DE1755697C3 - Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Hüfskraftlenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschriebenen Ausführung. Eine solche Hüfskraftlenkeinrichtung ist aus der FR-PS 14 47 802 bekannt. Die Kegelventile sind bei dieser Lenkeinrichtung ebenso wie die Rückschlagventile entfernt vom Umschaltventil angeordnet. Der Lenkzylinder ist dabei über eine Zweigleitung mit den Ventilen und über eine weitere Zweigleitung sowie ein Einwegventil mit dem Behälter verbunden. Läuft eines der zu steuernden Fahrzeugräder gegen ein Hindernis an, so wird der Kolben im Lenkzylinder verschoben und auf der unter Oberdruck stehenden Seite des Kreislaufes das Einwegventil geöffnet, so daß Flüssigkeit in den Behälter abfließen kann. Der Fahrzeugführer muß dann am Lenkhandrad gegensteuern, um die Lenkräder in ίο ihre Ausgaagsstellung zurückzubringen. Auch können bei dieser bekannten Einrichtung Lastschwankungen des Lenkkolbens infolge ihrer Auswirkung in den hinter den Schließkegeln der Rückschlagventile liegenden Räumen eine Drosselwirkung am Umschaltventil verursachen, wodurch der Lenkzylinder ungleichmäßig und schwankend unter Druck gesetzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche hydraulische

Hilfskraftlenkeinrichtung sicherer wirkend auszubilden und in einer das Steuerventil und das Umschaltventil mit dem Kegelventil umfassenden kompakten Einheit zusammenzufassen, die bei einem Steuerventil mit geschlossener Mitte benutzbar ist, wobei dieses Steuerventil in seiner Neutralstellung mit großer Sicherheit einen Druckmittelfluß von der Pumpe zum Behälter sowie zwischen den Druckräumen des Lenkzylinders verhindert

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung auf die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebene Weise.
Ein solches, das Steuerventil und das Umschaltventil mit den ihnen zugeordneten Kegelventilen enthaltendes, mit dem Lenkhandrad und der Handpumpe versehenes Steuergerät läßt sich in einfacher Weise als bauliche Einheit in den Druckmittelstromkreis zwischen Servopumpe und Behälter einerseits und dem Lenkzylinder andererseits einschalten. Die an den vier Steuerkanten des Schieberkolbens des Steuerventils in axialem Abstand voneinander angeordneten Ausnehmungen bemessen den Durchfluß des Druckmittels in die anschließenden Kammern und Leitungen und gewährleisten ein leichtes, weiches Verschieben des Schieberkolbens und ein stoßfreies Unterdrucksetzen des Lenkzylinders. Befindet sich dieser Schieberkolben in seiner Mittelstellung, werden der Lenkzylinder und die Verbindung zu den dem Umschaltventil zugeordneten Kegelventilen und damit auch die Fahrräder in ihrer Stellung gesperrt, während ein etwaiger Leckverlust durch das Steuerventil hindurch verhindert wird.

Diese bauliche Vereinigung aller Ventile erfolgt vorteilhaft durch die in Anspruch 2 angegebene Ausführung der Kegelventile.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Lenkeinrichtung,

F i g. 2 den Schnitt nach der Linie H-U der F i g. 10,
F i g. 3 den Schnitt nach der Linie II1-111 der F i g. 2,
F i g. 4 den Schnitt nach der Linie IV-IV der F i g. 2,
Fig.5 den Schnitt nach der Linie V-V der Fig.2, durch das Gehäuse,

F i g. 6 den Schnitt nach der Linie VI-VI der F i g. 2,
F i g. 7 den Schnitt nach der Linie VII-VII der F i g. 2, Fig. 8 und 9 der Fig. 6 entsprechende Schnitte bei hi Rechts- bzw. Linkseinschlag der Lenkung,

Fig. 10 eine Ansicht des Steuergerätes gemäß Fig. 2 Fig. 11 ein Rückschlag- und Kegelventil des Steuerventils in vergrößertem Maßstab und

F i g. 11 a einen Querschnitt des Kegelventils.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, gehört zu der hydraulischen Lenkung ein Flüssigksitstank 10, der über eine Leitung 11 mit dem Einlaß der Servopumpe 12 verbunden ist deren Auslaß über eine Druckleitung 13 mit einem Steuergerät 14 in Verbindung steht. Die Auslaßseite des Steuergerätes 14 ist über eine Rücklaufleitung 15 mit dem Flüssigkeitstank 10 verbunden. Zwei weitere Leitungen 16, 17 des Steuergerätes 14 sind an den gegenüberliegenden Seiten eines Lenkzylinder 18 angeschlossen. Die Kolbenstange 19 des Lenkzylinders ist in bekannter Weise mit den zu lenkenden Rädern eines Fahrzeugs verbunden. An dem Steuergerät 14 sitzt in bekannter Weise das Lenkhandrad 20.

