private motor vehicle has valve arrangement with 3/2 directional valves allocated to each working chamber of cylinder and designed as sliding spools with open center position Download PDF

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Abstract

The servo steering unit (100) for a vehicle has a valve arrangement (23) to control a piston (4a) dividing a working cylinder (4) into two working chambers (4b,4c). The valve arrangement has 3/2 directional valves (6,36) allocated to each working chamber and designed as sliding spools with an open center position. The 3/2 valves are each connected to a hydraulic supply (200) via pressure line (10) connected to a line connection, and via a return line (42) connected to another line connection, and also connected to the working cylinder via connecting line (5,37) connected to a line connection. An independent claim is included for a method for the operating of the proposed servo steering system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkhilfevorrichtung gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.The The invention relates to a power steering apparatus according to the preamble of the claim 1 specified type.

Eine Lenkhilfevorrichtung dieser Art ist bei Straßenfahrzeugen, vorzugsweise im Personenkraftwagenbau eingeführt. Die bekannte Lenkhilfevorrichtung, auch Servolenkung genannt, weist eine Kombination eines Pumpenaggregats mit einem doppelseitig wirkenden Arbeitszylinder auf, die beide unter Zwischenschaltung von Ventilbaugruppen auf vorherbestimmte Weise miteinander zusammenwirken. Die Ansteuerung kann durch eine vom Fahrer betätigte Lenkeinrichtung erfolgen. Diese ist direkt mechanisch verbunden mit den gleichfalls zwangsgekoppelten lenkbaren Fahrzeugrädern.A Power steering device of this type is in road vehicles, preferably introduced in passenger car construction. The known power steering device, also called power steering, has a combination of a pump set with a double-acting Working cylinder, both with the interposition of valve assemblies interact in a predetermined way. The control can by a driver-operated steering device respectively. This is directly mechanically connected to the same positively coupled steerable vehicle wheels.

Mit hydraulischer Unterstützung arbeitende Servolenkungen einfacher Bauart neigen jedoch zu Druckstößen, die auf das Lenksystem zurückwirken. Deshalb ist in EP 427 029 B1 vorgeschlagen worden, die Pumpe mit einem Druckspeicher zu verbinden. Ferner sollen in die Verbindungsleitungen von den Steuerventilen zum Arbeitszylinder Elemente zum Dämpfen von Druckstößen eingebaut werden. Der zusätzliche Druckspeicher und die Dämpferelemente sind kostenaufwändige Bauteile.Hydraulic assisted power steering systems of simple design, however, are prone to pressure surges that operate on the steering system. That is why in EP 427 029 B1 has been proposed to connect the pump with a pressure accumulator. Furthermore, elements for damping pressure surges should be installed in the connecting lines from the control valves to the working cylinder. The additional pressure accumulator and the damper elements are expensive components.

Die Dämpferelemente und der Druckspeicher in den Zuleitungen des Arbeitszylinders sprechen auch bei Rückwirkungen vom Arbeitszylinder an und machen die Lenkung schwammig und führen zu einem Verlust des gewohnten Lenkgefühls.The damper elements and speak the pressure accumulator in the supply lines of the working cylinder also with repercussions from the power cylinder and make the steering spongy and lead to a loss of the familiar steering feel.

Nach der EP 999 971 B1 soll gleichfalls mit der Pumpe ein Druckspeicher kombiniert werden, während die Ansteuerung durch kombinierte 3/3-Wegeventile erfolgt, die gleichzeitig die Funktion eines einstellbaren Druckbegrenzungsventils haben. Die vorgeschlagenen 3/3-Wegeventile haben eine Mittelstellung, in der alle Anschlüsse des Systems voneinander getrennt sind. Die Mittelstellung wird dabei ausschließlich benutzt, um eine Sperrstellung zu erhalten, die ein manuelles Lenken unmöglich macht. bei Störung der Steuereinheit sollen die Zuleitungen zum Arbeitszylinder drucklos und mit dem Fluidbehälter verbunden sein.After EP 999 971 B1 should also be combined with the pump pressure accumulator, while the control is carried out by combined 3/3-way valves, which also have the function of an adjustable pressure relief valve. The proposed 3/3-way valves have a central position in which all connections of the system are separated. The center position is used exclusively to obtain a blocking position, which makes a manual steering impossible. in case of failure of the control unit, the supply lines to the working cylinder to be depressurized and connected to the fluid container.

Andere bekannte Lenkeinrichtungen werden zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit mit einem Pumpenaggregat ausgeführt, in das ein Druckbegrenzungsventil integriert ist. Nachteilig dabei ist, dass bei Maximaleinschlag der Lenkung kein Fluidstrom durch Ventil- und Kühlbaugruppen fließt und deshalb der gesamte Volumenstrom der Pumpe über das Druckbegrenzungsventil strömen muss. Dies verursacht thermische Probleme.Other known steering devices are to ensure the functionality executed with a pump set, in which a pressure relief valve is integrated. Disadvantageous is that at maximum steering impact no fluid flow through Valve and cooling assemblies flows and therefore the entire volume flow of the pump via the pressure relief valve stream got to. This causes thermal problems.

Eine unter der Bezeichnung Servotroniclenkung bekannte Ausführungsform einer Lenkhilfevorrichtung verwendet für die eigentliche Steuerung des doppelt wirkenden Arbeitszylinders ein Ventil mit Drehschieber. Derartige Drehschieber müssen zur Sicherstellung der Funktion mit außerordentlicher Präzision gefertigt werden. Das gleiche gilt für die Drehschieber-Ventilanordnung sowie darin enthaltene Taschen bzw. Anschlussbohrungen. Zur Sicherstellung notwendiger Anpassungen ist es notwendig, noch weitergehende maßliche und geometrische Anpassungen vorzunehmen, die auch bei Anwendung neuester Technologien kostenaufwändig und nicht immer erfolgreich sind. Die vorgeschlagenen Drehschieberventile schalten immer in direkter Abhängigkeit von der Geometrie des Ventils und stets beide Anschlüsse gleichzeitig. Nachteilig an dieser Art der Drehschieberventilausführung ist, dass nur dann eine Lenkhilfeunterstützung erfolgt wenn tatsächlich eine Auslenkung der Lenkeinrichtung erfolgt. Einflussnahmen auf das Unterstützungsverhalten unabhängig von der Auslenkung der Lenkeinrichtung sind insoweit nicht möglich. Ein weiteres Problem besteht in der Kennzeichnung der entsprechenden Einzelteile und deren zuverlässige Kombination zum fertigen Drehschieberventil bzw. dessen Zuordnung zu einem bestimmten Fahrzeugtyp. Ebenso kann die Vorratshaltung für Ersatzbedarf bei der Vielzahl Ausführungsformen problematisch sein.A known under the name Servotronic steering embodiment a power steering device used for the actual control of the double-acting cylinder a valve with rotary valve. Such rotary valves must made to ensure the function with extraordinary precision become. The same applies the rotary valve arrangement and contained therein pockets or connecting holes. To ensure necessary adjustments it is necessary to make further dimensional and geometrical adjustments which, even with the application of the latest technologies, is costly and are not always successful. The proposed rotary valves always switch in direct dependence from the geometry of the valve and always both ports at the same time. A disadvantage of this type of rotary valve valve design, that only then a power steering assistance takes place when actually one Deflection of the steering device takes place. Influence on the support behavior independently From the deflection of the steering device are not possible in this respect. One Another problem is the labeling of the corresponding Items and their reliable Combination to the finished rotary valve or its assignment to a specific vehicle type. Likewise, the stockpiling for replacement needs in the multiplicity embodiments be problematic.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das bisher verwendete Drehschieberventil durch kostengünstigere und das erforderliche Betriebsverhalten besser, jedoch mindestens gleichwertig, erfüllende Baugruppen bei gleichzeitiger Beibehaltung des gewohnten Lenkgefühls zu ersetzen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das im Nebenstrom liegende Volumenstromregelventil entbehrlich zu machen.Of the The invention is therefore based on the object, the previously used Rotary valve by cheaper and the required performance better, but at least equivalent, fulfilling To replace assemblies while maintaining the usual steering feel. A Another object of the invention is that lying in the side stream Volume flow control valve dispensable.

