-H,-vdraulische Servolenkung Die Erfindung betrifft eine hydraulische
Servolenkung mit einer Druckmittelquelle, einem an die Lenkung angeschlosssenen
Hydromotor und einem diesen steuernden, von einem auf das Drehmoment der Lenksäule
ansprechenden elektrischen Geber betätigten Steuerventil.-H, -vdraulic power steering The invention relates to a hydraulic
Power steering with a pressure medium source, one connected to the steering
Hydraulic motor and one that controls it, one on the torque of the steering column
responsive electrical transmitter actuated control valve.
Ziel der Erfindung ist eine h3&aulische Servolenkung dieser Gattung,
bei der der Hydromotor mit einem erheblichen Druck beaufschlagt werden kann, ohne
daß an der Lenksäule ein unerwünscht großes Spiel vorhanden ist.The aim of the invention is a h3 & aulic power steering of this type,
in which the hydraulic motor can be subjected to considerable pressure without
that there is an undesirably large amount of play on the steering column.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das elektromagnetisch
betätigte Steuerventil an einen die Druckmittelquelle darstellenden Druckspeicher
angeschlossen ist und in seiner Mittelstellung alle vom Druckspeicher zum Hydromotor
führenden Leitungen unterbricht, wobei jedoch der Rücklauf vom Hydromotor
zum Rücklaufbehälter möglich ist.
Die Erfindung wird im folgenden
beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen: Fig.
1 eine schematische Ansicht der hydraulischen Servolenkung gemäß der Erfindung
in Anwendung auf eine Kraftfahrzeuglenkung und Fig. 2 eine Ansicht ähnlich der Fig.
1, in der eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt ist. Nach der Zeichnung
wird bei der Lenkanordnung eines Kraftfahrzeuges, die aus einem Lenkrad
1, einem Lenkgetriebe 2, einem Lenkstockhebel 3 sowie der gestrichelt
dargestellten Vorderachse 4 mit Längsspurstange 5 und Rädern 6 besteht,
das Lenkdr(#hmoment durch einen elektrischen Geber 7 gemessen. Der Geber
7, welcher vorzugsweise ein Widerstandsgeber ist, kann beispielsweise an
der Lenksäule 8,.am Lenkstockhebel 3 oder an einer anderen geeigneten Stelle
der Lenkanordnung angebracht sein. Der Geber 7 kann nachträglich an einer
bereits vorhandenen Lenkung angebracht werden.To achieve this object, the invention provides that the electromagnetically actuated control valve is connected to a pressure medium source representing pressure accumulator and interrupts all leading from the pressure accumulator to the hydraulic motor lines in its central position, but with the return from the hydraulic motor to the return container is possible. The invention is described below, for example, with reference to the drawing; 1 shows a schematic view of the hydraulic power steering according to the invention applied to a motor vehicle steering system, and FIG. 2 shows a view similar to FIG. 1, in which a modified embodiment is shown. According to the drawing, in the steering arrangement of a motor vehicle, which consists of a steering wheel 1, a steering gear 2, a pitman arm 3 and the dashed front axle 4 with longitudinal tie rod 5 and wheels 6 , the steering torque is measured by an electrical transmitter 7 encoder 7, which is preferably a resistance-type sensor is .am pitman arm 3 or attached to another suitable point of the steering assembly may, for example, on the steering column 8, to be. the encoder 7 may be retrofitted to an existing steering.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der elektrische Widerstandsgeber
in den einen Zweig einer elektrischen BrÜckenschaltung 11 geschaltet, die
von einer elektrischen Quelle 12 gespeist wird und einen Brückenstrom abgibt, dessen
Größe und Richtung von der Größe und Richtung des Drehmomentes in der Fahrzeuglenkung
abhängt. Zur Verstärkung dieses Stromes kann der Brückenschaltung 11 ein
elektrischer Verstärker 13 nachgeschaltet sein. Am Lenkgestänge greift in
an sich bekannter Weise an geeigneter Stelle, im dargestellten Fall an der Lenkspurstange
5,
ein doppelt wirkender hydraulischer Arbeitszylinder 9 mittels der
Kolbenstange 10 an, dessen Anordnung beispielsweise der eines Lenkungsstoßdämpfers
entsprechen kann.
