DE102005016181B4

DE102005016181B4 - Regelvorrichtung für eine hydraulische Fördereinrichtung

Info

Publication number: DE102005016181B4
Application number: DE102005016181.2A
Authority: DE
Inventors: Johann Merz
Original assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2005-04-08
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2025-04-09
Also published as: DE102005016181A1

Abstract

Regelvorrichtung für eine hydraulische Fördereinrichtung (2) deren Druckmittelstrom zu einem Verbraucher (3) über ein Stromregelventil (4) geregelt ist, wobei die Regelvorrichtung (1) einen Druckmittelstrom für ein Lenkventil (15) und einen hydraulischen Servomotor (16) einer Servolenkung (1) regelt, wobei eine erste Ventilkammer (5) des Stromregelventils (4) fluidisch über eine erste Steuerleitung (6) stromauf einer ersten Blende (7) in einer Versorgungsleitung (8) für den Verbraucher (3) verbunden ist und von einer zweiten Ventilkammer (9) durch einen in Richtung auf die erste Ventilkammer (5) federbelasteten Regelkolben (10) getrennt ist, wobei die zweite Ventilkammer (9) über eine zweite Steuerleitung (11) auf der stromabwärtigen Seite der ersten Blende (7) mit der Versorgungsleitung (8) verbunden ist und der Regelkolben (10) in Abhängigkeit von dem Druckunterschied an der ersten Blende (7) verstellt wird um einen Teil des Druckmittels von der Versorgungsleitung (8) abzuführen und um die Strömungsrate des Druckmittels zu dem Verbraucher (3) etwa konstant zu halten, und mit einem Auslaßventil (12) für Druckmittel aus der zweiten Ventilkammer (9), dadurch gekennzeichnet, dass das Auslaßventil (12) in Abhängigkeit von Parametern der Umgebung der Regelvorrichtung (1) angesteuert ist und im geöffneten Zustand des Auslaßventils (12) ein etwa konstanter Druckmitteldruck in der Versorgungsleitung (8) ermöglicht ist der niedriger ist als der Betriebsdruck für den Verbraucher (3), wobei das Auslaßventil (12) in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel und/oder dem Lenkmoment an einer Lenkhandhabe (18) der Servolenkung (17) angesteuert ist, wobei das Auslaßventil (12) Teil des Lenkventils (15) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für eine hydraulische Fördereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine gattungsgemäße Regelvorrichtung ist aus der DE 102 34 621 A1 bekannt.
Regelvorrichtungen zur Regelung der Leistung einer hydraulischen Fördereinrichtung, wie etwa einer Flügelzellenpumpe, nach dem Load-Sensing-Prinzip sind bekannt. Dabei wird ein von der hydraulischen Fördereinrichtung bereitgestellter Druckmittelstrom zu einem Verbraucher über ein Stromregelventil geregelt. Eine erste Ventilkammer des Stromregelventils ist fluidisch über eine erste Steuerleitung mit einer Versorgungsleitung für den Verbraucher verbunden. Diese erste Steuerleitung mündet stromauf einer ersten Blende an der Versorgungsleitung. Eine zweite Ventilkammer des Stromregelventils ist durch einen Regelkolben von der ersten Ventilkammer getrennt. Der Regelkolben ist in Richtung auf die erste Ventilkammer federbelastet. Die zweite Ventilkammer ist über eine zweite Blende auf der stromabwärtigen Seite der ersten Blende mit der Versorgungsleitung für den Verbraucher verbunden. Bei einem gattungsgemäßen Stromregelventil wird der Druck in der Versorgungsleitung stromauf der ersten Blende über die erste Steuerleitung an die erste Ventilkammer übertragen um auf den Regelkolben zu wirken, während der Druck in der Versorgungsleitung an der stromabwärtigen Seite der ersten Blende über die zweite Steuerleitung an die zweite Ventilkammer übertragen wird um auf die gegenüberliegende Seite des Regelkolbens zu wirken. Um den Druckabfall an der ersten Blende konstant zu halten bewegt sich der Regelkolben. Er steuert damit den Öffnungsquerschnitt von Druckmittelleitungen an der ersten und zweiten Ventilkammer so, daß durch abgeleitetes Druckmittel die Pumpenregelung so beeinflusst wird, dass die Strömungsrate in der Versorgungsleitung zu dem Verbraucher konstant gehalten wird.