Diese Aufgabe wird für die Lenkhilfevorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.These Task is for the power steering apparatus by the characterizing features of Claim 1 solved in conjunction with its generic features.

Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The under claims form advantageous developments of the invention.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die verwendeten Drehschieberventile herstellungstechnisch und kostenseitig enorm aufwändig sind, die Verwendung einfacher herstellbarer Ventilbaugruppen sowie die Auflösung des Hauptsteuerventils in Einzelbausteine in Verbindung mit einer veränderten Ausgestaltung der Anlage und des Steuergerätes selbst erhebliche Vorteile bringt.Of the Invention is based on the finding that the rotary valves used are enormously complex in terms of production technology and costs, the use of simple manufacturable valve assemblies and the resolution of the main control valve in individual blocks in conjunction with a changed Design of the system and the control unit itself considerable advantages brings.

Ins besondere wurde gefunden, dass ein ausgeglichenes Lenkverhalten durch die mechanische Entkopplung der beiden Wegeventile und deren ausschließliche Ansteuerung mit elektrischen Signalen die Möglichkeit bietet, unter Verwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ventilbaugruppen das Lenkverhalten so anzupassen, dass das Verhalten des vorgeschlagenen Systems an verschiedene Fahrzeuge ebenso angepasst werden kann, wie an bestimmte Fahrsituationen.in the special was found that a balanced steering behavior by the mechanical decoupling of the two directional valves and their exclusive control with electrical signals the possibility offers, using the inventively proposed valve assemblies the Adjust steering behavior so that the behavior of the proposed System can be adapted to different vehicles as well, as in certain driving situations.

Nach der Erfindung wird ein von einer Pumpe geförderter Fluidstrom durch eine Druckleitung den Anschlüssen zweier 3/2-Wegeventile zugeführt. Die Konstanthaltung des Volumenstroms erfolgt dabei in bekannter Weise durch ein der Pumpe nachgeschaltetes, als Stromregelventil bekanntes, Volumenstromregelventil. Die beiden 3/2-Wegeventile sind ihrerseits über den Ventilausgang mit einem Arbeitszylinder verbunden.To The invention provides a pumped by a pump fluid flow through a Pressure line to the connections fed to two 3/2-way valves. The Constant maintenance of the volume flow takes place in a known manner by a downstream of the pump, known as a flow control valve, Volume flow control valve. The two 3/2-way valves are in turn on the Valve outlet connected to a working cylinder.

In vorteilhafter Weise kann dies ein linear wirkender Arbeitszylinder mit doppelseitiger Kolbenstange sein. In ihrer Grundstellung verbinden die 3/2-Wegeventile den Anschluss des Arbeitszylinders mit der Rücklaufleitung, so dass im Arbeitszylinder kein Fluiddruck entstehen kann. Dies gilt auch dann, wenn die Pumpe einen Volumenstrom fördert. In diesem Schaltzustand, der in etwa einem Fahrzeug mit stehendem Motor oder außer Betrieb gesetzter Pumpe entspricht, ist die Servolenkung gleichfalls außer Betrieb. Ein Lenken ist bei wesentlich erhöhten Bedienkräften trotzdem möglich.In Advantageously, this can be a linear acting cylinder be with double-sided piston rod. Connect in their basic position the 3/2-way valves connect the working cylinder to the return line, so that no fluid pressure can arise in the working cylinder. This also applies if the pump delivers a volume flow. In this switching state, which is approximately a vehicle with a stationary engine or except When the pump is set, the power steering is also out of order. Steering is at significantly increased operating forces anyway possible.

Im allgemeinen Betriebszustand eines fahrenden Fahrzeugs und bei einer einen Fluidstrom fördernden Pumpe sind die 3/2-Wegeventile durch Steuersignale in die Mittelstellung bewegt worden. Dort werden sie schwebend gehalten. In dieser Schaltstellung ist der Längsschieber gerade so ausgelenkt, dass sich ein gleicher Öffnungsquerschnitt zwischen Pumpenanschluss und dem jeweiligem Anschluss des Arbeitszylinders und zwischen demselbigen und dem Rücklaufanschluss einstellt. Werden beide 3/2-Wegeventile in der beschriebenen Schaltstellung gehalten, so teilt sich der von der Pumpe geförderte Fluidstrom zu gleichem Anteil zwischen den beiden 3/2-Wegeventilen auf. Diese besondere Schaltstellung der beiden 3/2-Wegeventile führt zu einem ausgeglichenen Druckverhältnis in den beiden Kammern des Arbeitszylinders.in the general operating condition of a moving vehicle and at a promote a fluid flow Pump are the 3/2-way valves by control signals in the middle position been moved. There they are kept floating. In this switching position is the longitudinal slide just deflected so that an equal opening cross-section between Pump connection and the respective connection of the working cylinder and between the same and the return port. Both 3/2-way valves in the described switching position held, the pumped by the pump fluid flow is divided into the same Share between the two 3/2-way valves. This special switch position the two 3/2-way valves leads to a balanced pressure ratio in the two chambers of the working cylinder.

Sind an einer Lenkeinrichtung Lenkbewegungen notwendig, so werden beide der 3/2-Wegeventile aus der Mittelstellung ausgelenkt. Entsprechend der Richtung der Lenkbewegung wird eines der beiden 3/2-Wegeventile in der Art ausgelenkt, dass der Öffnungsquerschnitt zwischen Pumpenanschluss und Anschluss zur jeweiligen Kammer des Arbeitszylinders verringert und im gleichen Ausmaß der Öffnungsquerschnitt des jeweiligen anderen 3/2-Wegeventil zwischen Pumpenanschluss und Anschluss der gegenüberliegenden Kammer des Arbeitszylinders vergrößert wird. Durch diese Schaltstellung wird das Druckgleichgewicht gestört und der Kolben des Arbeitszylinders beginnt sich zu bewegen.are Steering movements are necessary on a steering device, both become the 3/2-way valves deflected from the middle position. Corresponding the direction of the steering movement is one of the two 3/2-way valves deflected in the way that the opening cross-section between pump connection and connection to the respective chamber of the working cylinder reduced and to the same extent the opening cross section of the respective another 3/2-way valve between pump connection and connection of the opposite chamber of the working cylinder is enlarged. By this switching position, the pressure balance is disturbed and the piston the working cylinder starts to move.

Die beiden 3/2-Wegeventile werden elektrisch, vorzugsweise über elektromagnetische Betätigungen, ausgelenkt. Die Steuersignale werden von einer Steuereinheit geliefert, die diese aus Sensorsignalen ableitet, die von der Lenkeinrichtung kommen. Dabei werden die Steuersignale nach vorgegebenen Algorithmen mit Hilfe von elektrischen oder elektronischen Schaltelementen, vorzugsweise jedoch durch in der Steuereinheit vorhandene Rechner und durch die zu deren Betrieb dort abgelegten Programmprodukte erzeugt.The Both 3/2-way valves are electrically, preferably via electromagnetic actuations deflected. The control signals are supplied by a control unit, derives these from sensor signals from the steering device come. In this case, the control signals according to predetermined algorithms with the help of electrical or electronic switching elements, but preferably by existing in the control unit computer and generated by the program products stored there for their operation.

Die 3/2-Wegeventile sind als Ventile mit Längsschieber ausgelegt und können sowohl als Einzelgeräte als auch in einer Version für den Bohrungseinbau (Cartridge) verwendet werden. Sie besitzen aufgrund ihrer Bauweise Anpassungsmöglichkeiten an Erfordernisse, die sich aus Anlagenkonstruktion und Betrieb ergeben. Da sie durch Signale einer Steuereinheit angesteuert werden, können sie in vorteilhafter Weise im Komplex mit der Steuereinheit optimiert werden.The 3/2-way valves are designed as valves with longitudinal slide and can both as individual devices as well as in a version for the bore installation (cartridge) are used. You own due their design adjustment options Requirements resulting from plant design and operation. Since they are controlled by signals from a control unit, they can advantageously optimized in complex with the control unit become.

