DE102007059440A1 - Electrohydraulic power steering system and hydraulic pressure accumulator for a power steering system - Google Patents

Electrohydraulic power steering system and hydraulic pressure accumulator for a power steering system Download PDF

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Heinz-Dieter Dr. Heitzer
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Abstract

Ein elektrohydraulisches Servolenksystem (8) weist einen Hydraulikkreis (10) auf, der eine Pumpe (24), eine Zylinder/Kolben-Einheit (27) und einen hydraulischen Druckspeicher (36) umfaßt, wobei die Pumpe (24) als reversible Pumpe ausgebildet ist und wahlweise eine ersten Arbeitskammer (28) oder eine zweite Arbeitskammer (30) der Zylinder/Kolben-Einheit (27) mit einem Hydraulikdruck beaufschlagen kann und wobei an einem Sauganschluß (25, 26) der Pumpe (24) ein über den Druckspeicher (36) einstellbarer Vorspanndruck anliegt. Ein hydraulischer Druckspeicher (36) für ein Servolenksystem, vorzugsweise für das oben beschriebene, elektrohydraulische Servolenksystem (8) umfaßt ein Druckspeichergehäuse (38), in dem eine Druckkammer (40) und eine Vorspannkammer (42) ausgebildet sind, sowie einen in Richtung zur Druckkammer (40) baufschlagten Kolben (44), der zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition bewegbar ist und die beiden Kammern (40, 42) voneinander trennt, wobei in den Kolben (44) ein Rückschlagventil (46) integriert ist, welches in einer Offenstellung die Druckkammer (40) und die Vorspannkammer (42) verbindet. Die Druckkammer (40) weist einen Druckkammeranschluß (48) auf, über den der Druckspeicher (36) an den Hydraulikkreis (10) des Servolenksystems (8) anschließbar ist, wobei in der Druckkammer (40) ein Sammlungsraum (50) für Gasblasen ausgebildet ist und wobei der Kolben (44) ab einem vorbestimmbaren Hydraulikdruck in der Druckkammer (40) die ...An electro-hydraulic power steering system (8) comprises a hydraulic circuit (10) comprising a pump (24), a cylinder / piston unit (27) and a hydraulic accumulator (36), the pump (24) being designed as a reversible pump and optionally a first working chamber (28) or a second working chamber (30) of the cylinder / piston unit (27) can act on a hydraulic pressure and wherein at a suction port (25, 26) of the pump (24) via the pressure accumulator (36 ) adjustable preload pressure is applied. A hydraulic pressure accumulator (36) for a power steering system, preferably for the electrohydraulic power steering system (8) described above, comprises a pressure accumulator housing (38) in which a pressure chamber (40) and a biasing chamber (42) are formed and one towards the pressure chamber (40) baufschlagten piston (44) which is movable between a first end position and a second end position and the two chambers (40, 42) separated from each other, wherein in the piston (44) a check valve (46) is integrated, which in a Open position, the pressure chamber (40) and the biasing chamber (42) connects. The pressure chamber (40) has a pressure chamber connection (48) via which the pressure accumulator (36) to the hydraulic circuit (10) of the power steering system (8) can be connected, wherein in the pressure chamber (40) is formed a collection chamber (50) for gas bubbles and wherein the piston (44) from a pre-definable hydraulic pressure in the pressure chamber (40) the ...

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Servolenksystem sowie einen hydraulischen Druckspeicher für ein Servolenksystem, mit einem Druckspeichergehäuse, in dem eine Druckkammer und eine Vorspannkammer ausgebildet sind, einem in Richtung zur Druckkammer beaufschlagten Kolben, der zwischen einer ersten Endposition und in einer zweiten Endposition bewegbar ist und die beiden Kammern voneinander trennt, wobei in den Kolben ein Rückschlagventil integriert ist, welches in einer Offenstellung die Druckkammer und die Vorspannkammer verbindet, und wobei die Druckkammer einen Druckkammeranschluß aufweist, über den der Druckspeicher an einen Hydraulikkreis des Servolenksystems anschließbar ist.The The invention relates to an electrohydraulic power steering system as well a hydraulic pressure accumulator for a power steering system, with a pressure accumulator housing in which a pressure chamber and a biasing chamber are formed, one in the direction of the pressure chamber acted upon piston between a first end position and is movable in a second end position and the two chambers separates, with a check valve in the piston is integrated, which in an open position, the pressure chamber and the biasing chamber connects, and wherein the pressure chamber has a pressure chamber port via the pressure accumulator to a hydraulic circuit of the power steering system is connectable.

Als elektrohydraulisches Servolenksystem wird im folgenden ein Lenksystem bezeichnet, bei dem die von einem Elektromotor erzeugte Servounterstützung mit Hilfe eines hydrostatischen Kreises auf eine Zahnstange des Lenksystems übertragen wird. Der Elektromotor treibt dabei eine reversibel arbeitende Pumpe an, wobei die Pumpe zwei Anschlüsse aufweist, die jeweils über Schlauchleitungen mit einer von zwei Arbeitskammern eines Lenkzylinders verbunden sind. Die Druckdifferenz am Lenkzylinder wird also durch das Antriebsmoment der Pumpe bzw. das Ausgangsmoment des Elektromotors bestimmt, wobei den Arbeitskammern üblicherweise Drucksensoren zugeordnet sind, die den Hydraulikdruck im Lenkzylindern überwachen. Ein derartiges elektrohydraulisches Servolenksystem ist bereits aus der US 6,152,254 A bekannt.As an electrohydraulic power steering system, a steering system is referred to below in which the power assistance generated by an electric motor is transmitted by means of a hydrostatic circuit to a rack of the steering system. The electric motor thereby drives a reversibly operating pump, wherein the pump has two connections which are each connected via hose lines with one of two working chambers of a steering cylinder. The pressure difference on the steering cylinder is thus determined by the drive torque of the pump or the output torque of the electric motor, wherein the working chambers are usually associated with pressure sensors that monitor the hydraulic pressure in the steering cylinders. Such an electro-hydraulic power steering system is already out of the US 6,152,254 A known.

Die notwendige Servounterstützung wird bei einem solchen Lenksystem nach folgendem Prinzip ermittelt: Ein Lenkmomentsensor erfaßt das von einem Fahrer am Lenkrad aufgebrachte Lenkmoment, aus dem ein Sollwert für die Druckdifferenz am Lenkzylinder berechnet wird. Mit Hilfe einer elektronischen Steuerung des Elektromotors wird dann die von den Drucksensoren erfaßte Druckdifferenz in den Arbeitskammern auf den aktuellen Sollwert eingeregelt.The necessary power assistance is in such a steering system determined according to the following principle: A steering torque sensor detected the steering torque applied by a driver on the steering wheel, from the calculated a setpoint for the pressure difference at the steering cylinder becomes. With the help of an electronic control of the electric motor Then, the detected by the pressure sensors pressure difference adjusted in the working chambers to the current setpoint.

Es hat sich herausgestellt, daß für eine einwandfreie Funktion dieses Regelkreises eine steife und spielfreie Kopplung zwischen dem Elektromotor und der Zahnstange notwendig ist. Daher muß das Auftreten von Kavitationserscheinungen im hydrostatischen Kreis möglichst verhindert werden, und die unter Umständen bei der Befüllung verbleibenden oder durch Leckage entstehenden Luftblasen im Lenksystem sollten im Laufe der Zeit selbsttätig entweichen können.It it turned out that for a flawless Function of this loop a stiff and play-free coupling between the electric motor and the rack is necessary. Therefore the occurrence of cavitation phenomena in the hydrostatic Circle should be avoided if possible, and under circumstances remaining during filling or due to leakage Air bubbles in the steering system should become self-sufficient over time can escape.

