DE1755390B2

DE1755390B2 - Hydraulikkreislauf für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1755390B2
Application number: DE1755390A
Authority: DE
Inventors: Guenter 4000 Duesseldorf Strauff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-05-03
Filing date: 1968-05-03
Publication date: 1973-10-18
Also published as: DE1755390C3; GB1265829A; DE1755390A1; US3563330A; FR2007757A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydraulikkreislauf für Kraftfahrzeuge, in dem zur Versorgung einer Servolenkung der »open-centere-Bauart sowie einer Niveauregeleinrichtung eine einzige Pumpe verwendet wird.

Es ist zwar schon bekannt, aus Gründen der Kostenersparnis und Vereinfachung in einem Kraftfahrzeug mehrere Verbraucher aus einer Pumpe zu speisen, jedoch handelt es sich dabei meist um Hintereinanderschaltungen der einzelnen Verbraucher. So ist beispielsweise durch die deutsche Auslegeschrift 1 093 684 ein Hydraulikkreislauf für einen hydraulischen Ventilator- und/oder Lichtmaschinenantrieb sowie eine Servolenkung der »open-cenier«- Bauart bekannt, bei der die Lenkeinrichtung hinter den Hydrometer des mit Schwungmassen behafteten Ventilator- und/oder Lichtmaschinenantriebs geschaltet ist. Diese Reihenschaltungen lassen sich immer dann sinnvoll verwenden, wenn einer der Verbraucher funktionsbedingt dauernd durchströmt wird, und wenn außerdem beim Zuschalten des zweiten Verbrauchers ein Leistungsabfall in Kauf genommen werden kann. Bei einem Hydraulikkreislauf der eingangs genannten Art dagegen ist eine Reihenschaltung nicht sinnvoll. Da die Funktionssicherheit der Lenkung in diesem Fall vorrangig ist, müßte die Lenkeinrichtung vor die Niveauregeleinrichtung geschaltet werden, da die letztere je nach Stellung den Durchfluß sperrt. Das hätte zur Folge, daß der Druck in der Lenkeinrichtung um den im allgemeinen wesentlich höheren Druck in der Niveauregeleinrichtung erhöht würde, Lenkventil und Lenkzylinder müßten stärker dimensioniert werden, Dichtungsprobleme träten auf, der Energieverbrauch würde höher und möglicherweise müßte eine Kühlung eingebaut werden. Der Vorteil der »open-centere-Bauart, nämlich nahezu druckloser Umlauf der Flüssigkeit in der Mittelstellung des Lenkventils, ginge verloren.

Aus der Zeitschrift »The Autocar« vom 14. Okt. 1955, Seite 558, ist ein Hydraulikkreislauf für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem aus einem von einer Pumpe gespeisten Zentraldruckspeicher über einen Verteilerlock mehrere parallel geschaltete Verbraucher versorgt werden. Im einzelnen handelt es sich dabei um eine Servolenkung, eine Niveauregeleinrichtung, eine hydraulisch betätigte Kupplung, eine Servobremse und ein hydraulisch geschaltetes Getriebe. Dabei ist unter anderem eine von der Pumpe über den Zentraldruckspeicher zu einem Niveauregelventii führende Druckleitung zur Versorgung der Niveauregeleinrichtung einer von der Pumpe über den Zentraldruckspeicher zu einem Lenkventil führenden Druckleitung zur Versorgung der Servolenkung parallel geschaltet. Wie man aus der Anordnung eines Zentraldruckspeichers entnehmen kann, handelt es sich hierbei aber grundsätzlich um Verbraucher der »closed-centere-Bauart. Ein Austausch eines solchen Verbrauchers gegen einen solchen der »open-center«-Bauart, z. B. bei der Servolenkung, würde den gesamten Hydraulikkreislauf unwirksam machen. Selbst wenn man annehmen wurde, daß an Stelle des Verteilerblockes ein Stromteiler vorgesehen wäre, würden sich schwerwiegende Nachteile ergeben.