Eine bevorzugte Ausführungsform verwendet für die 3/2-Wegeventile die Ausführung für Bohrungseinbau und einen beide aufnehmenden Verkettungsblock.A preferred embodiment used for the 3/2-way valves the execution for bore installation and a two-chain link.

In einer weiteren Ausführungsform sind in den Verkettungsblock noch ein Druckbegrenzungsventil sowie ein 2/2-Wegeventil integriert. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich, dass der Fluidstrom bis zum Druckbegrenzungsventil eine größere Leitungslänge durchqueren muss. Ergibt sich dabei ein für die Ausführung von Arbeitsvorgängen unzulässig hoher Druck, wird dieser über das Druckbegrenzungsventil in die Rücklaufleitung abgeleitet und in jedem Fall über den vorhandenen Ölkühler zurückgekühlt. Dadurch werden unzulässige Erwärmungen des Fluids vermieden. Dabei ist es eine Optimierungsaufgabe, das Schaltverhalten mit den Erfordernissen aus dem Betrieb des Fahrzeuges in Übereinstimmung zu bringen. Das zusätzlich angeordnete 2/2-Wegeventil ist als Notventil für den Fall vorgesehen, dass die beiden 3/2-Wegeventile unzulässige Schaltkombinationen haben, mechanische Schäden aufweisen oder durch Fehlfunktionen anderer Bauelemente falsch angesteuert wurden. Bei dem 2/2-Wegeventil handelt es sich um eine Bauform mit Federrückstellung, so dass die Sperrstellung dieses Ventils nur durch Anlegen einer Spannung, eines Signals zu erreichen ist. Das in Sperrstellung betriebene 2/2-Wegeventil wird beim Auftreten einer Störung umgeschaltet und stellt eine Leitungsverbindung zwischen Druck- und Rücklaufleitung her. In diesem Fall kann durch Aufbringen erhöhter Lenkkräfte an der Lenkeinrichtung eine Notlenkung erreicht werden. Fällt am Fahrzeug beispielsweise die Spannung aus, geht dieses Ventil durch die Federrückstellung sofort in die Grundstellung zurück und schaltet die Verbindung zwischen Druck- und Rücklaufleitung frei.In a further embodiment, a pressure limiting valve and a 2/2-way valve are integrated into the interlinking block. In this embodiment, it follows that the fluid flow has to traverse a larger line length to the pressure relief valve. If this results in an inadmissibly high pressure for the execution of operations, this is derived via the pressure relief valve in the return line and cooled back in any case via the existing oil cooler. As a result, inadmissible heating of the fluid can be avoided. It is an optimization task to bring the switching behavior with the requirements of the operation of the vehicle in accordance. The additionally arranged 2/2-way valve is provided as an emergency valve in the event that the two 3/2-way valves have impermissible switching combinations, have mechanical damage or were incorrectly controlled by malfunctioning of other components. The 2/2-way valve is a design with spring return, so that the blocking position of this valve can only be achieved by applying a voltage, a signal. The operated in blocking position 2/2-way valve is at Occurs switched a fault and establishes a line connection between the pressure and return line. In this case, an emergency steering can be achieved by applying increased steering forces to the steering device. If, for example, the voltage on the vehicle fails, this valve immediately returns to the normal position through the spring return and switches off the connection between the pressure and return line.

Die Lenkeinrichtung ist mit wenigstens einem Sensor ausgestattet, der an die Steuereinheit Signale über die Intensität der Lenkbewegung liefert. Vorzugsweise wird die Lenkeinrichtung mit einem Drehmomenten und zusätzlich mit einem Drehwinkelsensor ausgestattet. Die Signale beider Sensoren erlauben es der Steuereinheit, die Lenkbewegung nach Auslenkung und Intensität zu erfassen und das Verhalten der Servolenkung entsprechend abzustimmen.The Steering device is equipped with at least one sensor, the to the control unit signals via the intensity the steering movement delivers. Preferably, the steering device with a torque and in addition equipped with a rotation angle sensor. The signals of both sensors allow It allows the control unit to detect the steering movement after deflection and intensity and tune the behavior of the power steering accordingly.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die 3/2-Wegeventile mit einem Schaltstellungssensor auszustatten, der die Schaltstellung des Längsschiebers erfasst. Ebenso kann in die Zuleitung zum Arbeitszylinder je ein Drucksensor integriert sein, der den durch Schaltvorgänge entstehenden Druckauf- bzw. abbau ermittelt. Damit kann die Steuereinheit die Betriebsverhältnisse der Servolenkung erfassen und selbst bei kleineren Abweichungen im Betriebsverhalten entsprechende Anpassungen des Betriebsregimes vornehmen. Letztlich ist es Optimierungsaufgabe für das Steuergerät und die darin abgelegten Programmprodukte.A another embodiment the invention provides, the 3/2-way valves equipped with a shift position sensor, the switching position of the longitudinal slide detected. Likewise, in the supply line to the working cylinder ever one Pressure sensor to be integrated, resulting from the switching operations Pressure build-up or dismantling determined. Thus, the control unit can operating conditions detect the power steering and even with smaller deviations in the operating behavior appropriate adjustments of the operating regime make. Ultimately, it is optimization task for the controller and in it stored program products.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.Further Advantages, features and applications of the present Invention will become apparent from the following description in conjunction with the embodiments shown in the drawing.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In der Beschreibung, in den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und in der Zeichnung werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:The Invention will be described below with reference to the drawings embodiments described in more detail. In the description, in the claims, the abstract and in In the drawing, the list given in the back of the reference numerals used terms and associated reference numerals. In the drawing means:

1 eine schematische Darstellung der verwendeten Servolenkung; 1 a schematic representation of the power steering used;

2 die Darstellung des in Richtung Rücklaufanschluss geöffneten Längsschiebers sowie der zugehörigen Arbeitspunkte im Diagramm; 2 the representation of the opened in the direction of the return port longitudinal slide and the associated operating points in the diagram;

3 die Darstellung der Mittelsteilung des verwendeten Längsschiebers sowie der zugehörigen Arbeitspunkte im Diagramm, und 3 the representation of the center division of the longitudinal slide used and the associated operating points in the diagram, and

4 die Darstellung in Richtung Pumpenanschluss geöffneten Längsschiebers des verwendeten 3/2-Wegeventils sowie der zugehörigen Arbeitspunkte im Diagramm. 4 The illustration in the direction of the pump connection open longitudinal slide of the used 3/2-way valve and the associated operating points in the diagram.

Die erfindungsgemäße Lenkhilfevorrichtung 100 weist eine Pumpe 16 auf, die ein Fluid aus dem Fluidbehälter 17 gegen ein Volumenstromregelventil 15 fördert, wobei der nach dem Volumenstromregelventil 15 vorhandene Volumenstrom einer gewünschten Gesetzmäßigkeit entspricht. Nach dieser Hydraulikversorgung 200 ist in die Leitung ein Dehnschlauch 14 eingefügt, der Druckstöße abbauen hilft.The power steering device according to the invention 100 has a pump 16 on, which is a fluid from the fluid container 17 against a flow control valve 15 promotes, according to the flow control valve 15 existing volume flow corresponds to a desired law. After this hydraulic supply 200 is in the line a stretch hose 14 inserted, which helps to reduce pressure surges.

Die Druckleitung 10 ist mit einem ersten 3/2-Wegeventil 6 und einem zweiten 3/2-Wegeventil 36 verbunden. Beide Wegeventile 6 und 36 befinden sich innerhalb einer Ventilanordnung 23. Dadurch kann der Aufwand für Verbindungsleitungen minimiert werden. Vom ersten 3/2-Wegeventil 6 ist über die Leitung 5 die Zylinderkammer 4b des doppelseitig wirkenden Arbeitszylinders 4 angeschlossen. Das zweite 3/2-Wegeventil 36 ist über die Leitung 37 mit der Zylinderkammer 4c des doppelt wirkenden Arbeitszylinders 4 verbunden.The pressure line 10 is with a first 3/2-way valve 6 and a second 3/2-way valve 36 connected. Both directional valves 6 and 36 are located inside a valve arrangement 23 , As a result, the cost of connecting cables can be minimized. From the first 3/2-way valve 6 is over the line 5 the cylinder chamber 4b the double-sided working cylinder 4 connected. The second 3/2-way valve 36 is over the line 37 with the cylinder chamber 4c of the double-acting cylinder 4 connected.