Zur Vermeidung von Kavitation sind aus dem Stand der Technik bereits Servolenksysteme bekannt, bei denen ein übliches, druckloses Reservoir durch einen hydropneumatischen Speicher ersetzt wird, um das Druckniveau anzuheben. Da der Gasdruck bei diesen hydropneumatischen Speichern jedoch in erheblichem Maße von der Temperatur abhängt, ist die Sicherstellung eines weitgehend konstanten Vorspanndrucks bei den üblichen Temperaturänderungen im Motorraum problematisch.to Avoidance of cavitation are already known from the prior art Servolenksysteme known in which a conventional, pressureless Reservoir is replaced by a hydropneumatic reservoir, to raise the pressure level. As the gas pressure in these hydropneumatic However, saving a significant amount of temperature depends on ensuring a largely constant Preload pressure at the usual temperature changes problematic in the engine compartment.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines vorgespannten Servolenksystems, das im Normalbetrieb einen weitgehend konstanten Vorspanndruck bereitstellt, mit geringem Aufwand befüllt und vorgespannt werden kann sowie eine vorteilhafte, selbsttätige Entlüftung ermöglicht.task The invention therefore provides a preloaded power steering system. that provides a largely constant biasing pressure in normal operation, can be filled and prestressed with little effort and an advantageous, automatic venting allows.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein elektrohydraulisches Servolenksystem, mit einem Hydraulikkreis, der eine Pumpe, eine Zylinder/Kolben-Einheit und einen hydraulischen Druckspeicher umfaßt, wobei die Pumpe als reversible Pumpe ausgebildet ist und wahlweise eine erste Arbeitskammer oder eine zweite Arbeitskammer der Zylinder/Kolben-Einheit mit einem Hydraulikdruck beaufschlagen kann, und wobei an einem Sauganschluß der Pumpe ein über den Druckspeicher einstellbarer Vorspanndruck anliegt. Durch diesen Vorspanndruck am Sauganschluß der Pumpe werden Kavitationserscheinungen im Servolenksystem weitestgehend verhindert.According to the invention this object is achieved by an electro-hydraulic power steering system, with a hydraulic circuit, a pump, a cylinder / piston unit and a hydraulic pressure accumulator, wherein the Pump is designed as a reversible pump and optionally a first Working chamber or a second working chamber of the cylinder / piston unit can act on a hydraulic pressure, and wherein at one Suction connection of the pump on via the pressure accumulator adjustable preload pressure is applied. By this biasing pressure At the suction connection of the pump cavitation phenomena largely prevented in the power steering system.

Vorzugsweise ist jeder Arbeitskammer ein Drucksensor zugeordnet, wobei der kleinere der beiden sensierten Druckwerte als Vorspanndruck definiert ist.Preferably Each working chamber is assigned a pressure sensor, the smaller the two sensed pressure values are defined as prestressing pressure.

In einer Ausführungsform des Servolenksystems ist eine Vorspannpumpe vorgesehen, die mit einem unter Atmosphärendruck stehenden Reservoir und einer Druckkammer des Druckspeichers in Verbindung steht, wobei die Vorspannpumpe bei einem Abfall des Vorspanndrucks unter einen vorbestimmbaren Wert aktiviert ist und Hydraulikfluid aus dem Reservoir in die Druckkammer fördert. Somit gleicht die Vorspannpumpe Druckschwankungen im Druckspeicher aus, die beispielsweise aufgrund von Temperaturänderungen, Leckagen im Hydraulikkreis und/oder sonstigen Volumenänderungen entstehen.In An embodiment of the power steering system is a biasing pump provided with an under atmospheric pressure Reservoir and a pressure chamber of the pressure accumulator in conjunction stands, wherein the biasing pump at a drop in the biasing pressure is activated below a predeterminable value and hydraulic fluid from the reservoir into the pressure chamber promotes. Thus, the same Tension pump pressure fluctuations in the accumulator off, for example due to temperature changes, leaks in the hydraulic circuit and / or other volume changes occur.

Es hat sich herausgestellt, daß zum Vorspannen des Hydraulikkreises eine Schwingankerpumpe besonders geeignet ist und daher bevorzugt als Vorspannpumpe eingesetzt wird. Da die Druckschwankungen bei Verwendung eines geeigneten Druckspeichers eher gering sind, reicht zum Ausgleichen dieser Druckschwankungen in der Regel eine preiswerte und kompakte Miniaturausführung der Schwingankerpumpe mit geringem Fördervolumen und einem Förderdruck von wenigen Bar aus.It has been found that for biasing the hydraulic circuit a vibrating tank pump is particularly suitable and therefore preferred as Tension pump is used. Because the pressure fluctuations when using a suitable pressure accumulator are rather low, sufficient for balancing This pressure fluctuations usually a cheap and compact Miniature version of the vibration pump with low displacement and a discharge pressure of a few bar.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Hydraulikkreis ein elektromagnetisch betätigtes Wegeventil und ein elektromagnetisch betätigtes Sicherheitsventil auf, wobei das Hydrauliksystem in einer Betätigungsstellung der Ventile mittels der Pumpe befüllbar und/oder vorspannbar ist. Durch die Verwendung der sowieso vorhandenen Hydraulikpumpe zu diesem Zweck vereinfacht sich die Befüllung bzw. Vorspannung des Servolenksystems erheblich.In Another embodiment, the hydraulic circuit an electromagnetically actuated directional control valve and an electromagnetic operated safety valve on, with the hydraulic system be filled in an operating position of the valves by means of the pump and / or can be prestressed. By using the existing anyway Hydraulic pump for this purpose simplifies the filling or bias of the power steering system considerably.

In einer anderen Systemvariante weist der Hydraulikkreis ein elektromagnetisch betätigtes Wegeventil und ein elektromagnetisch betätigtes Sicherheitsventil auf, wobei das Hydrauliksystem in einer Betätigungsstellung des Wegeventils und einer unbetätigten Grundstellung des Sicherheitsventils mittels der Pumpe befüllbar und/oder vorspannbar ist.In another system variant, the hydraulic circuit has an electromagnetic actuated directional control valve and an electromagnetically actuated Safety valve on, with the hydraulic system in an operating position the directional valve and an unconfirmed basic position of the Safety valve fillable by means of the pump and / or can be prestressed.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Druckspeichers für ein Servolenksystem, der eine weitgehend konstante Vorspannung des Hydraulikkreises sicherstellt und eine einfache Befüllung bzw. Vorspannung des Servolenksystems ermöglicht.A Another object of the invention is to provide a pressure accumulator for a power steering system that is a largely constant Bias of the hydraulic circuit ensures and easy filling or bias of the power steering system allows.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen hydraulischen Druckspeicher der eingangs genannten Art gelöst, wobei in der Druckkammer des Druckspeichers ein Sammlungsraum für Gasblasen ausgebildet ist und wobei der Kolben ab einem vorbestimmbaren Hydraulikdruck in der Druckkammer die erste Endposition einnimmt, in der die Druckkammer über den Sammlungsraum mit der Vorspann kammer in Verbindung steht. Durch diese Druckspeicherkonstruktion ist auf einfache Art und Weise eine vorteilhafte Entlüftung des Hydraulikkreises möglich.According to the invention the task by a hydraulic accumulator of the beginning solved type, wherein in the pressure chamber of the pressure accumulator a collection space is formed for gas bubbles and wherein the piston from a pre-definable hydraulic pressure in the pressure chamber the assumes the first end position in which the pressure chamber via the collection room with the header chamber is in communication. By This accumulator design is a simple way an advantageous Venting of the hydraulic circuit possible.

Die Vorspannkammer kann dabei teilweise mit Hydraulikfluid gefüllt sein, welches im wesentlichen unter Atmosphärendruck steht. Somit wird die Vorspannkammer als Ausgleichsvolumen genutzt, das je nach Bedarf Hydraulikfluid aus der Druckkammer aufnimmt oder in die Druckkammer abgibt, um den Druck im Hydraulikkreis möglichst konstant zu halten.The Biasing chamber can be partially filled with hydraulic fluid be, which is substantially at atmospheric pressure. Thus, the biasing chamber is used as a compensating volume, the absorbs hydraulic fluid from the pressure chamber as required or into the pressure chamber to the pressure in the hydraulic circuit possible to keep constant.

In einer Ausführungsform des Druckspeichers ist der Sammlungsraum in der zweiten Endposition des Kolbens vom Druckkammeranschluß getrennt und das Rückschlagventil kann seine Offenstellung einnehmen. Dadurch ist sichergestellt, daß der Hydraulikkreis über den Druckkammeranschluß keine Gasblasen aus dem Sammlungsraum, sondern ausschließlich Hydraulikfluid aus der Vorspannkammer ansaugt.In an embodiment of the accumulator is the collection room in the second end position of the piston separated from the pressure chamber connection and the check valve can take its open position. This ensures that the hydraulic circuit over the pressure chamber connection no gas bubbles from the collection room, but only hydraulic fluid from the preload chamber sucks.

In dieser Ausführungsform kann in der Druckkammer ein Sammlungsraum-Überbrückungselement vorgesehen sein, welches die Vorspannkammer und den Druckkammeranschluß in der zweiten Endposition des Kolbens bei geöffnetem Rückschlagventil im wesentlichen dicht verbindet.In This embodiment can in the pressure chamber, a collection space bridging element be provided, which the biasing chamber and the pressure chamber port in the second end position of the piston with the check valve open essentially connects tightly.