Auf dem Gebiet der hydro-pneumatischen Federung ist es durch die deutsche Patentschrift 1117 407 bekannt, in die Druckleitung zur Versorgung einer Niveauregeleinrichtung, die sich zur Versorgung der Federelemente an der Vorder- und an der Hinterachse verzweigt, zwischen Leitungsverzweigung und Niveauregelventile an der Hinterachse ein in Richtung Niveauregelventile öffnendes Rückschlagventil und einen Hydrospeicher einzuschalten. Bei dieser Anordnung dient die einzige vorhandene Pumpe aber nur zur Versorgung der Niveauregeleinrichtungen. Andere Verbraucher sind nicht angeschlossen.

Aus der britischen Patentschrift 1015 250 ist es ferner für Niveauregeleinrichtungen bekannt, zwischen Niveauregelventil und Stellzylinder ein in Richtung Stellzylinder selbsttätig öffnendes und außerdem durch einen Entsperrkolben aufstoßbares Rückschlagventil vorzusehen, dessen Entsperrkolben mindestens in der Abregelstellung des Niveauregel-

ventils vom Druck in der Druckleitung beaufschlagt schlagen wird, gegebenenfalls so weit, bis der Servo-

ist. Ein solches entsperrbares Rückschlagventil hat kolben des Lenkzylinders auf Anschlag fährt. Der

die Aufgabe, den Abfluß von Druckmittel aus dem dadurch entstehende Druck ist wesentlich höher als

Stellzylinder jeweils dann zu verhindern, wenn der der »normale« beim Fahren zum Lenken notwendige

Druck in der Druckleitung zusammengebrochen ist 5 Druck in der Druckleitung und reicht zur Niveau-

und somit eine Niveauregelung nicht mehr möglich regelung aus.

ist. Eine verbesserte Niveauregeleinrichtung dieser Der Niveauregelvorgang ist in kurzer Zeit beendet, Art ist Gegenstand des älteren deutschen Patentes wenn im Niveauregelventil ausreichende Strömungs-1 286 414. Bei dieser Niveauregeleinrichtung wird ein querschnitte zur Verfügung stehen. Bei der Verwen-Abregetü auch dann schon verhindert, wenn der io dung von Niveauregelventilen mit starker Drossel-Druck in der Druckleitung noch nicht ganz zusam- wirkung, die ein Reagieren der Niveauregeleinrichmengebrochen ist. Zu diesem Zweck hat der Ent- tung bei dynamischen Niveauänderungen vermeiden sperrkolben des aufstoßbaren Rückschlagventils eine soll, kann es zweckmäßig sein, in an sich bekannter kleinere wirksame Fläche als das Rückschlagventil Weise in die Druckleitung zur Versorgung der selbst, damit dieses nicht aufgestoßen werden kann, 15 Nivcouregeleinrichtung zwischen Leitungsverzweiwenn der Druck in der Druckleitung kleiner ist als gung und Niveauregelventil ein in Richtung Niveauder Druck im Stellzylinder. regelventil öffnendes Rückschlagventil und einen

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Hydraulik- Hydrospeicher einzuschalten. Dadurch ist es mög-

kreislauf der eingangs erwähnten Art unter Ver- lieh, den Hydrospeicher in relativ kurzer Zeit aufzu-

meidung der geschilderten Nachteile so auszuführen, 20 füllen, der dann seinerseits die zur Niveauregelung

daß ohne wesentlich erhöhten Raumbedarf und ohne notwendige Druckmittelmenge über einen längeren

teuere Zusatzelemente eine gut funktionierende Zeitraum abgibt.

Servolenkung mit drucklosem Umlauf in der Mittel- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der

stellung des Lenkventils erhalten bleibt, aber den- folgenden Beschreibung an Hand der schematischen

noch eine lastkompensierende Niveauregelung durch as Zeichnungen erläutert,

die gleiche Pumpe versorgt werden kann. A b b. 1 zeigt schematisch einen Hydraulikkreis-

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Ge- lauf gemäß der Erfindung;

samtkombination folgender Merkmale: Abb. 2 zeigt einen Hydraulikkreislauf nach

a) In an sich bekannter Weise ist eine von der Ab b. 1, der um einen Hydrospeicher und ein RückPumpe zu einem Niveauregelventil führende ³° schlagventil ergänzt ist;ⁱⁿ .
Druckleitung zur Versorgung der Niveauregel- ^{A b b}· ^{3 ist das} Lenkventil in Form eines Hydraueinrichtung einer von der Pumpe zu einem lAsymbols dargestellt;

Lenkventil führenden Druckleitung zur Versor- ^{A b b}· ^{4 ζει}§^{1 emea} Teilschaltplan mit hydropneu-

gung der Servolenkung parallel geschaltet. malischen Federbeinen.