Aus der DE 195 38 649 2 oder der DE 44 28 667 C2 ist beispielsweise bekannt zusätzlich zu dem Stromregelventil, Druckbegrenzungsventile zur Begrenzung des Drucks in der zweiten Ventilkammer einzusetzen. Durch die DE 43 19 495 A1 ist es ferner bekannt über ein Auslaßventil an der zweiten Ventilkammer eine adaptive Regelung für den Druckmittelstrom von einer hydraulischen Fördereinrichtung an einen Verbraucher in Abhängigkeit von der vom Verbraucher angeforderten Strömungsrate darzustellen.
Die bekannten Regelvorrichtungen ermöglichen entweder nicht, oder nur über einen großen baulichen Aufwand, eine Minimierung der Leistungsaufnahme der hydraulischen Fördereinrichtung zur Darstellung eines Druckmittelstromes an einen Verbraucher.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung für eine hydraulische Fördereinrichtung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine Minimierung der Leistungsaufnahme der hydraulischen Fördereinrichtung ermöglicht.
Die Aufgabe wird mit einer Regelvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch daß das Auslaßventil, welches vorzugsweise als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist und in Abhängigkeit von Parametern der Umgebung der Regelvorrichtung angesteuert ist, in geöffnetem Zustand das Stromregelventil in einen Druckregelmodus überführt, wobei der Druckmitteldruck in der Versorgungsleitung auf ein im Vergleich zum Betriebsdruck in der Versorgungsleitung etwa konstantes, niedrigeres Niveau abfällt, ist die Leistungsaufnahme der hydraulischen Fördereinrichtung insbesondere beim Betrieb unter häufig auftretenden Umgebungsparametern der Regelvorrichtung auf einfache Weise minimiert. Beim Öffnen des Auslaßventils bewegt sich der Regelkolben des Stromregelventils in Richtung auf die zweite Ventilkammer und bewirkt ein Ableiten von Druckmittel aus der ersten Ventilkammer in einen Druckmittelbehälter und Rücklauf zur hydraulischen Fördereinrichtung oder eine Verstellung einer Stelleinrichtung für die hydraulische Fördereinrichtung.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erste Ventilkammer des Stromregelventils kann, wie oben erwähnt mit einem Eingang für die hydraulische Fördereinrichtung fluidisch verbunden sein oder mit einer Stelleinrichtung für die Fördermenge der hydraulischen Fördereinrichtung, wie etwa einen Stellzylinder für einen Hubring einer Flügelzellenpumpe verbunden sein. Die Pumpenleistung wird beim Öffnen des Auslaßventils reduziert.
Das Auslassventil wird elektrisch bzw. elektronisch angesteuert und ist als Teil einer hydraulischen Servolenkung eines Fahrzeugs in ein Lenkventil integriert. Dabei ist es zweckmäßig, das Auslaßventil in Abhängigkeit des an einer Lenkhandhabe eingestellten Lenkwinkels oder Lenkmoments anzusteuern - etwa, wenn der Lenkwinkel um 0°, bevorzugt von 0° bis ± 3,5° eingestellt ist, um bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs die Leistungsaufnahme der hydraulischen Fördereinrichtung für das Lenkventil und einen Servomotor der Servolenkung zu minimieren. Das Lenkventil kann eine geschlossene oder eine offene Mitte aufweisen, wobei bei einem Lenkventil mit geschlossener Mitte durch Einbau einer Blende ein gewisser Druckmittel-Ruhestrom durch das Lenkventil geführt sein kann um das Ansprechverhalten der Regelvorrichtung bei plötzlichem Ändern des Lenkwinkel-Sollwertes an der Lenkhandhabe zu verbessern.
Die Regelvorrichtung eignet sich für unterschiedliche Verbraucher in Nutzkraftwagen oder Personenwagen, wie etwa auch für die Ansteuerung von Servomotoren eines aktiven Fahrwerks solcher Fahrzeuge.
Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.

