DE10307943A1

DE10307943A1 - Hydraulisch Lenkeinrichtung

Info

Publication number: DE10307943A1
Application number: DE10307943A
Authority: DE
Inventors: Edwin Harnischfeger; Erhard Bergmann; Walter Scandella; Vincenzo Domenico Bollero
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2003-11-06

Abstract

Offenbart ist eine hydraulische Lenkeinrichtung mit Lenkmengenverstärkung, wobei in Abhängigkeit von einem Lenkradeinschlag eine Dosiereinrichtung zur Zuführung von Druckmittel zu Lenkzylindern betätigt wird. Über einen Steuerblock läßt sich eine zusätzliche Druckmittelmenge zu den Lenkzylindern führen, wobei die Ansteuerung des Steuerblockes erfindungsgemäß über einen Steuerkreis erfolgt, dem ein Steuerdruck wirksam ist, der wesentlich unterhalb des Lastdrucks zur Übertragung des Lenkmomentes am Lenkzylinder liegt. DOLLAR A Offenbart ist des weiteren eine Federanordnung für den Steuerblock, wobei zwei Federn parallel geschaltet sind, von denen eine erste nach einem vorbestimmten Hub des Steuerschiebers wirksam wird. Dadurch läßt sich eine Kennlinie einstellen, gemäß der der Steuerschieber mit einer minimalen Vorspannung in die Nullposition vorgespannt ist, eine evtl. vorhandene Überdeckung mit einer geringen Steuerdruckdifferenz überfahrbar ist und der Steuerdruckbereich zum Aufsteuern des Steuerblocks hinreichend groß ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Lenkeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige, beispielsweise aus der US 3,566,749 bekannte Lenkeinrichtung wird in hydraulischen Lenkkreisläufen von Fahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen mit hohen Achslasten und vergleichsweise geringen Fahrgeschwindigkeiten (<50 km/h) eingesetzt.

Bei der bekannten Lösung wird über eine nach dem Gerotorprinzip arbeitende, Dosiereinrichtung in Abhängigkeit von einem über ein Lenkrad oder einen Joystick eingestellten Lenkeinschlag Druckmittel zu Lenkzylindern gefördert. Parallel wird zur Lenkmengenverstärkung Druckmittel von einer Pumpe über einen Steuerblock zu den Lenkzylindern gefördert, wobei die Ansteuerung des Steuerblockes in Abhängigkeit vom Ausgangsdruck der Dosiereinrichtung erfolgt, d. h., in den Steuerräumen des Steuerblockes liegt ein Steuerdruck an, der etwa dem Druck entspricht, der an den Lenkzylindern zum Aufbringen des erforderlichen Lenkmomentes anliegt.

Nachteilig bei dieser Lösung ist, aufgrund dieser vergleichsweise hohen Drücke (>100 bar) die üblicherweise als Federraum ausgebildeten Steuerräume des Steuerblockes mit Hochdruckdeckeln verschlossen werden müssen, um eine Leckage zu vermeiden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Leckage im Bereich der Steuerräume eines Steuerblocks einer Lenkeinrichtung mit minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch eine hydraulische Lenkeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß hat die Lenkeinrichtung eine Steuereinrichtung, über die der Steuerdruck zur Ansteuerung eines die Druckmittelversorgung zu einem Lenkzylinder steuernden Steuerblockes wesentlich unter denjenigen Druck absenkbar ist, der zur Betätigung von Lenkzylindern der Lenkung erforderlich ist. Durch diese Druckabsenkung des Steuerdruckes des Steuerblockes kann auf die Verwendung von Hochdruckdeckeln verzichtet werden, so dass die hydraulische Lenkeinrichtung bei gleicher Funktionssicherheit wesentlich kostengünstiger als die vorbeschriebene bekannte Lösung herstellbar ist.

Üblicherweise enthält der bei der Lenkeinrichtung verwendete Steuerblock ein die Druckmittelrichtung und Geschwindigkeit bestimmendes Proportionalventil und eine zugeordnete Druckwaage, über die die Druckdifferenz über die durch das Proportionalventil gebildete Meßblende unabhängig von Schwankungen des Last- oder Pumpendruckes konstant gehalten wird. Die zur Ansteuerung des Proportionalventils wirksamen Steuerräume werden bei einer Variante der Erfindung über jeweils ein Regelventil mit Druckmittel von einer Steuerpumpe versorgt, wobei sich die Regelposition des Regelventils in Abhängigkeit vom Druck stromabwärts der Dosiereinrichtung einstellt wird. Die Steuerpumpe liefert einen wesentlich geringeren Druck als die die Lenkzylinder versorgende Pumpe, d. h. erfindungsgemäß wird ein Steuerkreis verwendet, der bei einem vergleichsweise geringen Druck betrieben wird.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung wird die Druckdifferenz zur Betätigung des Regelventils an einer Düse abgegriffen, die in einer Arbeitsleitung zwischen einem Arbeitsanschluß der Dosiereinrichtung und dem zugeordneten Lenkzylinder angeordnet ist.

Bei einer alternativen Variante werden die oben beschriebenen Steuerräume ebenfalls mit Steueröl beaufschlagt, das in einem Steuerkreis mit geringerem Druckniveau als der die Lenkzylinder versorgende Hauptkreis geführt ist. Dieser Steuerkreis wird von einer Steuerpumpe mit Druckmittel beaufschlagt, wobei die Steuerdruckdifferenz zur Betätigung des Steuerblockes mittels einer parallel zur Dosiereinrichtung angeordneten Steuerdosiereinrichtung aufgebracht wird.

Bei einer besonders bevorzugten Variante arbeitet die Dosiereinrichtung nach dem Gerotorprinzip, wobei die Steuerdosiereinrichtung durch ein auf eine welle der Dosiereinrichtung aufgesetztes Förderorgan gebildet ist.

Zur Einstellung unterschiedlicher Betriebskennlinien der Lenkeinrichtung kann der von der Steuerpumpe bereit gestellte Ausgangsdruck, beispielsweise über ein einstellbares Druckbegrenzungsventil, veränderbar sein.

Alternativ kann das Betriebsverhalten durch Variation der Federvorspannung der Druckwaage des Steuerblocks erfolgen. Bei einer bevorzugten Lösung kann diese Vorspannung der Druckwaage durch parallel geschaltete Düsen verändert werden, wobei je nach gewünschter Vorspannung eine Düse mit einem bestimmten Querschnitt wirksam ist und die Vorspannung in Abhängigkeit vom Druckabfall über der jeweils wirksamen Düse eingestellt wird.

Das stetig verstellbare Wegeventil des LS-Steuerblocks der Lenkeinrichtung wird in der Regel mit positiver Überdeckung ausgeführt, so dass zum Überfahren dieser Überdeckung ein gewisser Mindesthub des Steuerschiebers erforderlich ist. Dieser ist über eine Federanordnungen in seine Nullstellung vorgespannt. Die Federrate der Federanordnung sollte möglichst flach gewählt werden muß, so dass der erforderliche Druckbereich zum Überfahren der Überdeckung möglichst gering ist. Andererseits soll die Federrate der Federanordnung so gewählt werden, dass ein möglichst großer Druckbereich zum vollständigen Aufsteuern des Wegeventils abgedeckt werden kann und die Lenkung auch bei schnellen Lenkbewegungen hinreichend mit Druckmittel versorgbar ist.

Diesen gegensätzlichen Forderungen - einerseits geringe Federrate zum Überfahren der Überdeckung; andererseits hohe Federrate zur Ausbildung eines großen Druckbereiches - kann mit einer herkömmlichen Federanordnung nicht entsprochen werden. Erfindungsgemäß wird bei einer bevorzugten Variante vorgeschlagen, die Federanordnung in jeder Wirkrichtung mit zumindest zwei unterschiedlichen Federn auszubilden, von denen eine erst nach einem vorbestimmten Hub des Ventilschiebers wirksam ist. Dies hat den Vorteil, dass während des Überfahrens der Überdeckung eine Feder mit vergleichsweise geringer Federrate wirksam ist und dann beim Aufsteuern der Verbindung zwischen dem Druckanschluß und einem der Arbeitsanschlüsse eine steilere Federkennlinie durch Parallelschaltung von zumindest zwei Federn eingestellt wird. Durch den Eingriff der zweiten Feder wird die Gesamtfederrate erhöht und somit der relative Hub des Ventilschiebers in Abhängigkeit von einer Steuerdruckdifferenz kleiner als es der Fall wäre, wenn nur eine Feder wirksam ist.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die erste, von Beginn an wirksame Feder der Federanordnung mit einer Vorspannung aufgenommen, die geringer ist, als sie bei den eingangs beschriebenen bekannten Lösungen ist.