Über eine Koppelstange 3 ist der Arbeitszylinder 4 mit dem hier nur schematisch dargestellten Lenkgetriebe 2 verbunden. Wird an der Lenkeinrichtung 1, vorzugsweise an dem üblichen Lenkrad, eine Drehbewegung erzeugt, wird diese über das Lenkgetriebe 2 und die Koppelstange 3 direkt an den Arbeitszylinder 4 übermittelt.Over a coupling rod 3 is the working cylinder 4 with the steering gear only schematically illustrated here 2 connected. Is at the steering device 1 , preferably on the usual steering wheel, generates a rotational movement, this is via the steering gear 2 and the coupling rod 3 directly to the working cylinder 4 transmitted.

Die Lenkeinrichtung 1 ist mit einem Drehwinkelsensor 21 und einem Drehmomentsensor 22 ausgestattet, die beide ihre Messsignale an eine Steuereinheit 20 übermitteln. Die dabei gewonnenen Informationen über den Winkel der Lenkradbewegung sowie über die Intensität der Bewegung des Lenkrades werden durch die Steuereinheit 20 ausgewertet und entsprechende Steuersignale an die 3/2-Wegeventile 6 und 36 ausgesendet.The steering device 1 is with a rotation angle sensor 21 and a torque sensor 22 both equipped with their measuring signals to a control unit 20 to transfer. The information obtained about the angle of the steering wheel movement and the intensity of the movement of the steering wheel are by the control unit 20 evaluated and appropriate control signals to the 3/2-way valves 6 and 36 sent out.

Die 3/2-Wegeventile 6 und 36 sind über 4 Anschlüsse mit der Druckleitung 10, die Rücklaufleitung 42 und die Verbindungsleitung 5 zum Arbeitszylinder 4 – Anschluss 27 und 53 – verbunden, wobei die Verbindungsleitung im 3/2-Wegeventil 36 das Bezugszeichen 37 statt 5 aufweist. Die Verbindungsleitung 5 verbindet den Arbeitsraum 4b des Arbeitszylinders 4 mit dem 3/2-Wegeventil 6, während Verbindungsleitung 37 den Arbeitsraum 4c des Arbeitszylinders 4 mit dem 3/2-Wegeventil 36 verbindet.The 3/2-way valves 6 and 36 are over 4 connections to the pressure line 10 , the return line 42 and the connection line 5 to the working cylinder 4 - Connection 27 and 53 - Connected, wherein the connecting line in the 3/2-way valve 36 the reference number 37 instead of 5 having. The connection line 5 connects the workspace 4b of the working cylinder 4 with the 3/2-way valve 6 while connecting line 37 the workroom 4c of the working cylinder 4 with the 3/2-way valve 36 combines.

Bei den 3/2-Wegeventilen 6 und 36 handelt es sich um Schieberventile mit Federrückstellung, wobei im Ausgangszustand eine Verbindung zwischen Rücklaufleitung 42 und Verbindungsleitung 5 sowie beim 3/2-Wegeventil 36 eine Verbindung zwischen Rücklaufleitung 42 und Verbindungsleitung 37 besteht. In diesem Zustand ist der Arbeitszylinder 4 drucklos geschaltet und es kann manuell gelenkt werden. Durch die Lenkhilfevorrichtung 100 erfolgt keine Kraftunterstützung.With the 3/2-way valves 6 and 36 these are slide valves with spring return, wherein in the initial state, a connection between the return line 42 and connection line 5 as well as the 3/2-way valve 36 a connection between the return line 42 and connection line 37 consists. In this state is the working cylinder 4 depressurized and it can be steered manually. Through the power steering device 100 there is no power assistance.

Wird die Lenkhilfevorrichtung 100 in Betrieb genommen, sendet die Steuereinheit 20 zunächst an die 3/2-Wegeventile 6 und 36 Steuersignale aus, wodurch die elektromagnetischen Stelleinheiten 7 und 39 die Längs schieber soweit verschieben, dass eine Mittelstellung schwebend eingenommen wird. In dieser Schaltstellung ist der Längsschieber 32 in der Art ausgelenkt, dass sich die Öffnungsquerschnitte zwischen dem Pumpenanschluß 28 und dem jeweiligen Zylinderkammeranschluß 27 und zwischen Zylinderkammeranschluß 27 und dem Rücklaufanschluß 50 in gleich großem Ausmaß einstellen. Diese symmetrische Schaltstellung führt dazu, dass sich der von der Pumpe 16 geförderte Volumenstrom zu gleichen Anteilen zwischen den beiden 3/2-Wegeventilen 6 und 36 auf teilt und sich somit ein ausgeglichenes, niedriges Druckniveau in den beiden Kammern 4b und 4c des Arbeitszylinders einstellt.Will the power steering device 100 put into operation, sends the control unit 20 first to the 3/2-way valves 6 and 36 Control signals, causing the electromagnetic actuators 7 and 39 Move the longitudinal slide so far that a middle position is taken floating. In this switching position is the longitudinal slide 32 deflected in the way that the opening cross-sections between the pump port 28 and the respective cylinder chamber connection 27 and between cylinder chamber connection 27 and the return port 50 adjust to the same extent. This symmetrical switching position causes that of the pump 16 delivered volume flow in equal proportions between the two 3/2-way valves 6 and 36 split and thus a balanced, low pressure level in the two chambers 4b and 4c of the working cylinder.

Erhält die Steuereinheit 20 vom Drehwinkel- 21 und/oder Drehmomentsensor 22 wegen einer Betätigung der Lenkeinrichtung 1 Messsignale, sendet sie an die 3/2-Wegeventile 6 und 36 Steuersignale aus, durch die die elektromagnetischen Stelleinheiten 7 und 39 die beiden Längsschieber 32 aus der Mittelstellung auslenken. Je nach Art der Bewegung an der Lenkeinrichtung 1 werden die beiden 3/2-Wegeventile 6 oder 36 wie beschrieben angesteuert, wodurch sich einer der beiden Längsschieber 32 in Richtung Rücklaufanschluss 50 öffnet und im gleichen Ausmaß der jeweilig andere Längsschieber in Richtung Rücklaufanschluss 50 schließt. Durch diese Schaltstellung wird das ausgeglichene Druckniveau in den Kammern 4b und 4c des Arbeitszylinders gestört und der Kolben 4a beginnt sich zu bewegen. Die Intensität der Lenkbewegung bestimmt dabei die Amplitude der Auslenkung der beiden Längsschiebers 32 und folglich die resultierende Druckdifferenz.Receives the control unit 20 from the angle of rotation 21 and / or torque sensor 22 because of an actuation of the steering device 1 Measuring signals, sends them to the 3/2-way valves 6 and 36 Control signals through which the electromagnetic actuators 7 and 39 the two longitudinal slides 32 deflect out of the middle position. Depending on the type of movement on the steering device 1 be the two 3/2-way valves 6 or 36 controlled as described, resulting in one of the two longitudinal slide 32 in the direction of the return connection 50 opens and to the same extent the respective other longitudinal slide in the direction return port 50 closes. By this switching position, the balanced pressure level in the chambers 4b and 4c of the working cylinder disturbed and the piston 4a starts to move. The intensity of the steering movement determines the amplitude of the deflection of the two longitudinal slide 32 and hence the resulting pressure difference.

Die 3/2-wegeventile 6 und 36 sind zur Sicherstellung der Funktionen des Systems mit Mess- und Kontrolleinrichtungen ausgestattet. Beim 3/2-Wegeventil 6 ist dies ein Schaltstellungssensor 8, sowie ein Drucksensor 9, der in die Verbindungsleitung 5 angeschlossen ist. Beim 3/2-Wegeventil 36 ist dies entsprechend der Schaltstellungssensor 40 sowie der Drucksensor 41 mit Verbindung zur Verbindungsleitung 37. Die durch die Sensoren 8, 9, 40 und 41 gelieferten Messsignale werden ebenfalls von der Steuereinheit 20 ausgewertet und in entsprechende Steuersignale umgesetzt.The 3/2-way valves 6 and 36 are equipped with measuring and control devices to ensure the functions of the system. At the 3/2-way valve 6 this is a switch position sensor 8th , as well as a pressure sensor 9 who is in the connection line 5 connected. At the 3/2-way valve 36 this is according to the shift position sensor 40 as well as the pressure sensor 41 with connection to the connection line 37 , The through the sensors 8th . 9 . 40 and 41 supplied measuring signals are also from the control unit 20 evaluated and converted into appropriate control signals.