.,.*.„ 35 In Abb. 1 ist schematisch das Fahrwerk eines

b) Die Parallelschaltung der beiden Druckleitun- Fahrzeuges dargestellt. Vorderräder 1 und 2 sind gen erfolgt über eine einfache Leitungsverzwei- einzeln aufgehängt, während Hinterräder 3 und 4 an S^unS- einer Starrachse 5 befestigt sind. Die Lenkung der

c) In an sich bekannter Weise ist zwischen Niveau- Vorderräder 1 und 2 erfolgt über ein Gestänge 6, regelventil und einem oder mehreren Stellzylin- 40 welches über ein Lenkgetriebe 7, das nur teilweise dem der Niveauregeleinrichtung ein in Richtung dargestellt ist, betätigt wird. Mit dem Lenkgetriebe 7 Stellzylinder selbsttätig öffnendes und außerdem ist ein Lenkventil 8 verbunden, dessen innere Stromdurch einen Entsperrkolben aufstoßbares Rück- pfade durch ein in Abb. 3 dargestelltes Schaltsymbol schlagventil vorgesehen, dessen Entsperrkolben näher erläutert werden. Der Hydraulikkreislauf des zumindest in der Abregelstellung des Niveau- 45 Fahrzeuges wird von einer Pumpe 9 gespeist, die regelventil vom Druck in der Druckleitung be- Flüssigkeit aus einem Behälter 10 über eine Saugaufschlagt ist. leitung 11 ansaugt und in eine Druckleitung P drückt.

^ π c * ι lu λ r η,. τ, ·· ι Die Druckleitung P gabelt sich in einer Leitungsver-

d) Der Entsperrkolben des aufstoßbaren Ruck- _{zwei 12 ir}f _D ^g _rucki_eitungen P₁ und P₂. Die schlagventils hat eine kleinere wirksame Flache _Druc*_klef_{tung P führt zum} Lenkventil 8. In der Mitais das Ruckschlagventil selbst, damit dieses _telstelIung des Lenkventils 8 strömt die Flüssigkeit nicht aufgestoßen werden kann, wenn der _nahezu J^, _{yon der Drucklei}tung P₁ in eine Druck m der Druckleitung kleiner ist als der _{Ablaufleitung} _T und von dort in eine Ablauf-Druck im Stellzylinder. leitung Γ, die zur Pumpe 9 zurückführt. Je nach

Bei der Lösung wurde von der Überlegung aus- 55 Betätigung des Lenkventils 8 strömt die Flüssigkeit gegangen, daß Belastungsänderungen an Kraftfahr- von der Druckleitung P₁ in eine der Arbeitsleitunzeugen praktisch immer während des Stillstandes vor- gen A oder B, die mit den Druckräumen eines Lenkgenommen werden. Weiterhin kann es als Tatsache Zylinders 13 verbunden sind. Der Lenkzylinder 13 ist angesehen werden, daß Kraftfahrzeuge, insbesondere am Chassis 14 und am Gestänge 6 befestigt und wird Personenkraftwagen, im Durchschnitt nicht langer 60 über das Lenkventil 8 jeweils so beaufschlagt, daß er als einige Stunden fahren, ohne daß sie irgendwann die Wirkung des Lenkgetriebes 7 unterstützt. Von der einmal zum Stillstand kommen. Folglich kann es für Leitungsverzweigung 12 führt die Druckleitung P₂ zu normale Zwecke als ausreichend angesehen werden, einem Niveauregelventil 15, welches über ein ihm wenn ein stillstehendes Fahrzeug nach einer Be- nachgeschaltetes, entsperrbares Rückschlagventil 16 lastungsänderung mittels einer einfachen Maßnahme 65 eine Leitung 17 entweder mit der Druckleitung P₂ sogleich in seine Niveaulage gebracht werden kann oder mit einer Ablaufleitung T₂ verbindet, welche und dort während längerer Zeit verharrt. Diese Maß- sich in einer Leitungsverzweigung 18 mit der Abiaufnahme besteht darin, daß das Lenkrad stark einge- leitung T₁ zu der Ablaufleitung T vereinigt. Die Lei-