Bevorzugt steht die Vorspannkammer in der ersten Endposition des Kolbens über axiale Kerben in einer Umfangswand des Druckspeichergehäuses mit dem Sammlungsraum der Druckkammer in Verbindung. Im Überdruckfall kann durch diese Kerben sehr einfach überschüssiges Hydraulikfluid aus dem Hydraulikkreis in die Vorspannkammer des Druckspeichers abgegeben werden.Prefers the preload chamber overflows in the first end position of the piston axial notches in a peripheral wall of the accumulator housing with the collection space of the pressure chamber in conjunction. In overpressure case can be very easy due to these scores excess Hydraulic fluid from the hydraulic circuit in the preload chamber of Pressure accumulator are delivered.

Alternativ oder zusätzlich kann in der Vorspannkammer ein Kolbenanschlag mit einem axialen Zapfen vorgesehen sein, wobei der Zapfen in der ersten Endposition des Kolbens das Rückschlagventil in der Offenstellung hält, so daß die Vorspannkammer mit dem Sammlungsraum der Druckkammer in Verbindung steht. Damit ist eine Abgabe von überschüssigem Hydraulikfluid aus dem Hydraulikkreis über das Rückschlagventil möglich, welches durch den Zapfen in seine Offenstellung gezwungen wird und eine Verbindung zur Vorspannkammer herstellt. Die Ausbildung axialer Kerben in der Umfangswand des Druckspeichergehäuses ist somit nicht mehr notwendig.alternative or additionally, in the biasing chamber, a piston stop be provided with an axial pin, wherein the pin in the first end position of the piston, the check valve in the Open position holds, so that the preload chamber with the collection space of the pressure chamber is in communication. This is a discharge of excess hydraulic fluid from the hydraulic circuit via the check valve possible, which by the pin in its open position is forced and makes a connection to the biasing chamber. The formation of axial notches in the peripheral wall of the pressure accumulator housing is therefore no longer necessary.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of preferred embodiments with reference to the painting. In these show:

1 den schematischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Servolenksystems mit einem Hydraulikkreis gemäß einer ersten Ausführungsform; 1 the schematic circuit diagram of a power steering system according to the invention with a hydraulic circuit according to a first embodiment;

2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers; 2 a longitudinal section through a first embodiment of the pressure accumulator according to the invention;

3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers; 3 a longitudinal section through a second embodiment of the pressure accumulator according to the invention;

4 eine perspektivische Schnittansicht eines Druckspeicherkolbens für den erfindungsgemäßen Druckspeicher gemäß einer dritten Ausführungsform; 4 a sectional perspective view of an accumulator piston for the pressure accumulator according to the invention according to a third embodiment;

5a und 5b jeweils einen Detailschnitt durch ein Rückschlagventil des erfindungsgemäßen Druckspeichers; 5a and 5b in each case a detail section through a check valve of the pressure accumulator according to the invention;

6 einen (sekundären) Hydraulikkreis zum Befüllen bzw. Vorspannen des erfindungsgemäßen Servolenksystems; 6 a (secondary) hydraulic circuit for filling or biasing the power steering system according to the invention;

7 den schematischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Servolenksystems mit einem Hydraulikkreis gemäß einer zweiten Ausführungsform; und 7 the schematic circuit diagram of a power steering system according to the invention with a hydraulic circuit according to a second embodiment shape; and

8 den schematischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Servolenksystems mit einem Hydraulikkreis gemäß einer dritten Ausführungsform. 8th the schematic circuit diagram of a power steering system according to the invention with a hydraulic circuit according to a third embodiment.

In 1 ist ein hydraulischer Schaltplan für ein Servolenksystem 8 eines Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt. Der Schaltplan zeigt dabei konkret einen vorgespannten Hydraulikkreis 10 für ein elektrohydraulisches Servolenksystem 8.In 1 is a hydraulic circuit diagram for a power steering system 8th of a motor vehicle shown schematically. The circuit diagram shows a concrete biased hydraulic circuit 10 for an electrohydraulic power steering system 8th ,

Das elektrohydraulische Servolenksystem 8 weist eine Lenkspindel 11 auf, welche in bekannter Weise über ein Lenkgetriebe 12 mit einer Zahnstange 14 gekoppelt ist, die wiederum mit lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeugs zusammenwirkt (nicht gezeigt). Am Lenkgetriebe 12 ist dabei ein Lenkmomenten- und/oder Lenkwinkelsensor 16 vorgesehen, der seine Sensordaten an eine elektronische Steuereinheit 18 eines Motor-Pumpen-Aggregats 20 weitergibt. Das Motor-Pumpen-Aggregat 20 ist die Schnittstelle zwischen dem elektrischen und dem hydraulischen Teil des elektrohydraulischen Servolenksystems 8 und weist neben der elektronischen Steuereinheit 18 noch einen Motor 22 und eine reversible Pumpe 24 auf. Als reversible Pumpe 24 wird in diesem Zusammenhang eine Pumpe mit zwei Pumpenanschlüssen 25, 26 bezeichnet, wobei die Pumpe zwei unterschiedliche Förderrichtungen für Hydraulikfluid aufweist und die Pumpenanschlüsse 25, 26 in Abhängigkeit von der Förderrichtung als Sauganschluß oder Druckanschluß nutzt. Das Servolenksystem 8 umfaßt ferner eine Zylinder/Kolben- Einheit 27 mit zwei Arbeitskammern 28, 30, welche abhängig von der Förderrichtung der Pumpe 24 mit Druck beaufschlagt werden und entsprechend eine axiale Bewegung der Zahnstange 14 in einer ersten oder einer entgegengesetzten zweiten Richtung bewirken oder unterstützen. Der in den Arbeitskammern 28, 30 herrschende Druck wird dabei von Drucksensoren 31 erfaßt und an die elektronische Steuereinheit 18 übermittelt. Im vorliegenden Beispiel ist die Steuereinheit 18 darüber hinaus mit einer Stromversorgung 33 und weiteren Datenerfassungseinheiten 35 verbunden.The electrohydraulic power steering system 8th has a steering shaft 11 on, which in a known manner via a steering gear 12 with a rack 14 is coupled, which in turn interacts with steerable wheels of the motor vehicle (not shown). At the steering gear 12 is a steering torque and / or steering angle sensor 16 provided its sensor data to an electronic control unit 18 a motor-pump unit 20 passes. The engine-pump unit 20 is the interface between the electrical and the hydraulic part of the electrohydraulic power steering system 8th and points next to the electronic control unit 18 another engine 22 and a reversible pump 24 on. As a reversible pump 24 In this context, a pump with two pump connections 25 . 26 designated, wherein the pump has two different directions of delivery of hydraulic fluid and the pump ports 25 . 26 used as a suction port or pressure port depending on the conveying direction. The power steering system 8th further comprises a cylinder / piston unit 27 with two working chambers 28 . 30 , which depends on the conveying direction of the pump 24 be pressurized and correspondingly an axial movement of the rack 14 effect or assist in a first or an opposite second direction. The one in the working chambers 28 . 30 prevailing pressure is thereby from pressure sensors 31 detected and to the electronic control unit 18 transmitted. In the present example, the control unit 18 beyond that with a power supply 33 and other data acquisition units 35 connected.

Das Servolenksystem 8 gemäß 1 weist ferner ein Sicherheitsventil 32 auf, welches die Arbeitskammern 28, 30 der Zylinder/Kolben-Einheit 27 in einer ersten Ventilstellung gemäß 1 kurzschließt, so daß bei einem Systemausfall keine hydraulische Blockade entsteht. Die Kraftfahrzeuglenkung funktioniert dann in diesem Fall rein mechanisch. Das Sicherheitsventil 32 ist als elektromagnetisch angesteuertes Wegeventil ausgebildet, wobei ein Federelement 34 sicherstellt, daß sich das Sicherheitsventil 32 im unbestromten Zustand in seine Grundstellung, d. h. in die dargestellte, offene Ventilstellung bewegt und die Funktion eines bekannten „Fail-Safe"-Ventils übernimmt.The power steering system 8th according to 1 also has a safety valve 32 on which the working chambers 28 . 30 the cylinder / piston unit 27 in a first valve position according to 1 short circuits, so that in case of system failure, no hydraulic blockage. The motor vehicle steering then works purely mechanically in this case. The safety valve 32 is designed as an electromagnetically controlled directional control valve, wherein a spring element 34 Ensures that the safety valve 32 in the de-energized state in its basic position, that is moved in the illustrated, open valve position and takes over the function of a well-known "fail-safe" valve.

Der prinzipielle Aufbau eines elektrohydraulischen Fahrzeuglenksystems sowie dessen Funktionsweise sind bereits allgemein aus dem Stand der Technik bekannt, weshalb im folgenden lediglich auf erfindungsrelevante Besonderheiten genauer eingegangen wird.Of the basic structure of an electro-hydraulic vehicle steering system as well as its operation are already generally out of the state known in the art, which is why in the following only fiction relevant Specifics will be discussed in more detail.