Ein Gehäuse 21 des Steuergerätes 14 enthält in einer Bohrung 21a eine Lenkspindel 22. Durch die Lenkspindel ist eine Handpumpe mit einem innenverzahnten Stator 23 und einem außenverzahnten Rotor 24 antreibbar. Zwischen einer Wand des Gehäuse."= 21 und dem Stator 23 liegt eine Zwischenplatte 25. Mittels Schraubbolzen 27 ist der Stator 23 sowie ein Deckel 26 an dem Gehäuse 21 festgeschraubt

Die Bohrung 21a des Gehäuses 21 enthält im Anschluß an die Lenkspindel eine Ventilhülse 28, in der eine Welle 29 angeordnet ist, durch die die Lenkspindel mit dem Rohr 24 gelenkig verbunden ist Die gelenkige Verbindung erfolgt durch in Kugelköpfen 30, 31 angeordnete Mitnehmer 32, die in Schlitze 34 eines Kopfteils 33 der Lenkspindel bzw. in Schlitze 35 in einer zentralen Bohrung des Rotors 24 verschiebbar eingreifen.

Von der Ventilhülse 28 steht ein Antriebszapfen 36 ab, der sich in den einen der beiden Schlitze 34 erstreckt, wodurch die Ventilhülse 28 synchron mit der Drehung der Lenkspindel 22 umläuft.

In der Höhe der Schlitze 34 ist in dem Gehäuse 21 eine Ringausnehmung 38 vorgesehen, so daß diese mit dem Inneren der Verttilhülse 28 in ständiger Verbindung steht. Eine weitere Ringausnehmung 37 ist in Höhe der Ventilhülse 28 angeordnet Die Bohrung 21a des Gehäuses 21 steht mit einer Reihe von Durchtrittsöffnungen 39 in Verbindung, die ihrerseits über öffnungen 40 in der Zwischenplatte 25 mit den Räumen zwischen den Zähnen des Stators 23 in Verbindung stehen. Mit den Durchtrittsöffnungen 39 wirken radiale Kanäle 41 in der Ventilhülse 28 zusammen. Zwischen zwei benachbart angeordneten radialen Kanälen 41 sind in der äußeren Umfangsfläche der Ventilhülse 28 sich axial erstreckende Ausnehmungen 42 vorgesehen, die die so Ringausnehmung 37 übergreifen und ebenfalls mit den Durchtrittsöffnungen 39 des Gehäuses 21 zusammenwirken (Fig.2 und 4). Nahe dem Kopfteil ist die Lenkspindel mit einer Buchse 50 umgeben.

In dem Gehäuse 21 ist eine Querbohrung 51 vorgesehen (F i g. 2, 5 und 6), die mehrere mit Abstand zueinander angeordnete Ringnuten (52, 53, 54 und 55 aufweist. Die Ringnut 52 ist über einen Verbindungskanal 56 mit der Ringausnehmung 38 und die Ringnut 55 über einen Verbindungskanal 57 mit der Ringausneh- t>o mung 37 verbunden. Innerhalb der Querbohrung 51 ist ein Schieberkolben 58 angeordnet, der zwischen zwei an den Enden der Bohrungen angeordneten vorgesteuerten Rückschlagventilen 59 und 60 liegt. In die Querbohrung 51 münden mehrere mit axialem Abstand ι·> > zueinander angeordnete Kanäle 61, 62 und 63 ein, in die Rückschlagventile 64, 65 und 66 eingesetzt sind. Die Kanäle 61. 62 und 63 stehen über einen Kanal 67 miteinander in Verbindung.

Parallel zu der Querbohrung 51 ist eine weitere Querbohrung 68 angeordnet die Ringausnehmungen 68a und 6Sb aufweist Innerhalb der Bohrung 68 ist zwischen zwei an deren beiden Enden vorgesehen vorgestei'erten Rückschlagventilen 70,71 ein Umschaltventil 69 gelagert Die Querbohrungen 51 und 68 sind über Leitungen 72 und 73 miteinander verbunden. Die in der Bohrung 21a vorgesehene Buchse 50 dient als Dichtung für die zuletzt genannten Kanäle, so daß zwischen diesen eine Flüssigkeitsverbindung vermieden wird.