tung 17 mündet in eine Verbindungsleitung 19, welche Arbeitsräume 20 und 21 von Stellzylindern 22 und 23 verbindet. Die Stellzylinder 22 und 23 sind am Chassis 14 befestigt und dienen zur Führung von Stellkolben 24 und 25, gegen die sich über Federn 26 und 27 die Starrachse 5 abstützt. Der Abstand zwischen Starrachse 5 und Chassis 14 wird auf das Niveauregelventil durch ein Gestänge 28 übertragen, welches etwa in der Mitte der Starrachse angreift. Eine Steuerleitung 29 zum Entsperren des Rückschlagventils 16 ist immer mit der Druckleitung P₂ verbunden. Die Druckleitung P ist über ein Druckbegrenzungsventil 30 abgesichert.

Im Hydraulikkreislauf nach Abb. 2 ist in die Druckleitung P₂ zusätzlich ein Rückschlagventil 31 eingebaut, das in Richtung Niveauregelventil 15 öffnet. Weiterhin ist an die Druckleitung P₂ zwischen Rückschlagventil 31 und Niveauregelventil 15 ein Hydrospeicher 32 angeschlossen. In Abb. 4 mündet die Verbindungsleitung 19 in Arbeitsräume 33 und 34 von hydropneumatischen Federbeinen 35 und 36, die im wesentlichen aus Stellzylindern 37 und 38, in ihnen gleitenden Stellkolben 39 und 40 und an die Arbeitsräume 33 und 34 angeschlossenen Hydrospeichern 41 und 42 bestehen. Dabei sind die Stellzylinder 37 und 38 am Chassis und die Stellkolben 39 und 40 an der Starrachse 5 befestigt.

Die Wirkungsweise des Hydraulikkreislaufes nach A b b. 1 ist folgende:

Das Fahrzeug sei bei stillstehendem Motor und stillstehender Pumpe 9 beladen worden. Es federt dadurch ein, und da noch keine Niveauregelung stattfindet, verringert sich der Abstand zwischen Starrachse 5 und Chassis. Wenn der Motor gestartet wird, beginnt auch die Pumpe 9 zu fördern. Wenn sich dabei das Lenkventil 8 in seiner Mittelstellung befindet, ergibt sich ein nahezu druckloser Umlauf. Der dabei in den Druckleitungen P, P, und P., entstehende geringe Staudruck reicht bei der üblichen Dimensionierung der Stellzylinder 22 und 23 nicht aus, das entsperrbare Rückschlagventil 16 gegen den Druck in der Leitung 17 zu öffnen. Um zu gewährleisten, daß das Rückschlagventil erst dann geöffnet wird, wenn der Druck in der Druckleitung P₂ höher ist als jener in der Leitung 17, ist die wirksame Fläche des Entsperrkolbens kleiner als die wirksame Fläche des Rückschlagventils. Wenn nunmehr ein Lenkvorgang eingeleitet wird, wird der drucklose Umlauf unterbrochen, und der Lenkzylinder 13 wird beaufschlagt. Durch den Lenkwiderstand ergibt sich ein Druckanstieg, der einen maximalen, am Druckbegrenzungsventil 30 einstellbaren Wert dann erreicht, wenn die Vorderräder 1 und 2 so weit eingeschlagen sind, daß der Lenkzylinder 13 auf Anschlag gefahren ist. Dieser maximale Druck wird so gewählt, daß er bei jedem zulässigen Belastungsfall zum öffnen des Rückschlagventils 16 ausreicht. Die Flüssigkeit strömt dann über das Niveauregelventil 15, die Leitung 17 und die Verbindungsleitung 19 in die Arbeitsräume 20 und 21. Dadurch fahren die Stellkolben 24 und 25 aus, und der Abstand zwischen Starrachse 5 und Chassis vergrößert sich wieder. Die Abstandsvergrößerung wird über das Gestänge 28 auf das Niveauregelventil 15 rückgemeldet. Der Stellvorgang ist beendet, wenn das Niveauregelventil 15 wieder seine Mittelstellung erreicht hat. Die Vorderräder 1 und 2 können wieder in Geradeausstellung gebracht werden. Der dadurch hervorgerufene Druckabfall in den Druckleitungen P, P₁ und P₂ bewirkt ein Schließen des Rückschlagventils 16 und somit einen nahezu hermetischen Abschluß der Leitung 17. Durch moderne Dichtungsmittel ist es möglich, die Stellkolben 24 und 25 so abzudichten, daß das Fahrzeug auch nach mehreren Stunden nicht an Höhe verliert. Während des normalen Lenkvorganges steht die volle Fördermenge der Pumpe 9 der Lenkung zur Verfügung. Da der maximale Druck im Lenksystem nur kurzzeitig und nur statisch wirkend auftritt, entstehen auch keinerlei Dichtungsprobleme.