Eine Besonderheit des Servolenksystems 8 liegt in der Bauweise eines Druckspeichers 36, der in 1 schematisch eingezeichnet und in 2 gemäß einer ersten Ausführungsform separat und detailliert dargestellt ist. Der Druckspeicher 36 umfaßt ein Druckspeichergehäuse 38, in dem eine Druckkammer 40 und eine Vorspannkammer 42 ausgebildet sind, sowie einen beweglichen Kolben 44, der in Richtung zur Druckkammer 40 beaufschlagt ist und die beiden Kammern 40, 42 voneinander trennt. In den Kolben 44 ist ein Rückschlagventil 46 integriert, welches in seiner Offenstellung die Druckkammer 40 und die Vorspannkammer 42 verbindet.A special feature of the power steering system 8th lies in the construction of a pressure accumulator 36 who in 1 schematically drawn and in 2 is shown separately and in detail according to a first embodiment. The accumulator 36 includes a pressure accumulator housing 38 in which a pressure chamber 40 and a biasing chamber 42 are formed, and a movable piston 44 moving in the direction of the pressure chamber 40 is charged and the two chambers 40 . 42 separates each other. In the pistons 44 is a check valve 46 integrated, which in its open position, the pressure chamber 40 and the preload chamber 42 combines.

Die Druckkammer 40 weist einen Druckkammeranschluß 48 auf, über den der Druckspeicher 36 an den Hydraulikkreis 10 des Servolenksystems 8 anschließbar ist (vgl. 1). In der Druckkammer 40 ist ein Sammlungsraum 50 für Gasblasen ausgebildet, über den die Druckkammer 40 in der ersten Endposition des Kolbens 44 mit der Vorspannkammer 42 in Verbindung steht, wobei der Kolben 44 ab einem vorbestimmten Hydraulikdruck in der Druckkammer 40 die erste Endposition einnimmt. In der ersten Ausführungsform gemäß 2 ist der Sammlungsraum 50 ein Ringraum, der um ein Sammlungsraum-Überbrückungselement 58 herum ausgebildet ist und außenseitig durch eine Umfangswand 52 des Druckspeichergehäuses 38 begrenzt wird. In der Umfangswand 52 sind axial ausgerichtete Kerben 54 vorgesehen, welche die Vorspannkammer 42 in der ersten Endposition des Kolbens 44 mit dem Sammlungsraum 50 der Druckkammer 40 verbinden. Gemäß 2 ist dabei die erste Endposition mit einer oberen Anschlagstellung des Kolbens 44 identisch.The pressure chamber 40 has a pressure chamber connection 48 on, over which the accumulator 36 to the hydraulic circuit 10 of the power steering system 8th can be connected (see. 1 ). In the pressure chamber 40 is a collection room 50 designed for gas bubbles over which the pressure chamber 40 in the first end position of the piston 44 with the preload chamber 42 communicates with the piston 44 from a predetermined hydraulic pressure in the pressure chamber 40 takes the first end position. In the first embodiment according to 2 is the collection room 50 an annulus surrounding a collection room bridging element 58 is formed around and on the outside by a peripheral wall 52 the accumulator housing 38 is limited. In the peripheral wall 52 are axially aligned notches 54 provided, which is the preload chamber 42 in the first end position of the piston 44 with the collection room 50 the pressure chamber 40 connect. According to 2 is the first end position with an upper stop position of the piston 44 identical.

In der Vorspannkammer 42 ist eine Druckfeder 55 vorgesehen, die den Kolben 44 in Richtung zur Druckkammer 40 beaufschlagt. Des weiteren ist die Vorspannkammer 42 wenigstens teilweise mit Hydraulikfluid gefüllt, welches im wesentlichen unter Atmosphärendruck steht. Gemäß 2 ist zur Vergrößerung des Vorspannkammervolumens noch ein Tank 56 mit einem Entlüftungsdeckel 57 vorgesehen, wobei der Entlüftungsdeckel 57 in anderen Ausführungsformen auch direkt auf das Druckspeichergehäuse 38 aufgesetzt sein kann. Wird der Kolben 44 entgegen der Kraft der Druckfeder 55 durch einen wachsenden Druck im Hydraulikkreis 10 in seine erste Endposition bewegt, so kann Gas und/oder Hydraulikfluid aus der Druckkammer 40 über die Kerben 54 in die Vorspannkammer 42 strömen. Da der Sammlungsraum 50 zuerst die axialen Kerben 54 erreicht, strömen zunächst überwiegend Gasanteile aus der Druckkammer 40 in die Vorspannkammer 42, wodurch der Hydraulikkreis 10 in gewünschter Art und Weise entlüftet wird. Die Gasblasen, welche sich im Sammlungsraum 50 ansammeln, sind beispielsweise beim Befüllen des Servolenksystems 8 im Hydraulikkreis 10 verblieben oder über Kavitation oder Leckage in das Servolenksystem 8 eingedrungen. Besonders bevorzugt ist eine Unterseite des Kolbens 44 leicht kegelförmig ausgebildet (nicht dargestellt), so daß sich die Gasblasen vornehmlich an der Umfangswand 52 des Druckspeichergehäuses 38 sammeln und über die Kerben 54 in die Vorspannkammer 42 abgegeben werden.In the preload chamber 42 is a compression spring 55 provided the piston 44 towards the pressure chamber 40 applied. Furthermore, the preload chamber 42 at least partially filled with hydraulic fluid, which is substantially at atmospheric pressure. According to 2 is still a tank to increase the bias chamber volume 56 with a vent cover 57 provided, with the vent cover 57 in other embodiments also directly to the accumulator housing 38 can be attached. Will the piston 44 against the force of the compression spring 55 by a growing pressure in the hydraulic circuit 10 moved to its first end position, so gas and / or hydraulic fluid from the pressure chamber 40 about the notches 54 in the preload chamber 42 stream. Because the collection room 50 first the axial notches 54 he initially, predominantly gas fractions flow out of the pressure chamber 40 in the preload chamber 42 , causing the hydraulic circuit 10 is vented in the desired manner. The gas bubbles, which are in the collection room 50 accumulate, for example, when filling the power steering system 8th in the hydraulic circuit 10 remained or cavitation or leakage in the power steering system 8th penetrated. Particularly preferred is a bottom of the piston 44 slightly conical (not shown), so that the gas bubbles primarily on the peripheral wall 52 the accumulator housing 38 collect and over the notches 54 in the preload chamber 42 be delivered.

In der zweiten Endposition, also der unteren Anschlagstellung des Kolbens 44 ist der Sammlungsraum 50 vom Druckkammeranschluß 48 getrennt. Hierzu ist in der ersten Ausführungsform des Druckspeichers 36 das Sammlungsraum-Überbrückungselement 58 in der Druckkammer 40 vorgesehen (vgl. 2), welches die Vorspannkammer 42 und den Druckkammeranschluß 48 in der zweiten Endposition des Kolbens 44 (bei geöffnetem Rückschlagventil 46) im wesentlichen dicht verbindet. Für den Fall, daß der Hydraulikkreis 10 in der zweiten Endposition des Kolbens 44 Hydraulikfluid nachsaugt, ist somit sichergestellt, daß über den Druckkammeranschluß 48 keine Luft aus dem Sammlungsraum 50, sondern ausschließlich Hydraulikfluid aus der Vorspannkammer 42 angesaugt wird.In the second end position, ie the lower stop position of the piston 44 is the collection room 50 from the pressure chamber connection 48 separated. For this purpose, in the first embodiment of the pressure accumulator 36 the collection room bridging element 58 in the pressure chamber 40 provided (cf. 2 ), which is the preload chamber 42 and the pressure chamber connection 48 in the second end position of the piston 44 (with check valve open 46 ) connects substantially tightly. In the event that the hydraulic circuit 10 in the second end position of the piston 44 Hydraulic fluid sucks, thus ensuring that the pressure chamber port 48 no air from the collection room 50 , but only hydraulic fluid from the biasing chamber 42 is sucked.