In der Nähe der Rückschlagventile 70,71 münden in die Querbohrung 68 Arbeitsöffnungen 74, 75 (Fig.2 und 10), an denen die Leitungen 16 bzw. 17 des Lenkzylinders 18 angeschlossen sind. Eine Einlaßöffnung 76 im Gehäuse 21 steht mit dem Kanal 67 in Verbindung und über die Druckleitung 13 mit der Servopumpe 12, während eine Auslaßöffnung 77 mit der Querbohrung 51 (F i g. 1 und 2) und über die Rücklaufleitung 15 mit dem Flüssigkeitstank 10 verbunden ist

Der Ventilschieber des Umschaltventils 69 und der Schieberkolben 58 tragen an ihren beiden Enden vorstehende Zapfen 78, 79 bzw. 80, 81 zur Betätigung der jeweils zugeordneten Rückschlagventile. Der Schieberkolben 58 weist eine mittlere Nut 82 sowie an seinen Steuerkanten Ausnehmungen 83 auf.

Da die Rückschlagventile 59,60, 70 und 71 identisch ausgebildet sind, wird im folgenden nur eines von ihnen beschrieben. Wie aus F i g. Il hervorgeht, ist an einem Gehäuse 84 gegen einen Sechskant 84a ein Gewindeabschnitt 85 im Durchmesser abgesetzt, an dessen Ende ein Dichtring 86 sitzt. In einer Längsbohrung 87 ist ein Verschlußteil 88 mit einem Dichtring 90 durch einen Sprengring 89 gegen axiale Verschiebung gesichert. In einer zentrischen Ausnehmung 91 dieses Verschlußteils 88 sitzt eine Feder 92. In der Längsbohrung 87 ist ein Rückschlagventil 93 verschieblich gelagert, welches einen Dichtring 94 aufweist In einer Innenbohrung 95 des Rückschlagventils 93 ist ein Kegelventil % aufgenommen, das an seiner Rückseite einen Zapfen 101 trägt, auf dem eine Feder 91 sitzt. An dem inneren Ende der Längsbohrung 87 ist ein Absatz 97 als Sitz für das Rückschlagventil 93 ausgebildet. Die Außenseite des Ventilgehäuses 84 steht über radiale Bohrungen 98 mit der Längsbohrung 87 in Verbindung, die ihrerseits über enge Bohrungen 99 in dem Ventilelement des Rückschlagventils 93 mit dessen Innenbohrung 95 verbunden ist. Das Kegelventil 96 besitzt an seiner Dichtseite einen axial vorstehenden Zapfen 100, der mit Spiel in einer Bohrung 102 der zugehörigen Endwand des Rückschlagventils 93 liegt. Wie aus Fig. 11a hervorgeht, ist das Kegelventil 96 im Querschnitt quadratisch mit abgerundeten Ecken ausgebildet, wodurch eine Flüssigkeitsströmung in hinter den Schließkegeln liegende Räume 96a ermöglicht wird. Am inneren Ende des Gehäuses 84 ist eine weitere Flüssigkeitsdichtung 103 vorgesehen.

Die Rückschlagventile 64, 65 und 66 weisen ein Schraubgehäuse 104 (F i g. 2) zum Einschrauben in das Gehäuse 21 sowie eine Ventilkugel 105, die durch eine Feder 106 gegen den Ventilsitz gedrückt wird, auf.

In der geschlossenen Stellung des Kegelventils tritt Flüssigkeit durch die Bohrungen 98 und von dort über die Bohrungen 99 in die Innenbohrung 95 ein. Von hier aus strömt die Flüssigkeit entlang des Kegelventils % in den zwischen dem Rückschlagventil 93 und dem

Verschlußteil 88 liegenden Raum 96a. Durch den aufgebauten Flüssigkeitsdruck wird das Rückschlagventil 93 in seiner geschlossenen Stellung gehalten, in welcher es an dem Absatz 97 des Gehäuses 84 anliegt. Wenn das Kegelventil 96 durch den Zapfen 100 des jeweils zugeordneten Umschaltschiebers entgegen der Wirkung der Feder 92 verschoben wird, entsteht eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den Bohrungen 98 und der Außenseite des Rückschlagventils 93, wodurch letzteres von seinem Sitz abgehoben wird. Auf diese Weise entsteht eine freie Flüssigkeitsverbindung zw\- sehen den Bohrungen 98 mit dem zugehörigen Flüssigkeitskanal. Wenn die Betätigung durch den Zapfen 100 des Umschaltventils aufhört, wird das Kegelventil 96 durch die Kraft der Feder 92 wieder zurück in seine geschlossene Stellung überführt, so daß die freie FlüssigkeitsveTbindung wieder abgeschlossen wird.