1 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Regelvorrichtung mit elektrisch betätigtem Auslaßventil einer hydraulischen Servolenkung,
2 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Regelvorrichtung mit einem in einem Lenkventil mit offener Mitte integriertem Auslaßventil,
3 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Regelvorrichtung mit einem in einem Lenkventil mit geschlossener Mitte integrierten Auslaßventil,
4 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Lenkventils mit offener Mitte mit Blende und integriertem Auslaßventil.

In 1 ist in einem schematischen Schaltbild eine Regelvorrichtung 1 für eine als verstellbare Flügelzellenpumpe ausgebildete hydraulische Fördereinrichtung 2 gezeigt. Sie dient zur Regelung der Druckmittelzufuhr in einer Versorgungsleitung 8 zu einem als Drehschieberventil ausgebildeten Lenkventil 15 und eines als hydraulischen Servomotor 16 ausgebildeten Verbrauchers 3 einer hydraulischen Servolenkung 17. Ein Stromregelventil 4 dient zur Einstellung der Förderrate des Druckmittels auf einen gewünschten Wert. Das Stromregelventil 4 ist in den in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispielen mit einem als Druckwaage arbeitenden Regelkolben 10 ausgeführt, der eine erste Ventilkammer 5 von einer zweiten Ventilkammer 9 trennt und in einer Bohrung des Stromregelventils 4 verschiebbar angeordnet ist. Die erste Ventilkammer 5 ist über eine erste Steuerleitung 6 stromauf einer ersten Blende 7 in der Versorgungsleitung 8 mit der Versorgungsleitung 8 fluidisch verbunden. Die zweite Ventilkammer 9 ist über eine zweite Steuerleitung 11 stromab der ersten Blende 7 mit der Versorgungsleitung 8 verbunden. Eine zweite Blende 19 ist in der zweiten Steuerleitung 11 angeordnet. Der Regelkolben 10 ist durch eine Feder 20 in der zweiten Ventilkammer 9 in Richtung auf die erste Ventilkammer 5 federbelastet und bewegt sich bei Überschreiten eines Grenzdruckes entgegen der Federbelastung dieser Feder 20. Er beaufschlagt dabei eine Stelleinrichtung 13 für die Fördermengenregelung der hydraulischen Fördereinrichtung 2 so, daß die Förderrate reduziert wird und so insgesamt eine konstante Förderrate erzielt wird.
Bei vielen Anwendungsfällen einer Regelvorrichtung für eine hydraulische Fördereinrichtung ist es wünschenswert in einem oder auch in mehreren Betriebspunkten der Regelvorrichtung eine vergleichsweise zum sonstigen Betrieb geringe Fördermenge oder einen geringen Druckmitteldruck durch die hydraulische Fördereinrichtung bereitzustellen um den Leistungsbedarf der hydraulischen Fördereinrichtung zu minimieren. Ein als elektromagnetisch betätigtes 2/2 Wegeventil, das als Auslaßventil 12 für Druckmittel aus der zweiten Ventilkammer 9 dient, ist in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Öffnung an einer Wand 14 der zweiten Ventilkammer 9 fluidisch mit dieser verbunden. Das Auslaßventil 12 wird in Abhängigkeit von dem Wert des an einer Lenkhandhabe 18 der Servolenkung 17 eingegebenen Lenkwinkels oder eines Lenkmoments angesteuert. Die Lenkhandhabe 18 bewirkt eine Verdrehung des Drehschiebers in dem Lenkventil 15 und in an sich bekannter Art eine Zufuhr von Druckmittel in den einen oder anderen Arbeitsraum des hydraulischen Servomotors 16 der zur Lenkwinkelverstellung gelenkter Räder eines Fahrzeugs dient.
In einer Neutralstellung oder bis zu einer Abweichung von etwa ± 3,5° von der Neutralstellung des Lenkwinkels an dem Lenkventil 15 ist es möglich den Druckmitteldruck in der Versorgungsleitung 8 auf einen Wert von etwa 2 bar abzusenken, indem das Auslaßventil 12 geöffnet und der Regelkolben 10 entgegen der Kraft der Feder 20 verschoben und über die Verbindung des Stromregelventils 4 mit der Stelleinrichtung 13 der hydraulischen Fördereinrichtung 2 die Fördermenge verringert wird. Der Druckmittelstrom aus der zweiten Ventilkammer 9 wird der hydraulischen Fördereinrichtung 2 zugeführt. Auf diese Weise ist mit Hilfe des Auslaßventils 12 eine Verringerung der Leistungsaufnahme der hydraulischen Fördereinrichtung 2 in einer Neutralstellung des Lenkventils 15 ermöglicht.
Das Auslaßventil 12 kann auch mechanisch angesteuert sein. Wie die 2 bis 4 zeigen, kann das Auslaßventil 12 in das Lenkventil 15 integriert sein, wobei das Lenkventil 15 seine Brückenschaltung beibehalten kann. Das Auslaßventil 12 ist sowohl in einem Lenkventil mit offener Mitte (vgl. 2, 4) als auch mit geschlossener Mitte (vgl. 3) integrierbar. Wie 4 zeigt, kann es zweckmäßig sein, bei einem Lenkventil mit offener Mitte in den Rückströmpfad zur hydraulischen Fördereinrichtung 2 eine Blende 21 vorzusehen um einen definierten Druckmitteldruck bis zum Lenkventil 15 zu ermöglichen und damit ein verbessertes Ansprechverhalten der Regelvorrichtung 1 beim Wechsel in den Betrieb mit Betriebsdruck zu gewährleisten. Eine Beeinträchtigung in der Haptik für den Fahrer eines Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen Servolenkung 17 ist damit vermieden.