Da der hydraulische Druckspeicher 36 gemäß 2 im Gegensatz zu hydropneumatischen Druckspeichern kein abgeschlossenes Gasvolumen aufweist, ist der durch den Druckspeicher 36 definierte Vorspanndruck weitgehend konstant. Dieser Vorspanndruck wird dabei maßgeblich durch die Druckfeder 55 eingestellt. Eine hydrostatische Komponente aus dem drucklosen Hydraulikfluid in der Vorspannkammer 42 ist in der Regel vernachlässigbar. Ein weiterer Vorteil des Druckspeichers 36 ist die automatische Entlüftung des Hydraulikkreises 10 bei Überdruck, d. h. bei einem Hydraulikdruck in der Druckkammer 40, der über einem maximal gewünschten Vorspanndruck liegt.Since the hydraulic accumulator 36 according to 2 in contrast to hydropneumatic pressure accumulators has no completed gas volume, which is through the pressure accumulator 36 defined preload pressure largely constant. This preload pressure is thereby determined by the compression spring 55 set. A hydrostatic component from the pressureless hydraulic fluid in the biasing chamber 42 is usually negligible. Another advantage of the pressure accumulator 36 is the automatic bleeding of the hydraulic circuit 10 at overpressure, ie at a hydraulic pressure in the pressure chamber 40 which is above a maximum desired biasing pressure.

Die 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Druckspeichers 36, die sich von der zuvor beschriebenen, ersten Ausführungsform jedoch lediglich durch eine geänderte Überdruckentlüftung unterscheidet. Statt der axialen Kerben 54 in der Umfangswand 52 des Druckspeichergehäuses 38 ist gemäß 3 ein Kolbenanschlag 60 mit einem axialen Zapfen 62 in der Vorspannkammer 42 vorgesehen, wobei der Zapfen 62 in der ersten Endposition des Kolbens 44 das Rückschlagventil 46 geöffnet hält, so daß die Vorspannkammer 42 mit der Druckkammer 40 in Verbindung steht. Außerdem ist im Kolben 44 ein Kanal 64 vorgesehen, der bei geöffnetem Rückschlagventil 46 die Vorspannkammer 42 mit dem Sammlungsraum 50 verbindet, so daß auch in dieser zweiten Ausführungsform des Druckspeichers 36 eine Entlüftung des Hydraulikkreises 10 in der ersten Endposition des Kolbens 44 möglich ist. Das Rückschlagventil 46 nimmt hierbei sowohl in der ersten Endposition als auch in der zweiten Endposition des Kolbens 44 seine Offenstellung ein und ermöglicht einen Fluidstrom zwischen der Druckkammer 40 und der Vorspannkammer 42.The 3 shows a second embodiment of the pressure accumulator 36 , which differs from the first embodiment described above, but only by a changed overpressure ventilation. Instead of the axial notches 54 in the peripheral wall 52 the accumulator housing 38 is according to 3 a piston stop 60 with an axial pin 62 in the preload chamber 42 provided, wherein the pin 62 in the first end position of the piston 44 the check valve 46 keeps open, so that the preload chamber 42 with the pressure chamber 40 communicates. Besides, in the piston 44 a channel 64 provided with the check valve open 46 the preload chamber 42 with the collection room 50 connects, so that in this second embodiment of the accumulator 36 a venting of the hydraulic circuit 10 in the first end position of the piston 44 is possible. The check valve 46 in this case takes both in the first end position and in the second end position of the piston 44 its open position and allows a fluid flow between the pressure chamber 40 and the biasing chamber 42 ,

Die 4 zeigt den Kolben 44 für eine dritte Ausführungsform des Druckspeichers 36. Bis auf den Kolben 44 entspricht diese dritte Ausführungsform der zuvor beschriebenen, zweiten Ausführungsform des Druckspeichers 36 gemäßThe 4 shows the piston 44 for a third embodiment of the pressure accumulator 36 , Except for the piston 44 This third embodiment corresponds to the second embodiment of the pressure accumulator described above 36 according to

3. Der veränderte Kolben 44 weist an seiner unteren Stirnfläche statt des Sammlungsraum-Überbrückungselements 58 (vgl. 2 und 3) eine trichterförmige Vertiefung 65 auf, die sich zum Rückschlagventil 46 hin verjüngt. Eventuell vorhandene Gasblasen sammeln sich in dieser trichterförmigen Vertiefung 65 und strömen bei einer Öffnung des Rückschlagventils 46 durch den Zapfens 62 in der ersten Endposition des Kolbens 44 in die Vorspannkammer 42. Somit ist auch in diesem Fall eine erwünschte automatische Entlüftung des Hydraulikkreises 10 bei Überdruck gegeben. Zur Kolbenführung und Kolbenabdichtung im zylindrischen Druckspeichergehäuse 38 weist der Kolben 44 gemäß 4 zwei separate Führungsringe 66 und ein Dichtring 67 auf. 3 , The modified piston 44 has at its lower end face instead of the collection space bridging element 58 (see. 2 and 3 ) a funnel-shaped depression 65 on, going to the check valve 46 rejuvenated. Any existing gas bubbles collect in this funnel-shaped depression 65 and flow at an opening of the check valve 46 through the pin 62 in the first end position of the piston 44 in the preload chamber 42 , Thus, even in this case, a desired automatic venting of the hydraulic circuit 10 given at overpressure. For piston guide and piston seal in the cylindrical pressure accumulator housing 38 points the piston 44 according to 4 two separate guide rings 66 and a sealing ring 67 on.

Allen Druckspeicherausführungen ist gemeinsam, daß der Druckspeicher 36 in beiden Endpositionen des Kolbens 44 einen Fluidstrom zwischen der Druckkammer 40 und der Vorspannkammer 42 ermöglicht. Der Hydraulikkreis 10 kann dadurch in vorteilhafter Weise Hydraulikfluid nachsaugen oder entlüftet werden.All accumulator versions have in common that the pressure accumulator 36 in both end positions of the piston 44 a fluid flow between the pressure chamber 40 and the biasing chamber 42 allows. The hydraulic circuit 10 can thus be vacuumed or vented advantageously hydraulic fluid.

Die 5a und 5b zeigen eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Rückschlagventils 46, welches in den Kolben 44 des Druckspeichers 36 integriert, vorzugsweise eingeschraubt ist. Das Rückschlagventil 46 weist ein Ventilglied 68 auf, welches aus einer gehärteten, polierten Stahlkugel hergestellt wird. In einer Sperrstellung des Ventils 46 gemäß 5a liegt das Ventilglied 68 mit seinem kugelförmigen Oberflächenabschnitt dichtend an einem Ventilsitz 70 an. Das Ventilglied 68 ist dabei radial nahezu spielfrei aber entlang einer Ventilachse A beweglich in einer Kolbenbohrung 72 geführt. Ausnehmungen 74 im Ventilglied 68 sorgen in einer Offenstellung des Rückschlagventils 46 (vgl. 5b) für eine turbulenzarme Durchströmung bei geringem Druckverlust. Die dargestellte Ventilkonstruktion ist deshalb besonders vorteilhaft, weil sich in einem Strömungsraum 73 stromabwärts des Ventilglieds 68 keine Ventilteile befinden, die eine Fluidströmung behindern könnten. Die Führung sowie die genaue Lage des Ventilglieds 68 werden mittels einer Führungshülse 76 erreicht, die sich an den etwa halbkugelförmigen Abschnitt des Ventilglieds 68 anschließt. Eine Schließfeder 78 des Rückschlagventils 46 ist in radialer Richtung zwischen der Führungshülse 76 und einer Umfangswand der Kolbenbohrung 72 angeordnet und beaufschlagt das Ventilglied 68 in die Sperrstellung gemäß 5a. Als axiales Federwiderlager dient dabei eine Ventilhülse 80, die zur Befestigung des Rückschlagventils 46 im Kolben 44 in die Kolbenbohrung 72 eingeschraubt ist.The 5a and 5b show a particularly preferred embodiment of the check valve 46 which is in the pistons 44 of the accumulator 36 integrated, preferably screwed. The check valve 46 has a valve member 68 on, which is made of a hardened, polished steel ball. In a blocking position of the valve 46 according to 5a lies the valve member 68 with its spherical surface portion sealing against a valve seat 70 at. The valve member 68 is radially almost free of play but along a valve axis A movable in a piston bore 72 guided. cutouts 74 in the valve member 68 provide in an open position of the check valve 46 (see. 5b ) for a low-turbulence flow with low pressure drop. The valve construction shown is therefore particularly advantageous because in a flow space 73 downstream of the valve member 68 no valve parts be find that could hinder fluid flow. The guide and the exact position of the valve member 68 be by means of a guide sleeve 76 reached, which is connected to the approximately hemispherical portion of the valve member 68 followed. A closing spring 78 the check valve 46 is in the radial direction between the guide sleeve 76 and a peripheral wall of the piston bore 72 arranged and acted upon the valve member 68 in the locked position according to 5a , As axial spring abutment serves a valve sleeve 80 used to attach the check valve 46 in the piston 44 into the piston bore 72 is screwed.