Zur Speisung der hydraulischen Servolenkung ist
eine Pumpe 14 vorgesehen, die z.B. vom Fahrzeugmotor oder von einem Elektromotor
angetrieben werden kann. Die Pumpe 14 saugt das HydraulikÖl aus einem Vorratsbehälter
18 an und lädt in bekannter Weise über ein Ladeventil 15 und ein Rückschlagventil
16 einen Speicher 17 auf.In the embodiment shown, the electrical resistance sensor is connected to one branch of an electrical bridge circuit 11 , which is fed by an electrical source 12 and emits a bridge current, the magnitude and direction of which depends on the magnitude and direction of the torque in the vehicle steering. To amplify this current, the bridge circuit 11 can be followed by an electrical amplifier 13 . A double-acting hydraulic working cylinder 9 acts on the steering linkage in a known manner at a suitable point, in the case shown on the steering tie rod 5, by means of the piston rod 10 , the arrangement of which can correspond to that of a steering shock absorber, for example. To feed the hydraulic power steering, a pump 14 is provided, which can be driven, for example, by the vehicle engine or by an electric motor. The pump 14 sucks in the hydraulic oil from a reservoir 18 and charges a reservoir 17 in a known manner via a loading valve 15 and a check valve 16 .
Der Speicher 17 steht über eine*verzweigte Leitung
19 mit dem erfindungsgemäßen elektrohydraulischen.Ventil 41, 42 in Verbindung.The memory 17 is connected to the electrohydraulic valve 41, 42 according to the invention via a branched line 19.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist das elektrohydraulische
Ventil 41, 42 mit einer Längsbohrung versehen, in der zwei koaxial liegende Ventilkörper
20 und 21 im Abstand voneinander gleitbar angeordnet sind. An jedem Ende der Längsbohrung
des Ventils 41, 42 ist ein Raum 23 vorgesehen,d er über die Hydraulikleitungen
29, 30 mit der jeweiligen ZylinderkAmmer des Arbeitszylinders 9 in
Verbindung steht.In the embodiment shown, the electrohydraulic valve 41, 42 is provided with a longitudinal bore in which two coaxially located valve bodies 20 and 21 are slidably arranged at a distance from one another. At each end of the longitudinal bore of the valve 41, 42 a space 23 is provided, which is connected to the respective cylinder chamber of the working cylinder 9 via the hydraulic lines 29, 30 .
Die VentilkÖrper 20, 21 ragen mit ihrem einen Ende in die Kammer
23 hinein und sind hier mit einer kegelförmigen Erweiterung versehen. Durch
eine Feder 28 werden die VentilkÖrper 20 und 21 in ihre Schließstellungen
vorgespannt. Nahe der kegelförmigen Erweiterung weist jeder Ventilkör13w 20, 21
einen Ringraum 22 auf, der mit der Speicherleitung 19 in Verbindung steht.Weiterhin
ist jeder Ventilkörper 20, 21 mit einer Längsbohrung 27 versehen.The valve bodies 20, 21 protrude with their one end into the chamber 23 and are provided here with a conical widening. The valve bodies 20 and 21 are biased into their closed positions by a spring 28. Close to the cone-shaped extension, each Ventilkör13w 20, 21 to an annular space 22 connected to the accumulator line 19 in conjunction steht.Weiterhin each valve body 20, provided with a longitudinal bore 27 21st
Nach Fig. 1 ist zwischen den beiden Ventilkörpern 20, 21 ein
Magnetkern 31 axial beweglich im Abstand von den Stirnseiten 24 der Ventilkörper
20, 21 angeordnet. Der Magnetkern 31
weist einen geringeren Durchmesser auf
als die Längsbohrung des Ventils und wird durch Federn 25, die
je auf ein#.m verjüngten Vorsprung der Ventilkörper 20, 21 sitzen, zwischen
den Ventilkörperstirnseiten 24 zentrisch gehalten. ImBereich
des
verjüngten Vorsprungs der Ventilkörper 20, 21 ist die Axialbohrung des Ventils über
einen Druckmittelauslaß-39 mit dem Vorratsbehälter 18 verbunden. Eine in
dem.elektrohydraulischen Ventil 41, 42 im Bereich des Magnetkerns 31, 43
angeordnete Spule 26 ist mit dem elektrischen Geber 7 über den Verstärker
13 und die BrÜckenschaltung 11 verbunden. Beim Drehen der Lenksäule
8 wird folglich die Spule 26 entsprechend der Richtung und Größe des
Lenkdrehmoments von Strom durchflossen, wodurch der Magnetkern 31, 43 entsprechend
in Achsrichtung verschoben wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bewirkt
diese Verschiebung nach der einen oder anderen Seite jeweils durch Aufsetzen des
Magnetkerns auf-die jeweilige Stirnfläche 24 eines der beidenVentilkörper 20, 21,
daß die zentrale Bohrung 27 in dem entsprechenden VentL1kÖrper verschlossen,
während die andere weiter geöffnet wird. Steigt die elektrische Erregung durch einen
entsprechenden Strom inder Spule 26 genügend an, so wird eines der Ventilkörper
20 oder 21 gegen die Wirkung der jeweiligen Feder 28 verschoben, so daß der
Speicherdruck aus dem Ringraum 22 in den jeweiligen Raum 23 und von dort
über die Leitung 29 bzw. 30 in die entsprechende Kammer des Arbeitszylinders
9 zur Lenkunterstützung gelangt. Das aus dem Arbeitszylinder 9 verdrängte
Rücklauföl fließt über die jeweilige andere Leitung 29 bzw. 30
durch
die Bohrung des nicht von dem Magnetkern 31 verschobenen Ventilkörpers 20
bzw. 21 durch eine Auslaßleitung 39 zu dem Vorratsbehälter 18.