Die Federrate der zweiten Feder wird vorzugsweise mit einer geringeren Federrate als die erste Feder ausgeführt.

Bei einer besonders kompakten Ausführungsform ist die zweite Feder koaxial zur ersten Feder geführt und wird nach einem vorbestimmten Hub des Steuerschiebers von einer Mitnahmeschulter mitgenommen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung läßt sich in die Lenkmengenverstärkung mittels einer Ventilanordnung in gewissen Umfang an die vorliegenden Betriebsbedingungen anpassen. Diese Ventilanordnung zur Veränderung der Lenkmengenverstärkung kann beispielsweise ein proportional verstellbares Druckbegrenzungsventil und zwei jeweils einer Steuerseite des Steuerblocks zugeordnete, entgegengesetzt wirkende Rückschlagventile umfassen. Über das Druckbegrenzungsventil kann die maximale am Steuerblock anliegende Steuerdruckdifferenz - und somit die Lenkmengenverstärkung - verändert werden.

In dem Fall, in dem der Steuerblock mit einem in eine Zentralstellung federvorgespannten Wegeventil ausgeführt ist, kann diesem eine Einrichtung vorgeschaltet werden, über das auch bei geringen Lenkgeschwindigkeiten sichergestellt ist, dass das Wegeventil mit einer vorbestimmten minimalen Steuerdruckdifferenz beaufschlagt ist und die Vorspannung der Zentrierfedern überwunden wird.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Lenkeinrichtung, bei der ein Steuerblock mittels einer Steuerdosiereinrichtung mit einer Steuerdruckdifferenz beaufschlagbar ist;
Fig. 2 ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei der der Steuerblock über Regelventile mit einer Steuerdruckdifferenz beaufschlagbar ist;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Regelventils des Ausführungsbeispiels aus Fig. 2;
Fig. 4 Durchflußkennlinien des Steuerblocks aus Fig. 2 bei unterschiedlichen Vorspannungen einer Druckwaage des Steuerblockes;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Dosiereinrichtung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1;
Fig. 6 einen Schnitt durch einen LS-Steuerblock, der bei einer Lenkeinrichtung gemäß den Fig. 1 und - in modifizierter Form - Fig. 2 verwendbar ist;
Fig. 7 eine Detaildarstellung des Steuerblocks aus Fig. 6;
Fig. 8 Federkennlinien einer Federanordnung des Steuerblocks aus Fig. 6;
Fig. 9 ein Schaltschema eines dritten Ausführungsbeispiels einer hydraulischen Lenkeinrichtung und
Fig. 10 ein Schaltschema eines viertes Ausführungsbeispiels einer hydraulischen Lenkeinrichtung.
In Fig. 1 ist ein Schaltschema eines ersten Ausführungsbeispiels einer Lenkeinrichtung 1 dargestellt. Diese hat einen als Gleichgangzylinder ausgeführten Lenkzylinder 2, über den das zum Einschlagen der gelenkten Räder erforderliche Lenkmoment aufgebracht wird. Die Druckmittelversorgung des Lenkzylinders 2 erfolgt über ein Lenkaggregat 4 das im Prinzip aus einer Dosierpumpe und einem handbetätigten Servoventil in Drehschieberbauart besteht. Die Betätigung des Servoventils und der Dosierpumpe erfolgt über die mit einem Lenkrad des Fahrzeugs verbundene Lenksäule. Da es sich bei dem Lenkaggregat 4 um ein Standardbauteil handelt, wird hinsichtlich Einzelheiten des Aufbaus auf den diesbezüglichen Stand der Technik, beispielsweise die DE 199 28 530 A1 verwiesen. Das Lenkaggregat 4 hat einen Druckanschluß P, der an eine in Fig. 1 nicht dargestellte Lenkpumpe angeschlossen ist. Dieser Druckanschluß P ist bei nicht betätigtem Lenkrad abgesperrt. Zwei Ausgangsanschlüsse L, R des Lenkaggregats 4 sind über Arbeitsleitungen 6, 8 mit den beiden Zylinderräumen 10, 12 des Lenkzylinders 2 verbunden. Bei Verdrehen des Lenkrades beispielsweise nach links wird dann über den Anschluß L und die Arbeitsleitung 6 Druckmittel in den Zylinderraum 10 gefördert, während das Druckmittel aus dem Zylinderraum 12 über die Arbeitsleitung 8 und den Anschluß R zurück zum Lenkaggregat 4 geführt wird. Das Lenkaggregat 4 hatte desweiteren einen LS-Anschluß, über das ein Lastsignal zur Steuerung eines Prioritätsventils oder einer Pumpe abgegriffen werden kann. Insbesondere bei schweren Arbeitsmaschinen ist das Lenkaggregat 4 häufig so ausgelegt, dass es alleine nicht in der Lage ist, um die zur Betätigung des Lenkzylinders 2 erforderliche Druckmittelmenge zu liefern. In diesem Fall wird zur Lenkmengenverstärkung eine zusätzliche Druckmittelmenge über einen LS-Steuerblock 14 zu den Lenkzylindern 2 geführt, wobei die Ansteuerung des Steuerblocks 14 in Abhängigkeit von der Betätigung des Lenkaggregats 4 erfolgt. Die Druckmittelversorgung ist so ausgelegt, dass mit drei bis fünf Lenkradumdrehungen von Anschlag zu Anschlag des Lenkzylinders gelenkt werden kann.
Der bei der Lenkeinrichtung gemäß Fig. 1 verwendete Steuerblock 14 hat ein proportional verstellbares Wegeventil, über das die Druckmittelgeschwindigkeit und Richtung der Druckmittelströmung vorgegeben wird. Die Einstellung der Druckmittelgeschwindigkeit erfolgt über eine Meßblende, der eine Druckwaage des Steuerblockes zugeordnet ist. Auch bei dem Steuerblock 14 kann es sich um ein Standardbauteil, wie es beispielsweise im Bosch- Rexroth-Datenblatt RD 64 282/10.99 oder in der DE 197 15 021 A1 beschrieben ist handeln. Über die Druckwaage werden Druckänderungen an den hydraulischen Verbrauchern des Hydrauliksystems oder an der Pumpe ausgeregelt, so dass auch bei unterschiedlicher Belastung der Druckmittelvolumenstrom zum Verbraucher konstant gehalten. Die Ansteuerung der Pumpe erfolgt in Abhängigkeit vom Lastdruck. Werden die Lenkung und die sonstige Arbeitshydraulik von einer gemeinsamen Pumpe versorgt, so wird ein Prioritätsventil verwendet, um die bevorzugte Versorgung des Lenkaggregats mit Druckmittel sicherzustellen. Eine Variante des Steuerblocks 14 wird anhand der Fig. 6, 7 und 8 erläutert.
Der in Fig. 1 dargestellte Steuerblock 14 hat einen an die Lenkpumpe (oder die zentrale Pumpe zur Versorgung der Arbeitshydraulik und der Lenkung) angeschlossenen Druckanschluß P, einen Tankanschluß T, einen LS-Anschluß zum Abgreifen des Lastdrucks am Lenkzylinder 2 sowie zwei Verbraucheranschlüsse A, B. Letztere sind über Verbraucherleitungen 16, 18 mit den Zylinderräumen 10 bzw. 12 verbunden. Die Ansteuerung des Steuerblocks 14 oder genauer gesagt, des die Durchflußrichtung und Größe des Druckmittelvolumenstroms bestimmenden Proportionalventils erfolgt über einen Steuerkreis 20, der über eine Speisepumpe 22 mit Steueröl versorgt wird. Der Steuerkreis 20 ist an die beiden Steuer- oder Federräume 24, 26 des Proportionalventils des Steuerblockes 14 angeschlossen, so dass die Verschiebung eines Hauptschiebers des Proportionalventils in Abhängigkeit von der an den Steuerräumen 24, 26 anliegenden Druckdifferenz erfolgt.
Wie eingangs erwähnt, hat das Lenkaggregat 4 eine Dosierpumpe, die nach dem Gerotorprinzip arbeitet. Auf der Welle dieses Gerotors ist ein zweiter Zahnradsatz aufgesetzt, der eine Steuerdosiereinrichtung 28 bildet, über die je nach Lenkraddrehzahl Steueröl in Richtung zu einem der Steuerräume 24, 26 gefördert werden kann.