Treten bei der Auswertung der Schaltstellungen Fehler auf, kann die Steuereinheit 20 entweder die 3/2-Wegeventile 6 und 36 neu ansteuern oder sie kann bei Fortbestehen eines Störungszustandes das 2/2-Wegeventil 12 ansteuern und eine Notabschaltung vornehmen. Hierbei handelt es sich um ein Ventil, das gleichzeitig eine elektromagnetisch betätigte Stelleinheit 44 und eine Federrückstellung 43 besitzt. In der durch die Federrückstellung 43 erzwungenen Schaltstellung, die gleichzeitig die Grundstellung ist, besteht im 2/2-Wegeventil 12 eine Leitungsverbindung. Der dadurch entstehende Kurzschluss macht das System drucklos, so dass keine ungewollten Bewegungen des Arbeitszylinders 4 durch eventuelle Fehlschaltungen der 3/2-Wegeventile 6 und 36 entstehen können.If errors occur in the evaluation of the switch positions, the control unit can 20 either the 3/2-way valves 6 and 36 or if it persists, the 2/2-way valve can continue to operate if a fault condition persists 12 control and make an emergency shutdown. This is a valve, which at the same time an electromagnetically actuated actuator 44 and a spring return 43 has. In the spring return 43 forced switching position, which is also the basic position, consists in the 2/2-way valve 12 a line connection. The resulting short circuit makes the system depressurized, so that no unwanted movements of the working cylinder 4 due to possible faulty switching of the 3/2-way valves 6 and 36 can arise.

Ferner ist zwischen Druckleitung 10 und Rücklaufleitung 42 ein Druckbegrenzungsventil 13 eingeschaltet, durch das der Maximaldruck in seiner Höhe begrenzt wird.Further, between pressure line 10 and return line 42 a pressure relief valve 13 switched on, by which the maximum pressure is limited in its height.

Die erfindungsgemäße Servolenkung kann durch entsprechende Auslenkung der 3/2-Wegeventile 6 und 36 jeden beliebigen Arbeitspunkt einnehmen. Im folgenden sind wesentliche 3 charakteristische Arbeitspunkte beschrieben:

  • – In dem in 2 gezeigten Auslenkungszustand ist einer der beiden Längsschieber 32 der beiden 3/2-Wegeventile 6 bzw. 36 derart ausgelenkt, dass der Öffnungsquerschnitt zwischen Pumpenanschluss 28 und Zylinderkammeranschluss 27 auf ein Minimum reduziert und folglich der Öffnungsquerschnitt zwischen dem Zylinderkammeranschluss 27 und Rücklaufanschluss 50 auf ein Maximum erweitert ist. Beim jeweilig anderen 3/2-Wegeventil 6 bzw. 36 wird der Längsschieber 32 gegensätzlich derart ausgelenkt, dass der Öffnungsquerschnitt zwischen Pumpenanschluss 28 und Zylinderkammeranschluss 27 auf ein Maximum erweitert und der Öffnungsquerschnitt zwischen dem Zylinderkammeranschluss 27 und Rücklaufanschluss 50 auf ein Minimum reduziert ist (siehe 4). Stationär betrachtet sind die Summen der Öffnungsquerschnitte pro Wegeventil 6 und 36 allerdings gleich, sodass sich im stationären Betriebszustand der von der Pumpe 16 kommende Volumenstrom zu gleichen Anteilen zwischen den beiden 3/2-Wegeventilen 6 und 36 aufteilt. Da die einzelnen Öffnungsquerschnitte allerdings maximal asymmetrisch sind, wird sich auch ein maximaler Druckniveauunterschied zwischen den Zylinderkammern 4b und 4c einstellen.
  • – In der in 3 sichtbaren schwebenden Mittelstellung ist der Längsschieber 32 in der Art ausgelenkt, dass sich die Öffnungsquerschnitte zwischen dem Pumpenanschluß 28 und dem jeweiligen Zylinderkammeranschluß 27 und zwischen Zylinderkammeranschluß 27 und dem Rücklaufanschluß 50 in gleich großem Ausmaß einstellen. Da die einzelnen Öffnungsquerschnitte symmetrisch sind, ist der Druckniveauunterschied zwischen den einzelnen Zylinderkammern 4b und 4c zu Null.
  • – In dem in 4 gezeigten Auslenkungszustand ist einer der beiden Längsschieber 32 der beiden 3/2-Wegeventile 6 bzw. 36 derart ausgelenkt, dass der Öffnungsquerschnitt zwischen Pumpenanschluss 28 und Zylinderkammeranschluss 27 auf ein Minimum reduziert und folglich der Öffnungsquerschnitt zwischen dem Zylinderkammeranschluss 27 und Rücklaufanschluss 50 auf ein Maximum erweitert ist. Beim jeweilig anderen 3/2-Wegeventil 6 bzw. 36 wird der Längsschieber 32 gegensätzlich derart ausgelenkt, dass der Öffnungsquerschnitt zwischen Pumpenanschluss 28 und Zylinderkammeranschluss 27 auf ein Maximum erweitert und der Öffnungsquerschnitt zwischen dem Zylinderkammeranschluss 27 und Rücklaufanschluss 50 auf ein Minimum reduziert ist. Stationär betrachtet sind die Summen der Öffnungsquerschnitte pro Wegeventil 6 und 36 allerdings gleich, sodass sich im stationären Betriebszustand der von der Pumpe 16 kommende Volumenstrom zu gleichen Anteilen zwischen den beiden 3/2-Wegeventilen 6 und 36 aufteilt. Da die einzelnen Öffnungsquerschnitte allerdings maximal asymmetrisch sind, wird sich auch ein maximaler Druckniveauunterschied zwischen den Zylinderkammern 4b und 4c einstellen.
The power steering according to the invention can by appropriate deflection of the 3/2-way valves 6 and 36 occupy any operating point. In the following essential 3 characteristic operating points are described:
  • - In the in 2 shown deflection state is one of the two longitudinal slide 32 the two 3/2-way valves 6 respectively. 36 so deflected that the opening cross-section between the pump port 28 and cylinder chamber connection 27 reduced to a minimum and thus the opening cross section between the cylinder chamber connection 27 and return port 50 is extended to a maximum. At the respective other 3/2-way valve 6 respectively. 36 becomes the longitudinal slide 32 oppositely deflected such that the opening cross section between the pump connection 28 and cylinder chamber connection 27 extended to a maximum and the opening cross-section between the cylinder chamber connection 27 and return port 50 is reduced to a minimum (see 4 ). Stationary considered are the sums of the opening cross-sections per way valve 6 and 36 however, the same, so that in steady-state operation of the pump 16 coming volume flow in equal proportions between the two 3/2-way valves 6 and 36 divides. However, since the individual opening cross-sections are maximally asymmetrical, a maximum pressure level difference between the cylinder chambers also becomes 4b and 4c to adjust.
  • - In the in 3 visible floating center position is the longitudinal slide 32 deflected in the way that the opening cross-sections between the pump port 28 and the respective cylinder chamber connection 27 and between cylinder chamber connection 27 and the return port 50 adjust to the same extent. Since the individual opening cross-sections are symmetrical, the pressure level difference between the individual cylinder chambers 4b and 4c to zero.
  • - In the in 4 shown deflection state is one of the two longitudinal slide 32 the two 3/2-way valves 6 respectively. 36 so deflected that the opening cross-section between the pump port 28 and cylinder chamber connection 27 reduced to a minimum and thus the opening cross section between the cylinder chamber connection 27 and return port 50 is extended to a maximum. At the respective other 3/2-way valve 6 respectively. 36 becomes the longitudinal slide 32 oppositely deflected such that the opening cross section between the pump connection 28 and cylinder chamber connection 27 extended to a maximum and the opening cross-section between the cylinder chamber connection 27 and return port 50 is reduced to a minimum. Stationary considered are the sums of the opening cross-sections per way valve 6 and 36 however, the same, so that in steady-state operation of the pump 16 coming volume flow in equal proportions between the two 3/2-way valves 6 and 36 divides. However, since the individual opening cross-sections are maximally asymmetrical, a maximum pressure level difference between the cylinder chambers also becomes 4b and 4c to adjust.