Die 6 zeigt einen sekundären Hydraulikkreis 82, der für eine besonders konstante Vorspannung im primären Hydraulikkreis 10 (vgl. 1) sorgt. Der sekundäre Hydraulikkreis 82 weist hierzu eine Vorspannpumpe 84 mit einem Motor 86 auf, wobei die Vorspannpumpe 84 vorzugsweise eine miniaturisierte Schwingankerpumpe ist. Eine Saugseite der Vorspannpumpe 84 ist über ein druckloses Reservoir mit der Vorspannkammer 42 und eine Druckseite der Vorspannpumpe 84 mit der Druckkammer 40 des Druckspeichers 36 verbunden. Als druckloses Reservoir dient dabei vorzugsweise die Vorspannkammer 42 oder, wie in 6 dargestellt, der Tank 56. Zwischen der Vorspannpumpe 84 und der Druckkammer 40 ist ein Rückschlagventil 88 vorgesehen, welches eine Hydraulikfluidströmung von der Druckkammer 40 zur Vorspannkammer 42 bei unbetätigter Vorspannpumpe 84 unterbindet.The 6 shows a secondary hydraulic circuit 82 which ensures a particularly constant preload in the primary hydraulic circuit 10 (see. 1 ). The secondary hydraulic circuit 82 has for this purpose a biasing pump 84 with a motor 86 on, with the biasing pump 84 is preferably a miniaturized vibration tank pump. One suction side of the priming pump 84 is via a pressureless reservoir with the biasing chamber 42 and a pressure side of the biasing pump 84 with the pressure chamber 40 of the accumulator 36 connected. The pressureless reservoir is preferably the biasing chamber 42 or, as in 6 represented, the tank 56 , Between the preload pump 84 and the pressure chamber 40 is a check valve 88 provided, which a hydraulic fluid flow from the pressure chamber 40 to the preload chamber 42 with uncontrolled pretensioning pump 84 in derogation.

Genau wie der Elektromotor 22 des primären Hydraulikkreises 10 (1) steht auch der Motor 86 des sekundären Hydraulikkreises 82 mit der Stromversorgung 33 in Verbindung und wird über einen Schalter 90 von der elektronischen Steuereinheit 18 angesteuert. Die elektronische Steuereinheit 18 überprüft anhand der Drucksensoren 31, ob in jeder der Arbeitskammern 28, 30 wenigstens der vorbestimmte, minimale Vorspanndruck herrscht. Sollte dies nicht der Fall sein, so wird der Schalter 90 geschlossen, und die Vorspannpumpe 84 fördert Hydraulikfluid aus der Vorspannkammer 42 in die Druckkammer 40, bis sich in jeder der Arbeitskammern 28, 30 wenigstens der minimale Vorspanndruck einstellt. Die Vorspannpumpe 84 kann auch bis zu einem maximalen Vorspanndruck fördern, bei dem sich der Kolben 44 in seiner zweiten Endposition befindet und eine vorteilhafte Entlüftung des primären Hydraulikkreises 10 stattfindet.Just like the electric motor 22 of the primary hydraulic circuit 10 ( 1 ) is also the engine 86 of the secondary hydraulic circuit 82 with the power supply 33 in conjunction and will have a switch 90 from the electronic control unit 18 driven. The electronic control unit 18 checked by the pressure sensors 31 whether in each of the working chambers 28 . 30 at least the predetermined minimum biasing pressure prevails. If this is not the case, then the switch 90 closed, and the biasing pump 84 promotes hydraulic fluid from the preload chamber 42 in the pressure chamber 40 until in each of the working chambers 28 . 30 at least the minimum biasing pressure sets. The pretensioning pump 84 can also promote up to a maximum preload pressure at which the piston 44 located in its second end position and an advantageous venting of the primary hydraulic circuit 10 takes place.

Vorzugsweise erfolgt die Aktivierung der Vorspannpumpe 84 zum Einstellen des Vorspanndrucks im Rahmen einer Startroutine beim Starten des Fahrzeugs. Während des Fahrbetriebs bleibt dann der Schalter 90 geöffnet und wird nicht von der elektronischen Steuereinheit 18 angesteuert. Diese seltene aber regelmäßige Überprüfung und Nachsteuerung des Vorspanndrucks durch die Vorspannpumpe 84 reicht aus, um eine Leckage im primären Hydraulikkreis 10 auszugleichen und den Vorspanndruck im wesentlichen konstant zu halten.Preferably, the activation of the biasing pump 84 for adjusting the preload pressure in the context of a start routine when starting the vehicle. During driving, the switch then remains 90 opened and is not from the electronic control unit 18 driven. This rare but regular check and readjustment of the preload pressure by the biasing pump 84 is sufficient to prevent leakage in the primary hydraulic circuit 10 and to keep the biasing pressure substantially constant.

Im folgenden wird anhand der 7 und 8 auf Ausführungsformen des elektrohydraulischen Servolenksystems 8 eingegangen, die eine besonders vorteilhafte Befüllung, Entlüftung und/oder Vorspannung des hydrostatischen Hydraulikkreises 10 ermöglichen. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird zum Verständnis des allgemeinen Funktionsprinzips auf die obige Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen, wobei einander entsprechende Bauteile identische Bezugszeichen tragen.The following is based on the 7 and 8th on embodiments of the electro-hydraulic power steering system 8th received, which is a particularly advantageous filling, venting and / or bias of the hydrostatic hydraulic circuit 10 enable. To avoid repetition, reference is made to the understanding of the general principle of operation to the above description of the first embodiment, wherein corresponding components carry identical reference numerals.

Die 7 zeigt das elektrohydraulische Servolenksystem 8 mit einem (primären) Hydraulikkreis 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei im Vergleich zur ersten Ausführungsform gemäß 1 ein zusätzliches Wegeventil 92, konkret ein 4/2-Wegeventil, sowie eine Verbindungsleitung 94 zwischen der Vorspannkammer 42 und dem Hydraulikkreis 10 vorgesehen ist.The 7 shows the electro-hydraulic power steering system 8th with a (primary) hydraulic circuit 10 according to a second embodiment, wherein in comparison with the first embodiment according to 1 an additional directional valve 92 , Specifically, a 4/2-way valve, and a connecting line 94 between the preload chamber 42 and the hydraulic circuit 10 is provided.

Ferner sind an den Endanschlägen eines Kolbens 95 der Zylinder/Kolben-Einheit 27 Überströmnuten 96 vorgesehen, die in den Anschlagpositionen des Kolbens 95 eine gedrosselte Verbindung zwischen den Arbeitskammern 28, 30 herstellen. Diese Überströmnuten 96 sorgen zum einen für eine Endlagendämpfung der Zylinder/Kolben-Einheit 27, ermöglichen zum anderen aber auch eine Befüllung und Vorspannung des primären Hydraulikkreises 10 in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise:
Die elektronische Steuereinheit 18 aktiviert die Ventile 32, 92, so daß sie ihre Betätigungsstellung gemäß 7 einnehmen. Danach wird die Pumpe 24 so betrieben, daß sie über die Verbindungsleitung 94 Hydraulikfluid aus der Vorspannkammer 42 des Druckspeichers 36 ansaugt und an die erste Arbeitskammer 28 der Zylinder/Kolben-Einheit 27 abgibt. Der Kolben 95 bewegt sich infolge dieser Druckbeaufschlagung der ersten Arbeitskammer 28 in seine obere Anschlagposition (7), in der durch die Überströmnuten 96 ein Überströmen von Gas und/oder Hydraulikfluid von der ersten Arbeitskammer 28 in die zweite Arbeitskammer 30 möglich ist. Von der oberen Arbeitskammer 30 wird das Gas und/oder Hydraulikfluid über das Wegeventil 92 in die Druckkammer 40 des Druckspeichers 36 eingeleitet. Bei genügend hohem Druck in der Druckkammer 40 findet eine Überdruckentlastung statt, bei der Gas und/oder Hydraulikfluid von der Druckkammer 40 in die Vorspannkammer 42 abströmt. Gemäß den 2 bis 4 ist der Druckspeicher 36 so ausgelegt, daß bei der Überdruckentlastung zunächst in erster Linie eine Entlüftung, d. h. ein Überströmen von Gas erfolgt, bevor ein Überströmen von Hydraulikfluid stattfindet.
Further, at the end stops of a piston 95 the cylinder / piston unit 27 overflow grooves 96 provided in the stop positions of the piston 95 a throttled connection between the working chambers 28 . 30 produce. These overflow grooves 96 ensure on the one hand for a cushioning of the cylinder / piston unit 27 On the other hand, they also allow filling and preloading of the primary hydraulic circuit 10 in the manner described below:
The electronic control unit 18 activates the valves 32 . 92 , so that they according to their operating position 7 taking. After that the pump will start 24 operated so that they over the connecting line 94 Hydraulic fluid from the preload chamber 42 of the accumulator 36 sucks and to the first working chamber 28 the cylinder / piston unit 27 emits. The piston 95 moves as a result of this pressurization of the first working chamber 28 in its upper stop position ( 7 ), in which through the overflow grooves 96 an overflow of gas and / or hydraulic fluid from the first working chamber 28 in the second working chamber 30 is possible. From the upper working chamber 30 the gas and / or hydraulic fluid is via the directional control valve 92 in the pressure chamber 40 of the accumulator 36 initiated. At a sufficiently high pressure in the pressure chamber 40 takes place overpressure relief, in the gas and / or hydraulic fluid from the pressure chamber 40 in the preload chamber 42 flows. According to the 2 to 4 is the accumulator 36 designed so that when the pressure relief initially primarily a vent, ie an overflow of gas takes place before an overflow of hydraulic fluid takes place.