An die beiden Anschlüsse A, Ai der Steuerdosiereinrichtung 28 sind Steuerleitungen 30, 32 angeschlossen, die zu den Steuerräumen 24 bzw. 26 führen. Von diesen beiden Steuerräumen 24, 26 führen jeweils Rücklaufleitungen 34, 36 zum zugeordneten Anschluß A bzw. Ai zurück. Indiesen Rücklaufleitungen 34, 36 sind jeweils eine Düse 38 bzw. 40 sowie ein in Richtung zu den Anschlüssen A, Ai öffnendes Rückschlagventil 42, 44 angeordnet. Das von der Speisepumpe 22 geförderte Öl wird über eine die beiden Rücklaufleitungen 34, 36 verbindende Verbindungsleitung 46 eingespeist, so dass bei nicht betätigtem Lenkrad beide Zweige des Steuerkreises 20 und damit die Steuerräume 24, 26 mit dem von der Speisepumpe gelieferten Druck beaufschlagt sind - das Proportionalventil des Steuerblocks 14 verbleibt in seiner federvorgespannten Grundposition.
Bei einem Lenkradeinschlag wird auch der auf die Welle des Gerotors des Lenkaggregats 4 aufgesetzte Zahnradsatz betätigt, so dass entsprechend der Lenkgeschwindigkeit und der Anzahl der Lenkradumdrehungen Steueröl innerhalb des Steuerkreises 20 verschoben wird. D. h., beispielsweise bei einem Lenkradeinschlag nach links wird Steueröl über den Anschluß A der Steuerdosiereinrichtung 28 in die Steuerleitung 30 und von dort zum Steuerraum 24 gefördert. Das Steueröl wird dann über die Rücklaufleitung 34, die Düse 38, die Verbindungsleitung 46 und das Rückschlagventil 44 in die Steuerleitung 32 zurückgeführt. In Abhängigkeit von der Geometrie der Düse 38 stellt sich eine Steuerdruckdifferenz in den beiden Steuerräumen 24, 26 ein, so dass cer Hauptkolben des Proportionalventils 14 in eine den Lenkraddrehzahl entsprechende Position gebracht wird - dem Lenkzylinder 2 wird dann von der Speisepumpe (nicht dargestellt) über den Druckanschluß P und beispielsweise Verbraucheranschluß A und der Verbraucherleitung 16 zusätzlich Druckmittel zugeführt, so dass der Lenkradeinschlag sehr schnell in das zum Einschlagen der Räder erforderliche Lenkmoment umgesetzt wird.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispielist der Speisepumpe 22 ein einstellbares Druckbegrenzungsventil 48 zugeordnet, über das der Druck im Steuerkreis 20 einstellbar ist. Durch geeignete Ansteuerung des Druckbegrenzungsventils 48 können unterschiedliche Drücke im Steuerkreis 20 gewählt werden, so dass in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeugs unterschiedliche Lenkgeschwindigkeiten realisierbar sind. Durch Variation des Drucks im Steuerkreis 20 kann bei gleichem Lenkradeinschlag der über den Steuerblock 14 geführte Steuerölvolumenstrom verändert werden, so dass sich die Lenkcharakteristik beispielsweise an die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs anpassen läßt.
Derartige Kennlinien sind beispielsweise in Fig. 4 dargestellt, wobei in Abhängigkeit von der Drehzahl eines Motors des Fahrzeugs (beispielsweise Dieselmotor) unterschiedliche Steueröl-Fördermengen Q einstellbar sind, wobei sich die Kennlinien durch Veränderung des vom Druckbegrenzungsventils 48 begrenzten Maximalsteuerdruckes vorwählen lassen.
Die Einstellung des Druckbegrenzungsventils 48 erfolgt dabei mittels eines Druck-Sensors 50.
Die Speisepumpe 22 ist so ausgelegt, dass der von dieser gelieferte Steuerdruck wesentlich unterhalb des vom Lenkaggregat 4 erzeugten Lenkdrucks liegt, so dass der an den Steuerräumen 24, 26 anliegende Druck vergleichsweise gering ist und somit die Abdichtung der Steuerräume/Federräume wesentlich einfacher als bei herkömmlichen Lösungen ist, bei denen Hochdruckdeckel verwendet werden müssen, da in den Steuerräumen 24, 26 ein dem Lenkdruck (mehr als 100 bar) entsprechender Steuerdruck anliegt. Es zeigte sich, dass sich die Variante gemäß Fig. 1 bereits mit Steuerdrücken im Bereich von 4 bar betreiben läßt, so dass die Speisepumpe 22 sehr klein ausgeführt werden kann.
Wie bereits eingangs erwähnt, handelt es bei dem Lenkaggregat 4 im Prinzip um ein Standardprodukt, dessen Gehäuse 52 schematisch in Fig. 5 dargestellt ist. In diesem ist das als Drehschieber ausgeführte Servoventil sowie der mit 54 angedeutete Zahnradsatz des zugeordneten Gerotors (Dosierpumpe) aufgenommen. Bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird auf die verlängerte Welle des Gerotors der zweite, die Steuerdosiereinrichtung 28 bildender Zahnradsatz über eine Zwischenscheibe 56 aufgesetzt, in der auch die Anschlüsse A, Ai ausgebildet sind. Auf diese Zwischenscheibe 56 wird dann eine Abschlußplatte 58 markiert, so dass das Lenkaggregat 4 und die Steuerdosiereinrichtung 28 sehr einfach und kompakt durch Umbau eines herkömmlichen Lenkaggregates herstellbar sind.
In Fig. 2 ist eine Variante des erfindungsgemäßen Konzeptes dargestellt.
Bei der Lenkeinrichtung 1 gemäß Fig. 2 sind die Anschlüsse L, R des Lenkaggregats 4 - ähnlich wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel - über Arbeitsleitungen 6, 8 mit Lenkzylindern 2' und 2" verbunden. Bei dieser Variante wird nicht ein einziger Gleichgangzylinder 2 sondern zwei parallel angeordnete Differenzialzylinder 2', 2" verwendet. Die Arbeitsleitung 6 mündet dabei in einen Zylinderraum 60" des Lenkzylinders 2" und in einen Ringraum 62' des Lenkzylinders 2', während die Arbeitsleitung 8 in den Ringraum 62" des Lenkzylinders 2" und in den Zylinderraum 60' des Lenkzylinders 2' einmündet.
Zur Lenkmengenverstärkung ist wiederum ein LS-Steuerblock 14 vorgesehen, über den zusätzlich Druckmittel von einer Lenkpumpe zu den Lenkzylindern 2', 2" förderbar ist.
Die Ansteuerung des Proportionalventils (nicht dargestellt) des Steuerblocks 14 erfolgt über einen eigenen Steuerkreis 20, in dem ein Steuerdruck aufbaubar ist, der wesentlich unter dem Lastdruck an den Lenkzylindern 2', 2" liegt. D. h., auch bei dieser Variante wird über den Steuerkreis 20 ein Steuerdruck eingesteuert, der vergleichsweise gering ist, so dass die Abdichtung der Steuerräume 24, 26 keine Schwierigkeit bereitet.
Der Steuerkreis hat zwei Steuerleitungen 30, 32, die an den Druckanschluß der Steuerpumpe 22 angeschlossen sind. Der Maximaldruck im Steuerkreis 20 wird über ein Steuerdruckbegrenzungsventil 64 auf einen Maximalwert, beispielsweise 35 bar begrenzt (der maximale Lenkdruck liegt über 100 bar).
In jeder Steuerleitung 30, 32 ist ein Regelventil 66 bzw. 68 geschaltet, über das der Steuerdruck im jeweils zugeordneten Steuerraum je nach Steuerölströmungsrichtung regelbar ist.
Die beiden Regelventile 66, 68 sind jeweils mittels einer Regelfeder in eine Grundposition vorgespannt, in der ein Eingangsanschluß P des Regelventils mit einem Arbeitsanschluß A verbunden ist. Durch Verschieben des Ventilschiebers des Regelventils 66, 68 aus der dargestellten Grundposition wird eine Verbindung zu einem Tankanschluß T aufgesteuert.
Die Ansteuerung der Regelventile 66, 68 erfolgt jeweils über zwei Steuerleitungen 70, 72, so dass der Ventilschieber in Abhängigkeit von der Druckdifferenz inden Steuerleitungen 70, 72 in eine Regelposition verschoben wird.
In den beiden Arbeitsleitungen 6, 8 ist jeweils eine Düse 74, 76 angeordnet, wobei die Steuerleitung 72 in den Abschnitt zwischen der Düse 74 und dem zugeordneten Arbeitsanschluß L, R einmünden, während die Steuerleitung 70 in einen Leitungsabschnitt stromabwärts der Düsen 74, 76 einmünden. D. h., die Regelventile 66, 68 werden mit einer Steuerdruckdifferenz beaufschlagt, die dem Druckabfall über den Düsen 74 bzw. 76 entspricht.