Die Steuereinheit 20 der erfindungsgemäßen Servolenkung ist so ausgestaltet, dass sie aus dem innerhalb der Lenkhilfevorrichtung 100 ermittelten Messsignalen die im jeweiligen Betriebszustand notwendigen Steuersignale generiert und an die jeweiligen Stelleinheiten 7, 39 oder 44 aussendet. Dies geschieht unter Einbeziehung der in der Steuereinheit 20 vorhandenen Hardware, vorzugsweise vorhandene Rechnerbausteine, sowie der zusätzlich dort abgelegten Programmprodukte, mit deren Hilfe die Hardware nach einprogrammierten Algorithmen arbeitet. Die Steuereinheit 20 kann dabei eine spezifische Hardware Ausstattung haben oder aus einem Steuerrechner bestehen, der seinerseits zusätzlich vorhandene Leistungsstufen ansteuert, die die für die Steuersignale notwendigen Leistungsparameter haben. Es besteht ferner die Möglichkeit, die Steuereinrichtung so auszulegen, dass sie auch außerhalb der vorhandene Mess- oder Steuersignale empfängt, auswertet und Steuersignale generiert.The control unit 20 the power steering system according to the invention is designed so that it from within the power steering device 100 determined measurement signals generated in the respective operating state control signals and to the respective actuators 7 . 39 or 44 sending out. This is done by including in the control unit 20 existing hardware, preferably existing computer modules, as well as additionally stored there program products, with the help of which the hardware works according to programmed algorithms. The control unit 20 can have a specific hardware equipment or consist of a control computer, which in turn controls additional existing power levels, which have the power parameters necessary for the control signals. It is also possible to design the control device so that it also receives outside the existing measurement or control signals, evaluates and generates control signals.

Die vorzugsweise verwendeten 3/2-Wegeventile 6, 36 sind wiederum vorzugsweise als Bohrungseinbauventile (Cartrige) ausgeführt und bestehen im Wesentlichen aus einem Einbaugehäuse 46, einem darin laufenden Längsschieber 32 sowie einem Elektromagneten 26. Am oberen Ende 47 des Längsschiebers 32 ist ein Magnetkern 48 angeordnet, der im Zusammenwirken mit dem Elektromagneten 26 die Verstellung des Längsschiebers 32 bewirkt. Die Bohrung 27 bildet den Anschluss für den Arbeitszylinder 4, während Bohrung 28 den Anschluss für die Druckleitung 10 bildet. Die Bohrung 49 des Gehäuses 46 Ventilanordnung 46 nimmt den Längsschieber 32 auf und bildet eine Verbindung mit der koaxialen Bohrung 50 im Längsschieber 32 den Anschluss für die Rücklaufleitung 49 aus.The preferably used 3/2-way valves 6 . 36 are again preferably designed as a bore-hole valves (Cartrige) and consist essentially of a built-in housing 46 , a longitudinal slide in it 32 as well as an electromagnet 26 , At the upper end 47 of the longitudinal slide 32 is a magnetic core 48 arranged in cooperation with the electromagnet 26 the adjustment of the longitudinal slide 32 causes. The hole 27 forms the connection for the working cylinder 4 while drilling 28 the connection for the pressure line 10 forms. The hole 49 of the housing 46 valve assembly 46 takes the longitudinal slide 32 and forms a connection with the coaxial bore 50 in the longitudinal slide 32 the connection for the return line 49 out.

Die Bohrungen 49 und 50 sind über eine Querbohrung 51 miteinander verbunden.The holes 49 and 50 are over a cross hole 51 connected with each other.

Sobald das Steuersignal für die Ansteuerung des 3/2Wegeventils 6, 36 ausbleibt, wird es durch die Feder 29 in Grundstellung zurück bewegt. Dabei wird über den Anschluss 53 die Kammer 45 mit Fluid aus dem Arbeitszylinder 4 über die Verbindungsleitungen 5, 37 gefüllt und so der Rückstellvorgang beschleunigt.As soon as the control signal for controlling the 3/2-way valve 6 . 36 is missing, it is by the spring 29 moved back to normal position. It is about the connection 53 the chamber 45 with fluid from the working cylinder 4 over the connecting lines 5 . 37 filled and so accelerates the reset process.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, dass die bekannte Technologie heutiger Drehschieberventile auf elektromagnetisch betätigte Längsschieberventile übertragen wurde. Dabei wurde das, mechanisch betätigte Drehschieberventil das als 4/3-Wegeventil mit offener Mitte ausgeführt ist, durch zwei getrennte, elektromagnetisch betätigte, 3/2-Wegeventile ebenfalls mit offener Mitte ersetzt. Genauso wie bei heutigen Drehschieberventilen wird ein permanenter Volumenstromfluß über die Steuerkanten der 3/2-Wegeventile zugelassen. Dies führt zu einem Lenkgefühl welches jenem heutige bekannter Servolenkungen entspricht.The Invention is based on the general idea that the known Transfer technology of today's rotary valves to electromagnetically operated longitudinal slide valves has been. This was the, mechanically operated rotary valve as the 4/3-way valve with open center is executed, by two separate, Electromagnetically actuated, 3/2-way valves also replaced with an open middle. Just like today's rotary valves a permanent volume flow is allowed via the control edges of the 3/2-way valves. this leads to a steering feel which corresponds to today's known power steering systems.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass unabhängig von der Auslenkung an der Lenkhilfeeinrichtung eine Unterstützungs-wirkung am Arbeitszylinder aufgebracht werden kann. Ferner sind die erfindungsgemäßen 3/2-Wegeventile wesentlich einfacher aufgebaut und damit kostengünstiger herstellbar als heute bekannte Drehschieberventile.The Invention is characterized in particular by the fact that independent of the deflection of the power steering device a support effect can be applied to the working cylinder. Furthermore, the 3/2-way valves according to the invention are essential simpler and cheaper to produce than today known rotary valves.

Ein weiterer wesentlichster Vorteil besteht darin, dass durch die aufgetrennte Anordnung der Ventile die hydraulische Unterstützung auf jeder Seite des Arbeitszylinder unabhängig voneinander eingestellt werden kann. Dadurch kann die Steifigkeit des Systems beliebig variiert werden.One Another major advantage is that the separated Arrangement of the valves the hydraulic support on each side of the working cylinder independently can be adjusted from each other. This can reduce the stiffness of the System can be varied as desired.

Ein besonderer Vorzug der Erfindung liegt zusätzlich darin, dass im oder am mechanischen Durchtrieb bzw. in oder an der Zwangsverbindung zwischen Lenkhandhabe und den damit gelenkten Fahrzeugrädern keine hydraulischen Steuerorgane mit reibungsbehafteten Dichtringen angeordnet sein müssen. Dementsprechend wird bei der Erfindung ein Lenksystem mit geringer Hysterese bei Lenkmanövern mit aufeinanderfolgenden Lenkungswechseln gewährleistet.One particular advantage of the invention is additionally that in or on the mechanical drive or in or on the forced connection between Steering handle and the vehicle wheels steered therewith no hydraulic control organs must be arranged frictional sealing rings. Accordingly, will in the invention, a steering system with low hysteresis in steering maneuvers with ensures successive changes of direction.