Bei
Änderung der Richtung des Lenkdrehmomentes ändert sich entsprechend die Bewegungerichtung
des Magnetkernes 31, so
daß sich der eben erläuterte Vorgang in umgekehrter
Weise abspielt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2, die im wesentlichen
der in Fig. 1 gezeigten entspricht, ist der Magnetkern 43 zweiteilig ausgebildet.
Die beiden Hohlkörper 34,34a werden durch eine zwischen ihnen liegende Feder
35 vorgespannt, so daß die beiden Stirnflächen 36 und 37 der Magnetkernteile
34 und 34a zur Anlage an die Stirnflächen 24 der Ventilkörper 20,21 gebracht werden.
Durch Bohrungen 38 in den Magnetkernteilen 34 und 34a ist sichergestellt,
daß diese druckausgeglichen sind. Bei Verschiebung des Magnetkernes 43 aufgrund
eines durch ein Lenkdrehmoment hervorgerufenen Stromdurchflusses in der Spule
26 wird dementsprechend einer der VentilkÖrper 20,21 gegen die Feder
28 axial verschoben, so daß das Druckmittel über den Ringraum 22 in den Raum
23 und dann durch die jeweilige Leitung 29 bzw. 30 in die entsprechende
Kammer des Arbeitszylinders 9 strömt. Durch den Rückfluß des Druckmittels
in der anderen Leitung 29 bzw. 30 über den Raum 23 und die Bohrung
27 des anderen VentilkÖrpers 20,21 wird das jeweilige Magnetkernteil 34 bzw.
34a entgegen dem Druck der Feder 35 von der Stirnfläche des entsprechenden
Ventilkörpers 20,21 abgehoben, so * daß das Druckströmungsmittel durch die
Bohrungen 38 in den Magnetkern 43 über den Auslaß 39 abfließen kann.
Nach der Zeichnung ist weiterhin eine zwischen die hydraulischen Hin- und RÜckflußleitungen
29,30 geschaltete Nebenschlußleitung 33,40 mit eingeschalteten Rückschlagventilen
32 vorgesehen, die mit dem Druckmittelauslaß 39 verbunden ist. Falls
das Lenkdrehmoment so einen Wert erreicht, daß der Magnetkern 31 die Stirnfläche
24 eines VentilkÖrpers 20, 21 gerade verschließt, den VentilkÖrper jedoch noch nicht
bewegt, so ist trotzdem eine Lenkbewegung möglich, da dann
über
eines der beiden Rückschlagventile 32 und die Leitung 33,40 aus dem Behälter
18 Flüssigkeit nachgesaugt werden kann, bzw. das vom Arbeitszylinder
9 verdrängte Ölvolumen über den anderen Ventilkörper 20,21 durch dessen Bohrung
2? zum Behälter 18 abströmen kann. Auch bei einer eventuellen Störung in
dem elektrischen oder hydraulischen Teil der Anlage ist durch die Nebenschlußleitung
stets eine sichere Betätigung der Lenkung gewährleistet. Hierdurch ist gewährleistet,
daß über Vakuumbildung Ölschäumen und dadurch bedingte Weichheit der Lenkung vermieden
wird. Bezüglich Jer AusfÜhrungsform nach Fig. 1 sei noch darauf verwiesen,
daß der Magnetkern 31 selbstverständlich auch mit seiner Mantelfläche in
gleitender Anlage an der Wandung der Ventillängsbohrung angeordnet sein kann. In
diesem Fall wÜrde der Magnetkern mit einer Längsbohrung oder einer Kerbe entlang
der Mantelfläche versehen sein. Durch die in Fig. 2 gezeigte AusfÜhrungsform mit
geteiltem Magnetkern 43, dessen Stirnflächen 36 und 37 durch die vorgespannte
Feder 35 in Anlage mit den Stirnflächen 24 der Ventilkörper 20, 21 stehen,
wird auch noch der geringfügige Weg des Magnetkernes 31 bis zur Anlage an
die Stirnfläche 24 der VentilkÖrper 20, 21 vermieden. Die Vorspannkraft der Feder
35 kann so ausgelegt sein, daß sie geringer ist als die elektromagnetische
Kraft. Der Druckmittelauslaß 39 kann im Bereich eines jeden verjüngten Vorsprunges
der Ventilkörper 20, 21 vorgesehen sein.