In Fig. 2 ist die dem nicht dargestellten Proportionalventil des Steuerblocks 14 zugeordnete Druckwaage 78 dargestellt. Wie vorstehend erwähnt, wird über diese Druckwaage 78 der Druckabfall über der durch das Proportionalventil gebildeten Meßblende unabhängig von Schwankungen des Drucks an den Lenkzylindern 2 oder der Lenkpumpe konstant gehalten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Vorspannung einer Regelfeder 80 der Druckwaage 78 über eine Vorspanneinrichtung 82 verändert werden. Diese hat einen Kolben 84, der in Richtung "Vorspannung erhöhen" mit dem Druck in einer Vorspannleitung 86 und in Richtung "Vorspannung erniedrigen" mit dem Druck in einer weiteren Vorspannleitung 88 beaufschlagbar ist. Die Druckdifferenz in den beiden Vorspannleitungen 86, 88 wird über eine Vorspannventileinrichtung 90 variiert, so dass je nach Betriebszustand unterschiedliche Vorspannungen der Regelfeder 80 der Druckwaage 78 einstellbar sind. Auf diese Weise kann im Prinzip die gleiche Kennliniencharakteristik wie in Fig. 4 dargestellt gewählt werden, wobei die einzelnen Kennlinien beispielsweise in Abhängigkeit von dem gewählten Fahrgang veränderlich ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die- Vorspannventileinrichtung 90 von einer Pumpe 92 mit Druckmittel beaufschlagt. Die Vorspannventileinrichtung hat drei parallel geschaltete Vorspanndüsen 94, 96, 98, die jeweils unterschiedliche Düsendurchmesser aufweisen. Es sei angenommen, dass der wirksame Durchmesser der Düse 94 am geringsten und der Düse 98 am größten ist.
Die Düsen 94, 96, 98 sind jeweils in einem Parallelzweig angeordnet, in dem jeweils stromauf der jeweiligen Düse ein Schaltventil 100, 102, 104 angeordnet ist, so dass bei Umschalten eines Schaltventils in seine Öffnungsstellung die jeweils zugeordnete Düse in dem Steuerölströmungspfad geschaltet wird. Eine die Düse 94 und das Schaltventil 100 enthaltende Steuerleitung 106 und eine die Düse 96 und das Schaltventil 102 enthaltende Steuerleitung 108 sind und zwischen Düse und Schaltventil mit den Eingängen eines Wechselventils 110 verbunden, dessen Ausgang wiederum mit dem Eingang eines weiteren Wechselventils 112 verbunden ist. Der andere Eingang dieses Wechselventils 112 ist entsprechend mit der die Düse 98 und das Schaltventil 104 enthaltenden Steuerleitung 114 verbunden. In den Ausgang dieses Wechselventils 112 mündet die Vorspannleitung 88 ein.
Der Druck in der stromab der Düsen angeschlossenen Vorspannleitung 86 wird über ein Druckbegrenzungsventil 122 auf einen verstellbaren festen Wert begrenzt.
Soll beispielsweise im ersten Fahrgang eine vergleichsweise niedrige Lenkmengenverstärkung erfolgen (flache Kennlinie in Fig. 4), so wird das Schaltventil 100 aus seiner Sperrstellung in seine Öffnungsstellung gebracht, so dass das von der Pumpe 92 geförderte Steueröl über die Düse 94, zum Druckbegrenzungsventil 122 strömt, wobei stromab der Düsen und damit in der vorspannleitung 86 der Druck durch das Druckbegrenzungsventil 122 auf dem vorbestimmten Wert gehalten wird. Der Druck stromaufwärts der Düse 94 liegt am Eingang des Wechselventils 110 an und wird über dieses und das Wechselventil 112 in die Vorspannleitung 88 gemeldet. D. h., der Kolben 84 wird mit einer Druckdifferenz beaufschlagt, die etwa dem Druckabfall über der jeweils wirksamen Düse 94, 96, 98 entspricht. Im vorliegenden Fall ist die Düse 94 mit einem vergleichsweise geringem Durchmesser ausgeführt, so dass der in Richtung Entspannen der Regelfeder 180 wirksame Druck vergleichsweise groß ist und somit die Vorspannung der Druckwaage 78 und damit die Druckdifferenz über die Meßblende des LS-Steuerblocks geringer als bei Wirksamschalten der anderen Düsen 96, 98 ist - es stellt sich die flachere Kennlinie in der Darstellung gemäß Fig. 4 ein. Zur Einstellung der anderen Kennlinien gemäß Fig. 4 werden dann die Düsen 96 bzw. die Düse 98 geöffnet. Diese Veränderung der Vorspannung kann selbstverständlich auch über andere geeignete Ventileinrichtungen gesteuert werden.
Prinzipiell kann die Herstellung der variablen Lenkgeschwindigkeit durch Veränderung der Vorspannung der Druckwaage 78 auch bei dem in Fig. 1 dargestellten Konzept verwendet werden, um unterschiedliche Steuercharakteristiken zu realisieren.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein Regelventil 66, wie es bei der Schaltung gemäß Fig. 2 verwendet werden kann. Das Regelventil 66 hat einen Ventilschieber 124, der über eine Feder 126 in eine nicht dargestellte Grundposition vorgespannt ist, in der der Druckanschluß P über eine Verbindungsbohrung 128 des Ventilschiebers 124 mit dem Arbeitsanschluß A verbunden ist.
Der Ventilschieber 124 hat einen radial vorstehenden Kolbenbund 130, der in einem radial erweiterten Ringraum geführt ist. Der in Fig. 3 oben liegende, in Richtung der Feder 126 wirksame Teilraum 132 ist über die Steuerleitung 72 mit dem Druck stromaufwärts der jeweiligen Meßblende 74 (76) beaufschlagt, während der untere, in Richtung "Verbindung zum Tank" wirksame Teilraum 134 über die Steuerleitung 70 mit dem Druck stromabwärts der Düse 74, 76 beaufschlagt ist.
In Abhängigkeit von der Kraft der Feder 126 und dem Druckabfall über der Düse 74 stellt sich der Ventilschieber 174 in eine Regelposition ein, in der die Verbindung von P nach A und/oder T aufgesteuert ist.
Entsprechend dieser Druckdifferenz wird somit über das Regelventil 66, 68 der von der Steuerpumpe 22 gelieferte Druck auf einen Steuerdruck verringert, über den der Ventilschieber des Proportionalventils des Steuerblocks 14 in seine vom Lenkradeinschlag abhängige Position gebracht wird. D. h., bei Einschlag des Lenkrades wird über das Lenkaggregat 4 eine von dem Lenkradeinschlag und der Lenkradgeschwindigkeit abhängige Druckmittelmenge zum jeweiligen Lenkzylinder 2', 2" gefördert. Parallel wird der Steuerblock 14 in Abhängigkeit von der Druckdifferenz über der zugeordneten Düse 74, 76 über das Regelventil 66, bzw. 68 mit einem Steuerdruck beaufschlagt und in eine Öffnungsstellung gebracht, in der eine zusätzliche Druckmittelmenge von der Lenkpumpe P zu den Lenkzylindern 2', 2" gefördert wird, so dass in Abhängigkeit von der eingestellten Lenkcharakteristik (Vorspannung der Druckwaage 78) ein dem Lenkradeinschlag und der Lenkradgeschwindigkeit entsprechendes Lenkmoment aufgebaut wird.
In Fig. 6 ist ein Schnitt durch einen LS-Steuerblock 14 dargestellt. Ein derartiger LS-Steuerblock hat zumindest eine Ventilscheibe oder ein Ventilgehäuse 136, indem die beiden einem Verbraucher zugeordneten Arbeitsanschlüsse A, B sowie die nicht dargestellten Anschlüsse T, P, der LS-Anschluß sowie Steueranschlüsse ausgebildet sind.