100100
LenkhilfevorrichtungPower steering device
200200
Hydraulikversorgunghydraulic supply
11
Lenkeinrichtungsteering device
22
Lenkgetriebesteering gear
33
Koppelstangecoupling rod
44
Arbeitszylinderworking cylinder
4a4a
Kolbenpiston
4b4b
Arbeitsraum – linksWorkroom - left
4c4c
Arbeitsraum – rechtsWorkroom - right
55
Verbindungsleitungconnecting line
66
3/2-Wegeventil3/2-way valve
77
Stelleinheitactuator
88th
Schaltstellungs-SensorShift position sensor
99
Druck-SensorPressure Sensor
1010
Druckleitungpressure line
1111
RückstellfederReturn spring
1212
2/2-Wegeventil2/2 way valve
1313
DruckbegrenzungsventilPressure relief valve
1414
DehnschlauchStretch Hood
1515
Volumenstromregelventil, variabelVolume flow control valve, variable
1616
Pumpepump
1717
Fluidbehälterfluid container
1818
Filterfilter
1919
Ölkühleroil cooler
2020
Steuereinheitcontrol unit
2121
Drehwinkel-SensorRotation angle sensor
2222
Drehmoment-SensorTorque sensor
2323
Ventilanordnungvalve assembly
2424
Kolbensegmentpiston segment
2525
Außengehäuseouter casing
2626
Elektromagnetelectromagnet
2727
Leitungsanschlussline connection
2828
Leitungsanschlussline connection
2929
Druckfedercompression spring
3030
Anschlussbohrungconnection bore
3131
Koaxiale Bohrungcoaxial drilling
3232
Längsschieberlongitudinal slide
3333
Permanentmagnetpermanent magnet
3434
DruckleitungsanschlussPressure pipe connection
3535
Ventilblockmanifold
3636
3/2-Wegeventil3/2-way valve
3737
Verbindungsleitungconnecting line
3838
RückstellfederReturn spring
3939
Stelleinheitactuator
4040
Schaltstellungs-SensorShift position sensor
4141
Druck-SensorPressure Sensor
4242
RücklaufleitungReturn line
4343
RückstellfederReturn spring
4444
Stelleinheitactuator
4545
Kammerchamber
4646
Einbaugehäuseinstallation housing
4747
oberes Ende des Längsschiebers 32 upper end of the longitudinal slide 32
4848
Magnetkernmagnetic core
4949
Anschlussconnection
5050
Bohrungdrilling
5151
Querbohrungcross hole
5252
Kolbensegmentpiston segment
5353
Leitungsanschlussline connection

Claims (20)