Das erfindungsgemäße elektrohydraulische
Ventil 41, 42 mit Sitzdichtung -v&st gegenüber bekannten Schieberventilen'insbesondere
den Vorteil auf, daß kein Druckabfall im Speicher 17 eintritt, wie es bei
Schieberventilen der Fall ist.According to FIG. 1 , a magnet core 31 is arranged between the two valve bodies 20, 21 so as to be axially movable at a distance from the end faces 24 of the valve bodies 20, 21. The magnet core 31 has a smaller diameter than the longitudinal bore of the valve and is held centrally between the valve body end faces 24 by springs 25 which each sit on a tapered projection of the valve bodies 20, 21. In the area of the tapered projection of the valve bodies 20, 21, the axial bore of the valve is connected to the storage container 18 via a pressure medium outlet 39. A coil 26 arranged in the electrohydraulic valve 41, 42 in the area of the magnetic core 31, 43 is connected to the electrical transmitter 7 via the amplifier 13 and the bridge circuit 11 . When the steering column 8 is rotated, current flows through the coil 26 in accordance with the direction and magnitude of the steering torque, as a result of which the magnetic core 31, 43 is displaced accordingly in the axial direction. In the embodiment according to FIG. 1 , this displacement to one side or the other causes the central bore 27 in the corresponding valve body to be closed while the other is opened by placing the magnet core on the respective end face 24 of one of the two valve bodies 20, 21 will. If the electrical excitation increases sufficiently by a corresponding current in the coil 26 , one of the valve bodies 20 or 21 is displaced against the action of the respective spring 28 , so that the accumulator pressure from the annular space 22 into the respective space 23 and from there via the line 29 or 30 arrives in the corresponding chamber of the working cylinder 9 for steering assistance. The return oil displaced from the working cylinder 9 flows via the respective other line 29 or 30 through the bore of the valve body 20 or 21 not displaced by the magnet core 31 through an outlet line 39 to the reservoir 18. When the direction of the steering torque changes, it changes accordingly the direction of movement of the magnetic core 31, so that the process just explained takes place in reverse. In the embodiment according to FIG. 2, which essentially corresponds to that shown in FIG. 1 , the magnetic core 43 is constructed in two parts. The two hollow bodies 34,34a are pretensioned by a spring 35 lying between them, so that the two end faces 36 and 37 of the magnet core parts 34 and 34a are brought to bear against the end faces 24 of the valve bodies 20,21. Bores 38 in the magnetic core parts 34 and 34a ensure that these are pressure-balanced. When the magnetic core 43 is displaced due to a current flow through the coil 26 caused by a steering torque, one of the valve bodies 20, 21 is accordingly axially displaced against the spring 28 , so that the pressure medium via the annular space 22 into the space 23 and then through the respective line 29 or 30 flows into the corresponding chamber of the working cylinder 9 . Due to the return flow of the pressure medium in the other line 29 or 30 via the space 23 and the bore 27 of the other valve body 20,21, the respective magnetic core part 34 or 34a against the pressure of the spring 35 from the end face of the corresponding valve body 20,21 lifted, so * that the pressure fluid can flow through the holes 38 in the magnetic core 43 through the outlet. 39 After the drawing, a connected between the hydraulic return lines 29,30 way bypass line is also connected to the switched non-return valves 32 are provided 33,40 which is connected to the pressure medium outlet. 39 If the steering torque reaches such a value that the magnetic core 31 just closes the end face 24 of a valve body 20, 21, but does not yet move the valve body, a steering movement is still possible, since one of the two check valves 32 and the line 33, 40 from the container 18 liquid can be sucked in, or the oil volume displaced by the working cylinder 9 via the other valve body 20, 21 through its bore 2? can flow to the container 18. Even in the event of a possible malfunction in the electrical or hydraulic part of the system, the shunt line always ensures that the steering is operated safely. This ensures that oil foaming and the resulting softness of the steering is avoided by creating a vacuum. With regard to the embodiment according to FIG. 1 , reference should also be made to the fact that the magnetic core 31 can of course also be arranged with its outer surface in sliding contact with the wall of the longitudinal valve bore. In this case, the magnetic core would be provided with a longitudinal bore or a notch along the lateral surface. With the embodiment shown in Fig. 2 with a split magnetic core 43, the end faces 36 and 37 of which are in contact with the end faces 24 of the valve bodies 20, 21 by the pretensioned spring 35 , the slight path of the magnetic core 31 up to the contact with the End face 24 of the valve body 20, 21 avoided. The biasing force of the spring 35 can be designed to be less than the electromagnetic force. The pressure medium outlet 39 can be provided in the region of each tapered projection of the valve bodies 20, 21. The electrohydraulic valve 41, 42 according to the invention with a seat seal -v & st has the particular advantage over known slide valves that no pressure drop occurs in the accumulator 17 , as is the case with slide valves.