Claims

Regelvorrichtung für eine hydraulische Fördereinrichtung (2) deren Druckmittelstrom zu einem Verbraucher (3) über ein Stromregelventil (4) geregelt ist, wobei die Regelvorrichtung (1) einen Druckmittelstrom für ein Lenkventil (15) und einen hydraulischen Servomotor (16) einer Servolenkung (1) regelt, wobei eine erste Ventilkammer (5) des Stromregelventils (4) fluidisch über eine erste Steuerleitung (6) stromauf einer ersten Blende (7) in einer Versorgungsleitung (8) für den Verbraucher (3) verbunden ist und von einer zweiten Ventilkammer (9) durch einen in Richtung auf die erste Ventilkammer (5) federbelasteten Regelkolben (10) getrennt ist, wobei die zweite Ventilkammer (9) über eine zweite Steuerleitung (11) auf der stromabwärtigen Seite der ersten Blende (7) mit der Versorgungsleitung (8) verbunden ist und der Regelkolben (10) in Abhängigkeit von dem Druckunterschied an der ersten Blende (7) verstellt wird um einen Teil des Druckmittels von der Versorgungsleitung (8) abzuführen und um die Strömungsrate des Druckmittels zu dem Verbraucher (3) etwa konstant zu halten, und mit einem Auslaßventil (12) für Druckmittel aus der zweiten Ventilkammer (9), dadurch gekennzeichnet, dass das Auslaßventil (12) in Abhängigkeit von Parametern der Umgebung der Regelvorrichtung (1) angesteuert ist und im geöffneten Zustand des Auslaßventils (12) ein etwa konstanter Druckmitteldruck in der Versorgungsleitung (8) ermöglicht ist der niedriger ist als der Betriebsdruck für den Verbraucher (3), wobei das Auslaßventil (12) in Abhängigkeit von dem Lenkwinkel und/oder dem Lenkmoment an einer Lenkhandhabe (18) der Servolenkung (17) angesteuert ist, wobei das Auslaßventil (12) Teil des Lenkventils (15) ist.
Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventilkammer (5) fluidisch mit einem Eingang für die hydraulische Fördereinrichtung (2) verbunden ist.
Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und /oder zweite Ventilkammer (5,9) mit einer Stelleinrichtung (13) für die Fördermenge der hydraulischen Fördereinrichtung (2) so verbunden ist, daß bei Druckabfall in der zweiten Ventilkammer (9) oder bei Druckanstieg in der ersten Ventilkammer (5) die Fördermenge der hydraulischen Fördereinrichtung (2) verringert wird.
Regelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß das Auslaßventil (12) in eine Offen-Stellung gebracht ist, wenn der Lenkwinkel 0°±≤3,5° ist.
Regelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkventil (15) eine geschlossene oder offene hydraulische Mitte aufweist.
Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffnetem Auslaßventil (12) der Druckmitteldruck in der Versorgungsleitung (8) etwa 2 bar beträgt.
Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Fördereinrichtung (2) eine verstellbare Flügelzellenpumpe ist.