Damit eignet sich der oben beschriebene Vorgang hervorragend zur Befüllung, Entlüftung und Vorspannung des primären Hydraulikkreises 10. Nachdem der Hydraulikkreis 10 den gewünschten Vorspanndruck erreicht hat, wird das Sicherheitsventil 32 als herkömmliches „Fail-Safe"-Ventil betrieben und das federbeaufschlagte Wegeventil 92 deaktiviert, so daß es seine Grundstellung (untere Ventilposition in 7) einnimmt. Das elektrohydraulische Servolenksystem 8 wird dadurch wieder in seine herkömmliche Betriebsfunktion überführt und kann im folgenden eine gewünschte Servounterstützung bereitstellen.Thus, the process described above is ideal for filling, venting and preloading of the primary hydraulic circuit 10 , After the hydraulic circuit 10 has reached the desired preload pressure, the safety valve 32 operated as a conventional "fail-safe" valve and the spring-loaded directional control valve 92 disabled, so that it is its home position (lower valve position in 7 ) occupies. The electrohydraulic power steering system 8th This converts it back into its conventional operating function and can subsequently provide a desired power assistance.

In der Verbindungsleitung 94 ist besonders bevorzugt ein Rückschlagventil 98 vorgesehen, welches im Normalbetrieb bei einer Druckbeaufschlagung der zweiten Arbeitskammer 30 ein Abströmen von Hydraulikfluid in die Vorspannkammer 42 des Druckspeichers 36 verhindert.In the connection line 94 is particularly preferably a check valve 98 provided, which in normal operation at a pressurization of the second working chamber 30 an outflow of hydraulic fluid into the biasing chamber 42 of the accumulator 36 prevented.

Der Ausschnitt A in 7 zeigt eine alternative Ausführungsvariante des Wegeventils 92, bei der ein Leckageanschluß 99 der Pumpe 24 in der Betätigungsstellung des Ventils 92 nicht gesperrt, sondern mit dem Pumpenanschluß 26 verbunden ist.The detail A in 7 shows an alternative embodiment of the directional control valve 92 in which a leakage connection 99 the pump 24 in the operating position of the valve 92 not locked, but with the pump connection 26 connected is.

Vorzugsweise sind mehrere Bauteile des Servolenksystems 8 zu kompakten, vormontierten Baugruppen, wie z. B. dem Motor-Pumpen-Aggregat 20 oder einem Ventilblock 100 zusammengefaßt, was in 7 durch gestrichelte Rechtecke dargestellt ist.Preferably, several components of the power steering system 8th to compact, preassembled modules, such. B. the motor-pump unit 20 or a valve block 100 summarized what is in 7 is shown by dashed rectangles.

Die beschriebene Vorgang zum Vorspannen des Hydraulikkreises 10 kann bei dieser zweiten Ausführungsform ebenfalls in eine Startroutine beim Starten des Fahrzeugs integriert sein, so daß sich die Ausbildung eines sekundären Hydraulikkreises 82 gemäß 6 erübrigt.The process described for biasing the hydraulic circuit 10 may also be integrated into a start routine when starting the vehicle in this second embodiment, so that the formation of a secondary hydraulic circuit 82 according to 6 unnecessary.

Die 8 zeigt das elektrohydraulische Servolenksystem 8 mit dem (primären) Hydraulikkreis 10 gemäß einer dritten Ausführungsform, bei der im Unterschied zur zweiten Ausführungsform nach 7 keine Überströmnuten 96 in der Zylinder/Kolben-Einheit 27 vorgesehen sind, so daß kein Überströmen von Gas und/oder Hydraulikfluid von der ersten Arbeitskammer 28 in die zweite Arbeitskammer 30 möglich ist. Trotzdem kann der Hydraulikkreis 10 in einer Betätigungsstellung des Wegeventils 92 und einer unbetätigten Grundstellung des Sicherheitsventils 32 (vgl. 8) entlüftet und vorgespannt werden. Das Vorspannen des Servolenksystems 8 verläuft dabei genau wie zu 7 beschrieben ab, mit der Ausnahme, daß die Verbindung zwischen der Vorspannkammer 42 und der Druckkammer 40 nicht durch die Überströmnuten 96 der Zylinder/Kolben-Einheit 27 hergestellt wird, sondern durch das Sicherheitsventil 32.The 8th shows the electro-hydraulic power steering system 8th with the (primary) hydraulic circuit 10 According to a third embodiment, in which unlike the second embodiment according to 7 no overflow grooves 96 in the cylinder / piston unit 27 are provided so that no overflow of gas and / or hydraulic fluid from the first working chamber 28 in the second working chamber 30 is possible. Nevertheless, the hydraulic circuit 10 in an operating position of the directional control valve 92 and an unconfirmed initial position of the safety valve 32 (see. 8th ) are vented and biased. The preloading of the power steering system 8th It goes exactly as well 7 described, except that the connection between the biasing chamber 42 and the pressure chamber 40 not through the overflow grooves 96 the cylinder / piston unit 27 is produced, but through the safety valve 32 ,

Eine Befüllung des elektrohydraulischen Servolenksystems 8 ist in dieser dritten Ausführungsform ebenfalls möglich, wobei der Kolben 95 jedoch während des Befüllvorgangs durch manuelles Lenken von einer Anschlagposition zur anderen Anschlagposition bewegt werden muß, um das in den Arbeitskammern 28, 30 vorhandene Gas aus der Zylinder/Kolben-Einheit 27 zu drücken.A filling of the electro-hydraulic power steering system 8th is also possible in this third embodiment, wherein the piston 95 However, during the filling process by manual steering from one stop position to the other stop position must be moved to that in the working chambers 28 . 30 existing gas from the cylinder / piston unit 27 to press.

In einer Ausführungsform ist der Druckspeicher 36 so ausgebildet, daß zum Vorspannen des (primären) Hydraulikkreises 10 nicht auf Ausgangssignale der Drucksensoren 31 zurückgegriffen werden muß, da diese Ausgangssignale nach einer längeren Standzeit des Fahrzeugs unter Umständen eine Nullpunktverschiebung (sog. Drift) aufweisen können. Aus diesem Grund wird der Hydraulikkreis 10 z. B. bei jedem Starten des Fahrzeugs vorzugsweise soweit vorgespannt, bis der Kolben 44 des Druckspeichers 36 die axialen Kerben 54 erreicht, bzw. bis der axiale Zapfen 62 das Rückschlagventil 46 im Kolben 44 des Druckspeichers 36 aufdrückt. In dieser ersten Endposition des Kolbens 44 wird der Vorspanndruck im Hydraulikkreis 10 von der Druckfeder 55 des Druckspeichers 36 eindeutig festgelegt und kann zum Abgleich der beiden Drucksensoren 31 herangezogen werden.In one embodiment, the accumulator is 36 designed so that for biasing the (primary) hydraulic circuit 10 not on output signals from the pressure sensors 31 must be used, since these output signals may have a zero shift (so-called drift) after a longer life of the vehicle under certain circumstances. For this reason, the hydraulic circuit 10 z. B. preferably biased so far each time the vehicle is started until the piston 44 of the accumulator 36 the axial notches 54 reached, or until the axial pin 62 the check valve 46 in the piston 44 of the accumulator 36 imprints. In this first end position of the piston 44 becomes the preload pressure in the hydraulic circuit 10 from the compression spring 55 of the accumulator 36 clearly defined and can be used to balance the two pressure sensors 31 be used.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (12)