Lenkhilfevorrichtung (100) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Fahrzeug mit gelenkten Rädern, mit einer eine Pumpe (16) aufweisenden Hydraulikversorgung (200), einem mit der Lenkeinrichtung (1) zusammenwirkenden Arbeitszylinder (4), einer Ventilanordnung (23) zur Ansteuerung eines den Arbeitszylinder (4) in einen ersten Arbeitsraum (4b) und einen zweiten Arbeitsraum (4c) teilenden Kolben (4a) innerhalb des Arbeitszylinders (4) und einer Stellsignale in Abhängigkeit der Bewegung der Lenkeinrichtung (1) an die Ventilanordnung (23) abgebenden und Signale der die Lenkbewegung sowie der Zustände der Ventilanordnung (23) erfassende Sensoren (21, 22, 8, 9, 40, 41) aufnehmenden Steuereinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (23) jedem Arbeitsraum zugeordnete 3/2-Wegeventile (6, 36) aufweist, die als Längsschieber mit offener Mittelstellung ausgeführt sind, wobei die 3/2-Wegeventile (6, 36) jeweils mit der Hydraulikversorgung (200) über eine an einen Leitungsanschluss (28) angeschlossene Druckleitung (10) und über eine an einen Leitungsanschluss (49) angeschlossene Rücklaufleitung (42) sowie mit dem Arbeitszylinder (4) über eine an einen Leitungsanschluss (27 und 53) angeschlossene Verbindungsleitung (5, 37) verbunden sind.Power steering device ( 100 ) for a vehicle, in particular for a vehicle with steered wheels, with a pump ( 16 ) having hydraulic supply ( 200 ), one with the steering device ( 1 ) cooperating working cylinder ( 4 ), a valve assembly ( 23 ) for controlling a working cylinder ( 4 ) into a first workroom ( 4b ) and a second workspace ( 4c ) dividing pistons ( 4a ) within the working cylinder ( 4 ) and a control signals in dependence of the movement of the steering device ( 1 ) to the valve assembly ( 23 ) and signals of the steering movement and the states of the valve assembly ( 23 ) detecting sensors ( 21 . 22 . 8th . 9 . 40 . 41 ) receiving control device ( 20 ), characterized in that the valve arrangement ( 23 ) assigned to each working space 3/2-way valves ( 6 . 36 ), which are designed as longitudinal slide with open center position, wherein the 3/2-way valves ( 6 . 36 ) each with the hydraulic supply ( 200 ) via a to a line connection ( 28 ) connected pressure line ( 10 ) and via a to a line connection ( 49 ) connected return line ( 42 ) as well as with the working cylinder ( 4 ) via a to a line connection ( 27 and 53 ) connected connection line ( 5 . 37 ) are connected. Lenkhilfevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das 3/2-Wegeventil (6, 36) mit einer hydraulischen Fluiddruckrückführung versehen ist, die eine Kammer (45) umfasst, die über den Leitungsanschluss (53) über die Verbindungsleitung (5, 37) mit dem zu entleerenden Arbeitsraum (4b, 4c) des Arbeitszylinders verbunden ist, in dem das dort vorhandene Druckniveau in der Kammer (45) aufgebaut wird.Power steering apparatus according to claim 1, characterized in that the 3/2-way valve ( 6 . 36 ) is provided with a hydraulic fluid pressure feedback, which is a chamber ( 45 ), which via the line connection ( 53 ) via the connecting line ( 5 . 37 ) with the working space to be emptied ( 4b . 4c ) of the working cylinder is connected, in which the existing pressure level in the chamber ( 45 ) is constructed. Lenkhilfevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Ventilanordnung (23) angeschlossene Hydraulikversorgung (200) ein Volumenstromregelventil (15) aufweist.Power steering apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the to the valve assembly ( 23 ) connected hydraulic supply ( 200 ) a flow control valve ( 15 ) having. Lenkhilfevorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Verbindungsleitung (5) den ersten Arbeitsraum (4b) des Arbeitszylinders (4) mit dem ersten 3/2-Wegeventil (6) der Ventilanordnung (23) und eine zweite Verbindungsleitung (37) den zweiten Arbeitsraum (4c) des Arbeitszylinders (4) mit dem zweiten 3/2-Wegeventil (3, 6) verbindet.Power steering apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that a first connecting line ( 5 ) the first workspace ( 4b ) of the working cylinder ( 4 ) with the first 3/2-way valve ( 6 ) of the valve assembly ( 23 ) and a second connection line ( 37 ) the second workspace ( 4c ) of the working cylinder ( 4 ) with the second 3/2-way valve ( 3 . 6 ) connects. Lenkhilfevorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 3/2-Wegeventil (6, 36) durch elektrische Signale der Signaleinrichtung (20) gesteuert ist und ein elektromagnetisch betriebenes Stellglied (32) aufweist.Power steering apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the 3/2-way valve ( 6 . 36 ) by electrical signals of the signaling device ( 20 ) and an electromagnetically operated actuator ( 32 ) having. Lenkhilfevorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 3/2-Wegeventil als Stellglied einen Längsschieber (32) umfasst, der mit einer in der Kammer (45) angeordneten Druckfeder (29) zusammenwirkt und zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung beliebig verfahrbar ist.Power steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the 3/2-way valve as an actuator a longitudinal slide ( 32 ) with one in the chamber ( 45 ) arranged compression spring ( 29 ) cooperates and is arbitrarily movable between a starting position and an end position. Lenkhilfevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei spannungslosem Zustand des 3/2-Wegeventils (6, 36) der Längsschieber (32) durch die Druckfeder (29) in der Ausgangsstellung einer Stellung gehalten ist, in der die Druckleitung (10) unterbrochen und die Verbindungsleitungen (5, 37) mit der Rücklaufleitung (42) verbunden sind.Power steering apparatus according to claim 6, characterized in that when the 3/2-way valve is de-energized ( 6 . 36 ) the longitudinal slide ( 32 ) by the compression spring ( 29 ) is held in the initial position of a position in which the pressure line ( 10 ) and the connecting lines ( 5 . 37 ) with the return line ( 42 ) are connected. Lenkhilfevorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mittelstellung der Längsschieber (32) die Verbindungsleitung (5, 37), die Druckleitung (10) und die Rücklaufleitung (42) in der Art miteinander verbindet, dass die Öffnungsquerschnitte sämtlicher Steuerkanten im gleichen Ausmaß geöffnet sind.Power steering apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that in the middle position of the longitudinal slide ( 32 ) the connection line ( 5 . 37 ), the pressure line ( 10 ) and the return line ( 42 ) in the manner that the opening cross-sections of all control edges are opened to the same extent. Lenkhilfevorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsschieber (32) in der Endstellung die Druckleitung (10) mit der Verbindungsleitung (5, 37) verbindet und die Rücklaufleitung (42) unterbrochen ist.Power steering device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the longitudinal slide ( 32 ) in the end position the pressure line ( 10 ) with the connecting line ( 5 . 37 ) and the return line ( 42 ) is interrupted. Lenkhilfevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der 3/2-Wegeventile (6, 36) unabhängig von dem anderen 3/2-Wegeventil (36 bzw. 6) durch Signale einer Steuereinheit (20) nach vorgegebenen Algorithmen, vorzugsweise unter Anwendung dort abgelegter Programmprodukte, unter Berücksichtigung von Sensorsignalen zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung beliebige Schaltstellungen einnehmen kann.Power steering apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that each of the 3/2-way valves ( 6 . 36 ) independent of the other 3/2-way valve ( 36 respectively. 6 ) by signals from a control unit ( 20 ) according to predetermined algorithms, preferably taking place there stored program products, taking into account sensor signals between a starting position and an end position arbitrary switching positions can take. Lenkhilfevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die 3/2-Wegeventile (6, 36) bei Stillstand des Fahrzeuges im spannungslosen Zustand sind.Power steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the 3/2-way valves ( 6 . 36 ) are at standstill of the vehicle in a de-energized state. Lenkhilfevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide der 3/2-Wegeventile (6, 36) bei Anliegen eines Signals der Lenkeinrichtung (1) aus der Mittenstellung in gegensätzlicher Richtung im gleichen Ausmaß ausgelenkt werden.Power steering apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that both of the 3/2-way valves ( 6 . 36 ) upon application of a signal of the steering device ( 1 ) are deflected from the center position in the opposite direction to the same extent. Lenkhilfevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die 3/2-Wegeventile (6, 36) Bohrungseinbauventile ausgeführt sind.Power steering apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the 3/2-way valves ( 6 . 36 ) Bore hole valves are executed. Lenkhilfevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (23) zusätzlich ein Druckbegrenzungsventil (13) aufweist.Power steering apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the valve arrangement ( 23 ) additionally a pressure relief valve ( 13 ) having. Lenkhilfevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilblock (23) zusätzlich ein 2/2-Wegeventil (12) aufweist, wobei dasselbe eine Verbindung zwischen Druckleitung (10) und Rücklaufleitung (42) herstellt, die im Betriebszustand unterbrochen ist und bei Anliegen eines Signals der Steuereinheit (20) eine Verbindung herstellt.Power steering apparatus according to one of claims 5 or 6, characterized in that the valve block ( 23 ) additionally a 2/2-way valve ( 12 ), wherein the same a connection between pressure line ( 10 ) and return line ( 42 ), which is interrupted in the operating state and when a signal of the control unit ( 20 ) establishes a connection. Lenkhilfevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Lenkeinrichtung (1) einen Drehwinkelsensor (21) und/oder einen Drehmomentsensor (22) aufweist.Power steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the steering device ( 1 ) a rotation angle sensor ( 21 ) and / or a torque sensor ( 22 ) having. Lenkhilfevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstellung des ersten 3/2-Wegeventil (6) durch einen Schaltstellungssensor (8) und die Schaltstellung des zweiten 3/2-Wegeventils (36) durch einen Schaltstellungssensor (40) überwacht und die Messergebnisse von der Steuereinheit (20) verarbeitet werden.Power steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the switching position of the first 3/2-way valve ( 6 ) by a shift position sensor ( 8th ) and the switching position of the second 3/2-way valve ( 36 ) by a shift position sensor ( 40 ) and the measurement results from the control unit ( 20 ) are processed. Lenkhilfevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (5) durch einen Drucksensor (9) und die Verbindungsleitung (37) durch einen Drucksensor (41) überwacht und die Messsignale der Drucksensoren (9, 41) von der Steuereinheit (20) verarbeitet werden.Power steering apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting line ( 5 ) by a pressure sensor ( 9 ) and the connecting line ( 37 ) by a pressure sensor ( 41 ) and the measuring signals of the pressure sensors ( 9 . 41 ) from the control unit ( 20 ) are processed. Lenkhilfevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) aus den Signalen der Sensoren (21, 22, 8, 40, 9, 41) Informationen über den Betriebszustand der Lenkhilfevorrichtung (100) erarbeitet und bei Vorliegen bestimmter, in der Steuereinheit (20) abgelegter Betriebszustände, ein Steuersignal für das 2/2-Wegeventil (12) absetzt und dieses dadurch aus der Ausschaltin die Einschaltstellung schaltbar ist.Power steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 20 ) from the signals of the sensors ( 21 . 22 . 8th . 40 . 9 . 41 ) Information about the operating state of the power steering device ( 100 ) and, if certain, in the control unit ( 20 ) stored operating states, a control signal for the 2/2-way valve ( 12 ) settles and this is thereby switchable from the off in the closed position. Verfahren zum Betrieb der Lenkhilfevorrichtung(100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a. Bei Ausbleiben des Fluidstroms der Pumpe (16) befinden sich die 3/2-Wegeventile (6, 36) in der Ausgangsstellung und das Fluidsystem ist wirkungslos, wobei Lenkbewegungen bei erhöhten Lenkkräften an der Lenkeinrichtung (1) möglich sind; b. Bei Vorhandensein eines Fluidstroms von der Pumpe (16) werden die 3/2-Wegeventile (6, 36) in die Mittelstellung geschaltet, wobei der Fluidstrom bei Ausbleiben von Lenkbewegungen an der Lenkreinrichtung (1) mit niedrigem Druck umläuft und durch Lenkbewegungen beide der 3/2-Wegeventile (6, 36) aus der Mittenstellung in gegensätzlicher Richtung im gleichen Ausmaß ausgelenkt werden. Die Intensität der Lenkbewegung bestimmt dabei den Auslenkungsgrad der beiden Längsschieber. c. Bei Vorliegen einer Betriebsstörung wird das 2/2-Wegeventil (12) spannungsfrei geschaltet und durch die Rückstellfeder (38) in eine Ausgangsstellung geschaltet, in der eine Druckleitung (10) mit der Rücklaufleitung (42) verbunden wird, wobei unabhängig von der Schaltstellung der 3/2-Wegeventile (6, 36) eine Lenkbewegung an der Lenkeinrichtung (1) ohne Unterstützung durch das Fluidsystem (Notlenkung) möglich ist.Method for operating the power steering device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized by the following method steps: a. In the absence of fluid flow of the pump ( 16 ) are the 3/2-way valves ( 6 . 36 ) in the starting position and the fluid system is ineffective, with steering movements at increased steering forces on the steering device ( 1 ) possible are; b. In the presence of fluid flow from the pump ( 16 ), the 3/2-way valves ( 6 . 36 ) in the middle position, wherein the fluid flow in the absence of steering movements at the steering device ( 1 ) rotates at low pressure and through Steering movements both of the 3/2-way valves ( 6 . 36 ) are deflected from the center position in the opposite direction to the same extent. The intensity of the steering movement determines the degree of deflection of the two longitudinal slide. c. In the event of a malfunction, the 2/2-way valve ( 12 ) de-energized and by the return spring ( 38 ) is switched to a starting position in which a pressure line ( 10 ) with the return line ( 42 ) is connected, regardless of the switching position of the 3/2-way valves ( 6 . 36 ) a steering movement on the steering device ( 1 ) without support from the fluid system (emergency steering) is possible.
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