Im Kreislauf nach A b b. 2 wird bei vollem Lenkradeinschlag zunächst der Hydrospeicher 32 aufgeladen. Bei nachfolgendem Stillstand oder auch bei normaler Fahrt wird dann das Druckmittel aus dem Hydrospeicher 32 über das Niveauregelventil 15 und das Rückschlagventil 16 in die Arbeitsräume 20 und 21 strömen. Ein Rückströmen des Druckmittels aus dem Hydrospeicher 32 zur Pumpe 9 oder über das Lenkventil 8 zum Behälter 10 wird durch das Rückschlagventil 31 vermieden.

Die Anzahl der mit einer Niveauregeleinrichtung versehene Räder oder Radachsen ist beliebig wählbar. Ebenso ist die Art der Federung beliebig wählbar, solange sich die Feder gegen einen hydraulischen Stellzylinder abstützt oder zwischen Radachse bzw. Rad und Feder ein hydraulischer Stellzylinder eingeschaltet ist. Beispielsweise könnten Blattfedern gegenüber dem Chassis durch Stellzylinder abgestützt werden oder Torsionsstäbe könnten mit Hilfe eines über einen Stellzylinder verdrehbaren Hebels verschwenkt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulikkreislauf für Kraftfahrzeuge, in dem zur Versorgung einer Servolenkung der »open-centere-Bauart sowie einer Niveauregeleinrichtung eine einzige Pumpe verwendet wird, gekennzeichnet durch die Gesamtkombination folgender Merkmale:

IO

a) In an sich bekannter Weise ist eine von der Pumpe (9) zu einem Niveauregelventii (15) führende Druckleitung (P₉) zur Versorgung der Niveauregeleinrichtung einer von der Pumpe (9) zu einem Lenkventil (8) führenden Druckleitung (P₁) zur Versorgung der Servolenkung parallel geschaltet.

b) Die Parallelschaltung der beiden Druckleitungen (P₁ und P₂) erfolgt über eine einfache Leitungsverzweigung (12). *°

c) In an sich bekannter Weise ist zwischen Niveauregelventil (15) und einem oder mehreren Stellzylindern (22 und 23 oder 37 und 38) der Niveauregeleinrichtung ein in Rieh- _a5 tung Stellzylinder selbsttätig öffnendes und außerdem durch einen Entsperrkolben aufstoßbares Rückschlagventil (16) vorgesehen, dessen Entsperrkolben mindestens in der Abregelstellung des Niveauregelventils (15) vom Druck in der Druckleitung (P₂) beaufschlagt ist.

d) Der Entsperrkolben des aufstoßbaren Rückschlagventils (16) hat eine kleinere wirksame Fläche als das Rückschlagventil (16) selbst, damit dieses nicht aufgestoßen werden kann, wenn der Druck in der Druckleitung (P₂) kleiner ist als der Druck im Stellzylinder (22 und 23 oder 37 und 38).

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2. Hydraulikkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise in die Druckleitung (P₂) zur Versorgung der Niveauregeleinrichtung zwischen Leitungsverzweigung (12) und Niveauregelventil (15) ein in Richtung Niveauregelventil öffnendes Rückschlagventil (31) und ein Hydrospeicher (32) eingeschaltet sind.

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