Das Ventilgehäuse 136 hat eine Ventilbohrung 138, in der ein Steuerschieber 140 des stetig verstellbaren Wegeventils 142 geführt ist. Diesem ist eine Druckwaage 144 vorgeschaltet, deren Regelkolben 146 über eine vergleichsweise schwache Regelfeder 148 in Schließrichtung vorgespannt ist. Der Regelkolben 146 wird desweiteren in Schließrichtung von dem stromabwärts des eine Meßblende mit konstantem Querschnitt ausbildenden Wegeventils 142 anliegenden Lastdruck und in Öffnungsrichtung von dem am Eingang der Druckwaage 144 wirkenden Druck, der etwa dem Druck am Pumpenanschluß P entspricht, beaufschlagt. Dieser Druckanschluß P ist über einen Druckkanal 150 mit einer Druckwaagenzulaufkammer 152 einer den Regelkolben 146 aufnehmenden Druckwaagenbohrung 154 verbunden. Dieser in der Druckwaagenzulaufkammer 152 anliegende Druck wirkt über eine Innenbohrung des Regelkolbens 146 auf die in Fig. 6 rechte Stirnfläche des Regelkolbens 146.
Die Ventilbohrung 138 ist mit mehreren Ringräumen versehen, die eine Zulaufkammer 156, zwei Ablaufkammern 158, 160 sowie zwei mit dem Tankanschluß T verbundene Tankkammern 162, 164 ausbilden.
Der Steuerschieber 140 ist mit mehreren Ringbünden 166, 168 und 170 ausgeführt, über die die Verbindung zwischen den vorgenannten Kammern auf- bzw. zusteuerbar ist. Der Steuerschieber 140 hat desweiteren eine stirnseitig verschlossene Axialbohrung 172, die über zwei Querbohrungen 180, 182 im Aussenumfang des Steuerbundes 166 bzw. 168 mündet.
Der Steuerschieber wird über zwei Federanordnungen 174, 176 in seine Grundstellung vorgespannt. In dieser Grundstellung sind die beiden Ablaufkammern 158 und 160 mit den benachbarten Tankkammern 162 bzw. 164 verbunden. Die in der Axialbohrung 172 mündenden Querbohrungen 180 bzw. 182 sind abgesperrt. Desweiteren ist auch die Verbindung von der Zulaufkammer 156 zu den benachbarten Ablaufkammern 160 bzw. 158 zugesteuert.
Im Ventilgehäuse 136 sind desweiteren noch zwei Sekundärventile 184, 186 aufgenommen, über die eine Verbindung von den Ablaufkammern 158, 160 zu den Tankkammern 162 bzw. 164 aufsteuerbar ist. Desweiteren hat diese Ventilscheibe des Steuerblocks 14 noch ein LS-Druckbegrenzungsventil 188 sowie ein Wechselventil 190, über das der höchste an mehreren Verbrauchern wirksame Lastdruck abgegriffen werden kann.
Die Ansteuerung des proportional verstellbaren Wegeventils 142 erfolgt über zwei angedeutete Druckreduzierventile 192, 194, über die Federräume 178, 179 in der Federanordnungen 176 bzw. 174 mit einer Steuerdruckdifferenz beaufschlagbar sind, so dass entsprechend der Steuerschieber 140 aus seiner Grundposition verschoben und eine Meßblende mit konstantem Durchflußquerschnitt aufgesteuert wird.
Wie desweiteren Fig. 6 entnehmbar ist, ist die Axialbohrung 172 über einen Steuerkanal 196 mit dem Federraum der Regelfeder 148 verbunden, so dass der Regelkolben in Schließrichtung von dem Druck in der Axialbohrung 172 beaufschlagt ist.
Bei Anlegen einer Steuerdruckdifferenz über die beiden Druckreduzierventile 192, 194 wird der Steuerschieber 140 gegen die Kraft einer der Federanordnungen 174, 176 verschoben. Beispielsweise bei einer Verschiebung nach links (Fig. 6) erfolgt diese Verschiebung gegen die Kraft der Federanordnung 176.
Die beiden Steuerbünde 166, 168 sind so ausgeführt, dass die Verbindung von der Zulaufkammer 156 zur benachbarten Ablaufkammer 158 bzw. 160 erst nach einem vorbestimmten Hub aufgesteuert wird - d. h., in der Grundposition ist das Wegeventil mit einer positiven Überdeckung ausgeführt.
Nach Überfahren dieser Überdeckung wird durch den Steuerbund 166 die Verbindung zwischen der Zulaufkammer 156 und der Ablaufkammer 158 aufgesteuert. Gleichzeitig wird die Verbindung zwischen der Tankkammer 162 und der Ablaufkammer 158 zugesteuert und die Verbindung zwischen der anderen Tankkammer 164 und der Ablaufkammer 150aufgesteuert, so dass Druckmittel über den Arbeitsanschluß A zum Zylinderraum 10 des Lenkzylinders 2 und aus dessen Zylinderraum 12 über den Arbeitsanschluß B zum Tank T hin abströmen kann. Wie bereits vorstehend erwähnt, ist dabei die Druckwaage in Öffnungsrichtung (in Richtung einer die Verbindung der Druckwaagenzulaufkammer 152 mit einer mit der Zulaufkammer 156 verbundenen Druckwaagenablaufkammer 198 aufsteuernden "Richtung" von dem Druck am Druckanschluß P beaufschlagt, während in Schließrichtung die Kraft der Regelfeder 48 und der Druck in der Ablaufkammer 158 bzw. beim Anschluß mehrerer Verbraucher, der höchste Lastdruck wirkt. Der Regelkolben 146 stellt sich in Abhängigkeit von diesen Kräften in einer Regelposition ein, in der der Druckabfall über der aufgesteuerten Meßblende (Wegeventil 142) bei konstanter Meßblendenöffnung lastdruckunabhängig konstant gehalten wird.
Insofern unterscheidet sich das in Fig. 6 dargestellte Konstruktionsprinzip nicht von dem Steuerblock, wie sie in der DE 197 15 021 Al beschrieben ist, so dass hinsichtlich weiterer Details der Grundkonstruktion der Einfachheit halber auf diese Druckschrift verwiesen wird.
Ein Problem bei diesen bekannten Steuerblöcken ist, dass das Wegeventil 142 bereits bei sehr geringen Steuerdrücken, d. h. bei entsprechend geringen Drehzahlen des Gerotors des Lenkaggregats 4 ansprechen soll und so eine geeignete Lenkmengenverstärkung ermöglicht. Dazu könnte man die Federanordnung 174, 176 beispielsweise mit geringer Federvorspannung und/oder geringer Federrate ausführen, so dass das Wegeventil 142 bereits bei geringen Steuerdruckdifferenzen aufgesteuert wird. Bei einer derartigen Federanordnung mit geringer Federspannung und oder geringer Federrate würde das Wegeventil 142 allerdings bereits bei einer vergleichsweise geringen Steuerdruckdifferenz vollständig öffnen, so dass der durchfahrbare Druckbereich für eine hinreichende Funktion der Lenkeinrichtung zu gering wäre. Eine Feder mit größerer Federrate zur Erhöhung dieses Druckbereichs kann allerdings nicht eingesetzt werden, da dann die zum Überfahren der Überdeckung erforderliche Steuerdruckdifferenz viel zu groß ist. Desweiteren ist es erforderlich, zur Gewährleistung einer sicheren Nullstellung des Wegeventils 142 die Vorspannung der Federanordnung auf einen gewissen Mindestwert zu setzen. Diese erforderliche Vorspannung würde bei einer Verwendung einer Feder mit großer Federrate die zuvor geschilderte Problematik verstärken.
Erfindungsgemäß wird bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Federanordnung 174, 176 verwendet, wie sie in Fig. 7 detailliert dargestellt ist, wobei beispielshaft die linke Federanordnung 176 beschrieben wird. Diese hat zwei parallel geschaltete Federn 200, 202. Die erste Feder 200 ist über einen Federteller 204 an einer Stirnfläche 206 des Ventilgehäuses 136 abgestützt. Das andere Ende der ersten Feder 200 ist an einer Innenschulter 208 eines angesetzten Gehäuses 210 abgestützt und umgreift eine in dieses Gehäuse 210 eingeschraubte bolzenförmige Hubbegrenzung 212. Diese erste Feder 200 ist mit einer vorbestimmten Vorspannung zwischen dem Federteller 204 und der Innenschulter 208 aufgenommen. Bei einer Axialverschiebung des Steuerschiebers 140 nach links wird nach Überwinden dieser Vorspannung der Federteller 204 von der Stirnfläche 206 abgehoben und entsprechend die erste Feder 200 komprimiert.