Elektrohydraulisches Servolenksystem mit einem Hydraulikkreis (10), der eine Pumpe (24), eine Zylinder/Kolben-Einheit (27) und einen hydraulischen Druckspeicher (36) umfaßt, wobei die Pumpe (24) als reversible Pumpe ausgebildet ist und wahlweise eine erste Arbeitskammer (28) oder eine zweite Arbeitskammer (30) der Zylinder/Kolben-Einheit (27) mit einem Hydraulikdruck beaufschlagen kann, und wobei an einem Sauganschluß (25, 26) der Pumpe (24) ein über den Druckspeicher (36) einstellbarer Vorspanndruck anliegt.Electrohydraulic power steering system with a hydraulic circuit ( 10 ), which is a pump ( 24 ), a cylinder / piston unit ( 27 ) and a hydraulic accumulator ( 36 ), wherein the pump ( 24 ) is designed as a reversible pump and optionally a first working chamber ( 28 ) or a second working chamber ( 30 ) of the cylinder / piston unit ( 27 ) can act with a hydraulic pressure, and wherein at a suction port ( 25 . 26 ) of the pump ( 24 ) via the accumulator ( 36 ) adjustable preload pressure is applied. Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arbeitskammer (28, 30) ein Drucksensor (31) zugeordnet ist, wobei der kleinere der beiden sensierten Druckwerte als Vorspanndruck definiert ist.Power steering system according to claim 1, characterized in that each working chamber ( 28 . 30 ) a pressure sensor ( 31 ), wherein the smaller of the two sensed pressure values is defined as biasing pressure. Servolenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannpumpe (84) vorgesehen ist, die mit einem unter Atmosphärendruck stehenden Reservoir und einer Druckkammer (40) des Druckspeichers (36) in Verbindung steht, wobei die Vorspannpumpe (84) bei einem Abfall des Vorspanndrucks unter einen vorbestimmbaren Wert aktiviert ist und Hydraulikfluid aus dem Reservoir in die Druckkammer (40) fördert.Power steering system according to claim 1 or 2, characterized in that a biasing pump ( 84 ) provided with an under atmospheric pressure reservoir and a pressure chamber ( 40 ) of the pressure accumulator ( 36 ), wherein the biasing pump ( 84 ) is activated at a drop in the biasing pressure below a predeterminable value and hydraulic fluid from the reservoir into the pressure chamber ( 40 ) promotes. Servolenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannpumpe (84) eine Schwingankerpumpe ist.Power steering system according to claim 3, characterized in that the pretensioning pump ( 84 ) is a vibrating armature pump. Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikkreis (10) ein elektromagnetisch betätigtes Wegeventil (92) und ein elektromagnetisch betätigtes Sicherheitsventil (32) aufweist, wobei der Hydraulikkreis (10) in einer Betätigungsstellung der Ventile (32, 92) mittels der Pumpe (24) befüllbar und/oder vorspannbar ist.Power steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic circuit ( 10 ) an electromagnetically actuated directional control valve ( 92 ) and an electromagnetically actuated safety valve ( 32 ), wherein the hydraulic circuit ( 10 ) in an actuated position of the valves ( 32 . 92 ) by means of the pump ( 24 ) can be filled and / or prestressed. Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikkreis (10) ein elektromagnetisch betätigtes Wegeventil (92) und ein elektromagnetisch betätigtes Sicherheitsventil (32) aufweist, wobei der Hydraulikkreis (10) in einer Betätigungsstellung des Wegeventils (92) und einer unbetätigten Grundstellung des Sicherheitsventils (32) mittels der Pumpe (24) befüllbar und/oder vorspannbar ist.Power steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic circuit ( 10 ) an electromagnetically actuated directional control valve ( 92 ) and an electromagnetically actuated safety valve ( 32 ), wherein the hydraulic circuit ( 10 ) in an actuating position of the directional control valve ( 92 ) and an unconfirmed initial position of the safety valve ( 32 ) by means of the pump ( 24 ) can be filled and / or prestressed. Hydraulischer Druckspeicher für ein Servolenksystem (8), vorzugsweise für ein elektrohydraulisches Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Druckspeichergehäuse (38), in dem eine Druckkammer (40) und eine Vorspannkammer (42) ausgebildet sind, sowie einem in Richtung zur Druckkammer (40) beaufschlagten Kolben (44), der zwischen einer ersten Endposition und in einer zweiten Endposition bewegbar ist und die beiden Kammern (40, 42) voneinander trennt, wobei in den Kolben (44) ein Rückschlagventil (46) integriert ist, welches in einer Offenstellung die Druckkammer (40) und die Vorspannkammer (42) verbindet, und wobei die Druckkammer (40) einen Druckkammeranschluß (48) aufweist, über den der Druckspeicher (36) an einen Hydraulikkreis (10) des Servolenksystems (8) anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckkammer (40) ein Sammlungsraum (50) für Gasblasen ausgebildet ist, wobei der Kolben (44) ab einem vorbestimmbaren Hydraulikdruck in der Druckkammer (40) die erste Endposition einnimmt, in der die Druckkammer (40) über den Sammlungsraum (50) mit der Vorspannkammer (42) in Verbindung steht.Hydraulic accumulator for a power steering system ( 8th ), preferably for an electro-hydraulic power steering system according to one of the preceding claims, with a pressure accumulator housing ( 38 ), in which a pressure chamber ( 40 ) and a biasing chamber ( 42 ) are formed, and one in the direction of the pressure chamber ( 40 ) acted upon piston ( 44 ) which is movable between a first end position and in a second end position and the two chambers ( 40 . 42 ), whereby in the piston ( 44 ) a check valve ( 46 ) is integrated, which in an open position, the pressure chamber ( 40 ) and the biasing chamber ( 42 ), and wherein the pressure chamber ( 40 ) a pressure chamber connection ( 48 ), over which the accumulator ( 36 ) to a hydraulic circuit ( 10 ) of the power steering system ( 8th ), characterized in that in the pressure chamber ( 40 ) a collection room ( 50 ) is designed for gas bubbles, wherein the piston ( 44 ) from a predeterminable hydraulic pressure in the pressure chamber ( 40 ) occupies the first end position in which the pressure chamber ( 40 ) over the collection room ( 50 ) with the preload chamber ( 42 ). Druckspeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkammer (42) wenigstens teilweise mit Hydraulikfluid gefüllt ist, welches im wesentlichen unter Atmosphärendruck steht.Pressure accumulator according to claim 7, characterized in that the prestressing chamber ( 42 ) is at least partially filled with hydraulic fluid, which is substantially at atmospheric pressure. Druckspeicher nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammlungsraum (50) in der zweiten Endposition des Kolbens (44) vom Druckkammeranschluß (48) getrennt ist und das Rückschlagventil (46) seine Offenstellung einnehmen kann.Pressure accumulator according to claim 7 or 8, characterized in that the collection space ( 50 ) in the second end position of the piston ( 44 ) from the pressure chamber connection ( 48 ) and the check valve ( 46 ) can take his open position. Druckspeicher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckkammer (40) ein Sammlungsraum-Überbrückungselement (58) vorgesehen ist, welches die Vorspannkammer (42) und den Druckkammeranschluß (48) in der zweiten Endposition des Kolbens (44) bei geöffnetem Rückschlagventil (46) im wesentlichen dicht verbindet.Pressure accumulator according to claim 9, characterized in that in the pressure chamber ( 40 ) a collection space bridging element ( 58 ) is provided which the biasing chamber ( 42 ) and the pressure chamber connection ( 48 ) in the second end position of the piston ( 44 ) with open check valve ( 46 ) connects substantially tightly. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkammer (42) in der ersten Endposition des Kolbens (44) über axiale Kerben (54) in einer Umfangswand (52) des Druckspeichergehäuses (38) mit dem Sammlungsraum (50) der Druckkammer (40) in Verbindung steht.Pressure accumulator according to one of claims 7 to 10, characterized in that the preload chamber ( 42 ) in the first end position of the piston ( 44 ) over axial notches ( 54 ) in a peripheral wall ( 52 ) of the pressure accumulator housing ( 38 ) with the collection room ( 50 ) of the pressure chamber ( 40 ). Druckspeicher nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorspannkammer (42) ein Kolbenanschlag (60) mit einem axialen Zapfen (62) vorgesehen ist, wobei der Zapfen (62) in der ersten Endposition des Kolbens (44) das Rückschlagventil (46) in der Offenstellung hält, so daß die Vorspannkammer (42) mit dem Sammlungsraum (50) der Druckkammer (40) in Verbindung steht.Pressure accumulator according to one of Claims 7 to 10, characterized in that in the prestressing chamber ( 42 ) a piston stopper ( 60 ) with an axial pin ( 62 ) is provided, wherein the pin ( 62 ) in the first end position of the piston ( 44 ) the check valve ( 46 ) holds in the open position, so that the biasing chamber ( 42 ) with the collection room ( 50 ) of the pressure chamber ( 40 ) in Ver bond stands.
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