Die zweite Feder 202 ist an einer Radialschulter 214 der Hubbegrenzung 212 abgestützt und erstreckt sich über einen radial zurückgesetzten Endabschnitt 216 der Hubbegrenzung 212 hinaus bis hin zu einem Axialzapfen 218 des Federtellers 204. Dieser Axialzapfen 218 wird vom Endabschnitt der zweiten Feder 202 umgriffen, wobei dieser in einem vorbestimmten Axialabstand h von einer Mitnahmeschulter 220 des Federtellers 204 endet.
Bei einer weiteren Verschiebung des Steuerschiebers 140 nach links (Fig. 7) läuft diese Mitnahmeschulter 220 auf das benachbarte Ende der zweiten Feder 202 auf, so dass nach diesem Hub h die Verschiebung des Steuerschiebers 140 gegen die Kraft der mit Vorspannung aufgenommenen ersten Feder 200 und die Kraft der Feder 202 erfolgt. Der vorbeschriebene Hub h ist so gewählt, dass die zweite Feder 202 erst dann wirksam wird, wenn die eingangs beschriebene Hubüberdeckung überfahren ist.
Die sich ergebende Federkennlinie ist in Fig. 8 dargestellt. Dabei ist der auf das Wegeventil 142 wirksame Steuerdruck über dem Hub des Steuerschiebers 140 dargestellt.
Wie vorstehend beschrieben, ist die erste Feder 200 mit einer Vorspannung aufgenommen, so dass sich ein Hub des Steuerschiebers 140 erst dann einstellt, wenn der wirksame Steuerdruck einen dieser Vorspannung entsprechenden Wert p₀ erreicht hat. Nach überschreiten dieses Steuerdruck P₀, der bei einer Lenkeinrichtung beispielsweise im Bereich von ein bis zwei bar liegen kann, wird der Steuerschieber 140 in Abhängigkeit vom Steuerdruck gemäß der etwa linearen Kennlinie der ersten Feder 200 verschoben. Nach dem Hub h ist die Überdeckung des Wegeventils 142 überfahren und die Mitnahmeschulter 220 läuft auf die zweite Feder 202 auf, so dass ab diesem Hub h beide Federn wirksam sind. Entsprechend der beiden Federraten der Federn 200, 202 stellt sich eine steilere Kennlinie ein, so dass der maximale Hub h_max bei Anliegen eines maximalen Steuerdrucks p_maxerreicht wird, der wesentlich größer ist, als in dem Fall, in dem die Feder 200 alleine wirksam gewesen wäre strichpunktierte Linie in Fig. 8). Durch die Parallelschaltung der beiden Federn 200, 202 läßt sich somit der Steuerbereich gegenüber einer einfachen Feder mit geringer Federrate wesentlich erweitern, wobei zum Überfahren der Überdeckung nur eine vergleichsweise geringe Steuerdruckdifferenz p_h - p₀ erforderlich ist. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme kann die Steuercharakteristik des Steuerblockes in optimaler Weise an die insbesondere bei einer Lenkeinrichtung vorliegenden Anforderungen angepaßt werden. Selbstverständlich ist eine derartige Federanordnung auch bei Wegeventilanordnungen für andere Anwendungen einsetzbar.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die zweite Feder 202 eine geringere Federrate als die Feder 200 - prinzipiell könnte selbstverständlich die Federrate der Feder 202 auch größer als diejenige der Feder 200 ausgewählt werden. Anstelle von zwei Federn könnten zur Optimierung der Federkennlinie auch mehrere Federn wirksam werden.
Bei dem in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel wird über das stromabwärts der Düsen 38, 40 gelegene Druckbegrenzungsventil 48 in den Leitungen 34, 36 ein bestimmter, voreingestellter Druck aufrechterhalten. In der Leitung 30 bzw. 32 stellt sich ein derartiger Druck ein, dass über die Düse 38 eine der Dosiermenge entsprechende Druckdifferenz besteht. Erhöht man den Einstellwert am Druckbegrenzungsventil 48, so wird auch der Druck in der Leitung 30 bzw. 32 entsprechend höher. Das heißt, bei gegebener Dosiermenge bleibt die Druckdifferenz zwischen den Leitungen 30 und 32 und damit die an den Steuerräumen 24 und 26 des Wegeventils 40 anliegende Druckdifferenz unabhängig von der Einstellung des Druckbegrenzungsventil 48 im wesentlichen konstant. Durch Veränderung des Grenzdruckes am Druckbegrenzungsventil 48läßt sich die Lenkmengenverstärkung bei gegebener Dosiermenge somit nicht verändern.
Bei den in den Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsbeispielen läßt sich diese Lenkmengenverstärkung in gewissen Grenzen bei einer gegebener Dosiermenge verändern.
Das in Fig. 9 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Grundkonzept der Fig. 1 dargestellten Variante und unterscheidet sich von dieser Lösung durch eine Ventilanordnung 222 zur Veränderung der Lenkmengenverstärkung und eine Einrichtung 224 zur Verbesserung des Ansprechverhaltens bei geringen Lenkgeschwindigkeiten.
Gemäß Fig. 9 hat die Ventilanordnung 222 zur Veränderung der Lenkmengenverstärkung ein proportional verstellbares Druckbegrenzungsventil im folgenden Verstärkungsventil 226 genannt, das elektromagnetisch, bspw. in Abhängigkeit vom Signal eines Sensors 50 verstellbar ist. Der Eingang des Verstärkungsventils 226 ist über einen Steuerkanal 228 an einen Verbindungskanal 230 angeschlossen, der parallel zur Verbindungsleitung 46 läuft.
Im Verbindungskanal 230 sind zwei Rückschlagventile 232, 234 vorgesehen, die eine Steuerölströmung von der Leitung 30 bzw. 32 zum Verstärkungskanal 228 hin ermöglichen und in Gegenrichtung sperren. Durch die beiden entgegengesetzt wirkenden Rückschlagventile 232, 234 wird sichergestellt, dass über das Verstärkungsventil 226 der Druck in den beiden Leitungen 30 und 32 und damit in beiden Steuerräume 24 und 26 mit nur einem Druckbegrenzungsventil begrenzt werden kann. Die beiden Rückschlagventile 42, 44 sind stromaufwärts der Rückschlagventile 232, 234 der Ventilanordnung 222 angeordnet. Durch Veränderung des über das Verstärkungsventil 226 einzustellenden Grenzdruckes kann der Steuerdruck in den Steuerräumen 24, 26 auf unterschiedlich hohe Werte begrenzt werden. Ist dieser Grenzdruck erreicht, dann läßt sich der Steuerschieber des Wegeventils 142 des Steuerblocks 14 nicht mehr weiter auslenken und damit die über das Wegeventil fließende Lenkmenge nicht weiter erhöhen. Bei steigender Drehgeschwindigkeit des Lenkaggregats 4 und der Steuerdosiereinrichtung 28 wird dann die Lenkgeschwindigkeit nur noch aufgrund der Wirkung des Lenkaggregats 4 gesteigert. Bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Druckbegrenzungsventil 48 im Unterschied zu dem anhand Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht als proportional verstellbares Ventil sondern als einfaches Ventil ausgeführt, das je nach Anwendungsfall auf unterschiedliche Werte, beispielsweise im Bereich von 1-2 bar eingestellt werden kann, so dass sichergestellt ist, dass die Leitungen stets mit Druckmittel versorgt sind.
Die Einrichtung 224 hat mit der Änderung dar Lenkmengenverstärkung als solches nichts zu tun, sondern dient zur Verbesserung des Ansprechverhaltens des Steuerblocks 14. Problematisch bei dem vorgeschriebenen Steuerblock 14, insbesondere bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Wegeventils 142 des Steuerblocks 14 ist, dass der Steuerschieber 140 über eine Federanordnung 174, 176 in Richtung einer Mittelstellung beaufschlagt ist. Zur stabilen Einstellung dieser Mittelstellung ist es erforderlich, dass die Federanordnung 174, 176 auf einen gewissen Wert vorgespannt ist. Bei sehr geringer Lenkgeschwindigkeit, das heißt bei einer langsamen Drehung der Dosiereinrichtung 28, kann es dann vorkommen, dass der Druck stromaufwärts der Düse 38 bzw. 40 nicht groß genug ist, um die Federvorspannung zu überwinden - das heißt, das Wegeventil 142 würde in diesem Fall nicht ansprechen. Dieser Nachteil wird mit einer Ventilanordnung 224 gemäß den Fig. 9 oder 10 ausgeräumt.
Bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Einrichtung 224 zwei stromabwärts der Düsen 38 bzw. 40 angeordnete Druckdifferenzventile 240, 242, die bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel als Rückschlagventile ausgeführt sind. Derartige Druckdifferenzventile 240, 242 erzeugen zwischen ihrem Eingang und ihrem Ausgang eine im wesentlichen konstante Druckdifferenz. Im vorliegendem Fall sind die Schließfedern der Rückschlagventile 240, 242 auf einen der Vorspannung der Federanordnungen 174, 176 äquivalenten Wert eingestellt, so dass durch die Rückschlagventile 240, 242 bei einer geringen Drehzahl der Dosiereinrichtung 28 die Dosiermenge so stark angestaut wird, dass die Federvorspannung überwunden und auch bei geringen Lenkgeschwindigkeiten der Steuerschieber 140 des Wegeventils 142 gegen die Kraft der Federanordnung 174, 176 aus der Mittelstellung herausgeschoben wird - der Steuerblock 14 reagiert auch bei kleinen Drehzahlen der Dosiereinrichtungen.
Die Druckdifferenzventile 240, 242 können auch stromaufwärts der Düsen 38 bzw. 40 angeordnet sein, da sich unabhängig von der Anordnung der Druckdifferenzventile der konstante Druckabfall über dem Druckdifferenzventil zum Druckabfall über der vor- oder nachgeschalteten Düse addiert.
Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine etwas andere Leitungsführung als beim Ausführungbeispiel gemäß Fig. 9 gewählt. Gemäß Fig. 10 sind die beiden Rücklaufleitungen 34, 36 durch einen Zentralkanal 244 ersetzt, der sich zwischen den beiden Steuerleitungen 30, 32 erstreckt. In diesem Zentralkanal 244ist eine Düse 38 angeordnet, die die Funktion der Düsen 38, 40 aus den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen übernimmt. Beidseitig der Düse 38 ist jeweils ein Druckdifferenzventil 240, 242 angeordnet. Diese sind jedoch nicht als Rückschlagventile sondern als Kolbenventile ausgeführt. Bei einem als Kolbenventil ausgebildeten Druckdifferenzventil 240, 242 ist die Abhängigkeit der Druckdifferenz von der Strömungsmenge geringer als bei einer Ausbildung als Rückschlagventil. Ein derartiges Kolbenventil ist beispielsweise in der Patentanmeldung DE 199 04 616 A1 der Anmelderin beschrieben. Hinsichtlich der Funktion eines derartigen Kolbenventils wird daher der Einfachheit halber auf diese Ausführungen verwiesen.
Die beiden Druckdifferenzventile 240, 242 sind jeweils über einen Bypasskanal 246, 248 umgehbar, in dem jeweils ein Rückschlagventil 250, 252 angeordnet ist, die antiparallel zu dem Druckdifferenzventil 240, 242 geschaltet sind. Diese antiparallel geschalteten Rückschlagventile 250, 252 ermöglichen es, eine einzige Düse 38 anstelle von 2 Düsen, wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen zu verwenden. Die Druckdifferenzventile 240, 242 sind jeweils in Öffnungsrichtung vom Druck im Bypasskanal 246 bzw. 248 und in Schließrichtung von der Kraft einer Feder und dem jeweils stromabwärtigen Druck im Zentralkanal 244 beaufschlagt, so dass zwischen ihrem Eingang und ihrem Ausgang eine im wesentlichen konstante Druckdifferenz erzeugt wird.
Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Rückschlagventile 42, 44 in der Verbindungsleitung 46 vorgesehen. Die Ventilanordnung 222 zur Veränderung der Lenkmengenverstärkung hat den gleichen Aufbau wie das in Fig. 9 dargestellte Ausführungsbeispiel, so dass auf weitere Erläuterungen verzichtet werden kann.
Selbstverständlich kann in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 anstelle des Kolbenventils auch ein Rückschlagventil als Druckdifferenzventil 240, 242 eingesetzt werden. Entsprechend könnte bei der in Fig. 9 dargestellten Variante auch ein Kolbenventil eingesetzt werden.
Offenbart ist eine hydraulische Lenkeinrichtung mit Lenkmengenverstärkung, wobei in Abhängigkeit von einem Lenkradeinschlag eine Dosiereinrichtung zur Zuführung von Druckmittel zu Lenkzylindern betätigt wird. Über einen Steuerblock läßt sich eine zusätzliche Druckmittelmenge zu den Lenkzylindern führen, wobei die Ansteuerung des Steuerblockes erfindungsgemäß über einen Steuerkreis erfolgt, dem ein Steuerdruck wirksam ist, der wesentlich unterhalb des Lastdrucks zur Übertragung des Lenkmomentes am Lenkzylinder liegt.
Offenbart ist desweiteren eine Federanordnung für den Steuerblock, wobei zwei Federn parallel geschaltet sind, von denen eine erst nach einem vorbestimmten Hub des Steuerschiebers wirksam wird. Dadurch läßt sich eine Kennlinie einstellen, gemäß der der Steuerschieber mit einer minimalen Vorspannung in die Nullposition vorgespannt ist, eine evtl. vorhandene Überdeckung mit einer geringen Steuerdruckdifferenz überfahrbar ist und der Steuerdruckbereich zum Aufsteuern des Steuerblocks hinreichend groß ist. Bezugszeichenliste 1 Lenkeinrichtung
2 Lenkzylinder
4 Lenkaggregat
6 Arbeitsleitung
8 Arbeitsleitung
10 Zylinderraum
12 Zylinderraum
14 LS-Steuerblock
16 Verbraucherleitung
18 Verbraucherleitung
20 Steuerkreis
22 Speisepumpe
24 Steuerraum
26 Steuerraum
28 Steuerdosiereinrichtung
30 Steuerleitung
32 Steuerleitung
34 Rücklaufleitung
36 Rücklaufleitung
38 Düse
40 Düse
42 Rückschlagventil
44 Rückschlagventil
46 Verbindungsleitung
48 Druckbegrenzungsventil
50 Sensor
52 Gehäuse
54 Zahnradsatz
56 Zwischenscheibe
58 Abschlussplatte
60 Zylinderraum
62 Ringraum
64 Steuerdruckbegrenzungsventil
66 Regelventil
68 Regelventil
70 Steuerleitung
72 Steuerleitung
74 Düse
76 Düse
78 Druckwaage
80 Regelfeder
82 Vorspanneinrichtung
84 Kolben
86 Vorspannleitung
88 Vorspannleitung
90 Vorspannventileinrichtung
92 Pumpe
94 Vorspanndüsen
96 Vorspanndüsen
98 Vorspanndüsen
100 Schaltventil
102 Schaltventil
104 Schaltventil
106 Steuerleitung
108 Steuerleitung
110 Wechselventil
112 Wechselventil
114 Steuerleitung
122 Druckbegrenzungsventil
124 Ventilschieber
126 Feder
128 Verbindungsbohrung
130 Ringbund
132 Teilraum
134 Teilraum
136 Ventilgehäuse
138 Ventilbohrung
140 Steuerschieber
142 Wegeventil
144 Druckwaage
146 Regelkolben
148 Regelfeder
150 Druckkanal
152 Druckwaagenzulaufkammer
154 Druckwaagenbohrung
156 Zulaufkammer
158 Ablaufkammer
160 Ablaufkammer
162 Tankkammer
164 Tankkammer
166 Steuerbund
168 Steuerbund
170 Steuerbund
172 Axialbohrung
174 Federanordnung
176 Federanordnung
178 Federraum
179 Federraum
180 Querbohrung
182 Querbohrung
184 Sekundärventil
186 Sekundärventil
188 LS-Druckbegrenzungsventil
190 Wechselventil
192 Steueranschluß
194 Steueranschluß
196 Steuerkanal
198 Druckwaagenablaufkammer
200 Feder
202 2. Feder
204 Federteller
206 Stirnfläche
208 Innenschulter
210 Gehäuse
212 Hubbegrenzung
214 Radialschulter
216 Endabschnitt
218 Axialzapfen
220 Mitnahmeschulter
222 Ventilanordnung (Veränd. Verstärkung)
224 Einrichtung (gr. Lenkgeschwindigkeit)
226 Verstärkungsventil
228 Verstärkungskanal
230 Verbindungskanal
232 Rückschlagventil
234 Rückschlagventil
236 Sperrventil
238 Sperrventil
240 Druckdifferenzventil
242 Druckdifferenzventil
244 Zentralkanal
246 Bypasskanal
248 Bypasskanal
250 Rückschlagventil
252 Rückschlagventil

Claims

1. Hydraulische Lenkeinrichtung mit einer in Abhängigkeit von einer Lenkgeschwindigkeit betätigbaren Dosiereinrichtung (4) zur Versorgung zumindest eines Lenkzylinders (2) mit Druckmittel, und mit einem Steuerblock (14), über den in Abhängigkeit vom Lenkradeinschlag zusätzlich Druckmittel von einer Pumpe zu zumindest einem Lenkzylinder (2) förderbar ist, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (20; 28; 66; 68;), über die ein zu einem Steuerraum (24, 26) des Steuerblocks (14) geführter Steuerdruck auf einen Druck unterhalb des stromabwärts der Dosiereinrichtung (4) wirkenden Druckmitteldrucks einstellbar ist.

2. Lenkeinrichtung nach Patentanspruch 1, wobei die Steuereinrichtung ein Regelventil (66, 68) hät, über das der Steuerraum (24, 26) mit Druckmittel von einer Steuerpumpe (22) versorgbar ist, wobei das Regelventil (66, 68) in Abhängigkeit vom Druck stromabwärts der Dosiereinrichtung (4) angesteuert ist.

3. Lenkeinrichtung nach Patentanspruch 2, wobei in einer Arbeitsleitung (6, 8) zwischen Lenkzylinder (2) und Dosiereinrichtung (4) eine Düse (74, 76) angeordnet ist und die Ansteuerung des Regelventils (66, 68) in Abhängigkeit vom Druckabfall über der Düse (74, 76) erfolgt.

4. Lenkeinrichtung nach Patentanspruch 2 oder 3, wobei das Regelventil (66) einen Druckanschluss (P), einen Arbeitsanschluss (A) und einen Tankanschluss (T) hat und in einer federvorgespannten Grundposition der Druckanschluss (P) mit dem Arbeitsanschluss (A) verbunden ist.

5. Lenkeinrichtung nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, wobei der Steuerblock (14) zwei Steuerräume zur Steuerung der Druckmittelströmungsrichtung und -geschwindigkeit hat und jedem Steuerraum (24, 26) ein Regelventil (66, 68) zugeordnet ist.

6. Lenkeinrichtung nach Patentanspruch 1, wobei die Steuereinrichtung eine zweite Steuerdosiereinrichtung (28) hat, die mit der Dosiereinrichtung (4) in Wirkverbindung steht, und die über einen Steuerkreis (20) mit Druckmittel von einer Speisepumpe (22) versorgbar ist und deren Ausgangsanschluss (A, Ai) über eine Steuerleitung (30, 32) mit dem Steuerraum (24, 26) verbunden ist.

7. Steuereinrichtung nach Patentanspruch 6, wobei die Steuerleitung (30, 32) über eine Steuerdüse (38, 40) und ein Rückschlagventil (42) zum zugeordneten Ausgangsanschluss (A, Ai) zurückgeführt ist.

8. Lenkeinrichtung nach Patentanspruch 7, wobei der Steuerblock (14) zur Einstellung der Druckmittelströmungsrichtung und -geschwindigkeit Steuerräume hat, die jeweils an einen Ausgangsanschluss (A, Ai) der Steuerdosiereinrichtung (28) angeschlossen sind, wobei von jedem Steuerraum (24, 26) wegführende Rücklaufleitungen (34, 36) im Bereich zwischen der Düse (38, 40) und dem Rückschlagventil (42, 44) mittels einer Verbindungsleitung (46) verbunden sind, in die eine Druckleitung der Speisepumpe (22) einmündet.

9. Lenkeinrichtung nach einem der Patentansprüche 6 bis 8, wobei die Dosiereinrichtung (4) nach dem Gerotor- Prinzip arbeitet und die Steuerdosiereinrichtung (28) durch ein auf eine Welle der Dosiereinrichtung (4) aufgesetztes Förderorgan gebildet ist.

10. Lenkeinrichtung nach einem der Patentansprüche 6 bis 9, wobei der in den Steuerkreis (20) eingespeiste Steuerdruck veränderbar ist.

11. Lenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Steuerblock (14) ein Proportionalventil mit zugeordneter Druckwaage (78) hat und die in Richtung Öffnen der Druckwaage (78) wirkende Vorspannung veränderbar ist.

12. Lenkeinrichtung nach Patentanspruch 11, wobei die Vorspannung hydraulisch mittels einer Vorspannventileinrichtung (90) veränderbar ist, über die je nach Fahrzustand unterschiedliche Vorspanndrücke aufschaltbar sind.

13. Lenkeinrichtung nach Patentanspruch 12, wobei die Ventilanordnung für jeden Betriebszustand eine Düse (94, 96, 98) hat, wobei die Vorspannung in Abhängigkeit vom Druckabfall über der jeweiligen Düse (94, 96, 98) einstellbar ist.

14. Lenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Steuerblock (14) ein stetig verstellbares Wegeventil (142) hat, dessen Steuerschieber (140) über eine Federanordnung (174, 176) in seine Grundposition vorgespannt ist, bei der zwei Federn (200, 202) vorgesehen sind und eine zweite Feder (202) erst nach einem vorbestimmten Hub (h) des Ventilschiebers (140) wirksam ist.

15. Lenkeinrichtung nach Patentanspruch 14, wobei eine erste Feder (200) der Federanordnung (174, 176) mit Vorspannung aufgenommen ist.

16. Lenkeinrichtung nach Patentanspruch 14 pder 15, wobei die zweite Feder (202) eine geringere Federrate als die erste Feder (200) hat.

17. Lenkeinrichtung nach einem der Patentansprüche 14 bis 15, wobei die zweite Feder (202) koaxial zur ersten Feder (200) geführt ist und nach dem Hub (h) von einer Mitnahmeschulter (220) eines am Steuerschieber (140) abgestützten Federtellers (204) mitnehmbar ist.

18. Lenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Ventilanordnung (222) zur Veränderung der Lenkmengenverstärkung, über die eine am Steuerblock (14) anliegende Steuerdruckdifferenz veränderbar ist.

19. Lenkeinrichtung nach Patentanspruch 18, wobei durch die Ventilanordnung (222) ein am Steuerblock (14) anliegender Steuerdruck auf einen maximalen Wert begrenzbar ist.

20. Lenkeinrichtung nach Patentanspruch 19, wobei die Ventilanordnung (222) ein proportional verstellbares Druckbegrenzungsventil (222) und zwei jeweils einer Steuerseite des Steuerblocks (14) zugeordnete Rückschlagventile (232, 234) hat.

21. Lenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einer Einrichtung (224) zur Verbesserung des Anspruchsverhaltens des Steuerblocks (14) bei geringer Lenkgeschwindigkeit.

22. Lenkeinrichtung nach Patentspruch 21, wobei die Einrichtung (224) zwei jeweils einer Steuerseite des Steuerblocks (14) zugeordnete Druckdifferenzventile (240,242) hat.