Befindet sich das hydraulische Lenksystem in seiner Neutralstellung, so besteht eine Flüssigkeitsströmung von der Servo-Pumpe 12 über die Druckleitung 13 zu der Einlaßöffnung 76 von dort aus in den Kanal 67. Der darin herrschende Flüssigkeitsdruck bewirkt ein öffnen der Rückschlagventile 64 und 66, während das Rückschlagventil 65 geschlossen gehalten wird. Ebenso werden die Rückschlagventile 59 und 60 geschlossen gehalten. In diesem Betriebszustand sind in diesen die Drücke ausgeglichen, so daß der Schieberkolben 58 seine in Fig.6 gezeigte mittlere Stellung einnimmt. Durch diese mittlere Stellung des Schieberkolbens 58 werden die Druckräume des Lenkzylinders 18 gegenüber der Auslaßöffnung 77 abgeschlossen. Durch die Rückschlagventile 70 und 71 wird dabei eine Flüssigkeitsströmung von dem Lenkzylinder in die Leitungen 72 oder 73 unterbunden. Der Hauptzweck der Rückschlagventile 80, 71 ist der, eine Flüssigkeitsströmung vom Lenk-Zylinder 18 zu verhindern, wenn das Handlenkrad durch den Fahrzeugführer nicht betätigt wird.

Es sei angenommen, daß der Fahrzeugführer das Lenkhandrad 20 im Sinne einer Rechtslenkung des Fahrzeugs betätigt. In diesem Fall wird die Druckflüssigkeits-Fördermenge der Handpumpe 23, 24 über die Ringausnehmung 37, den Verbindungskanal 57 und die Ringnut 55 in die Querbohrung 51 geleitet, wo sie das Rückschlagventil 59 und die zugewandte Stirnfläche des Schieberkolbens 58 beaufschlagt (F i g. 8). Obgleich der Druck der von der Zahnradhandpumpe geförderten Flüssigkeit gegen eine wesentlich größere Fläche des Rückschlagventils 59 wirkt als der höhere Flüssigkeitsdruck von der Servopumpe, bleibt das Rückschlagventil 59 geschlossen, so daß der Druck von der Handpumpe den Schieberkolben 58 gemäß Fig. 8 nach links verschieben kann. Wenn der Schieberkolben 58 nach links bewegt wird, entsteht eine Verbindung zwischen der Leitung 72 und der Querbohrung 51, wobei der gegenüberliegende Zapfen 81 des Schieberkolbens 58 über den Zapfen 100 des Rückschlagventils 60 letzteres öffnet, so daß Flüssigkeit von der Servopumpe 12 in den Verbindungskanal 56 und damit in die Einlaßseite der Handpumpe einströmen kann. Durch die geöffnete Leitung 72 kann die Flüssigkeit von der Handpumpe über die Ringausnehmung 68a auch in die weitere Querbohrung 68 einströmen. Durch den hier wirksam werdenden Flüssigkeitdruck wird das Umschaltventil 69 betätigt und das zugeordnete Rückschlagventil 70 geöffnet, so daß Druckflüssigkeit über die Arbeitsöffnung 74 und die Leitung 16 in den einen Druckraum des Lenkzylinders 18 einströmen kann. Gleichzeitig wird über die Leitung 17, die Arbeitsöffnung 75, die Querbohrung 68, die Ringausnehmung 686, die Leitung

73 sowie die Rückiaufleitung 15 eine Verbindung des anderen Lenkzylinder-Druckraums zum Flüssigkeitstank 10 hergestellt.

Soll das Fahrzeug nach links gelenkt werden, so wird die entsprechende andere Seite der Steuereinrichtung mit Druckflüssigkeit beaufschlagt. Für den Fall, daß eine Lenkung notwendig wird, wenn der Antriebsmotor des Fahrzeugs nicht läuft oder wenn ein Ausfall der Servopumpe 12 eintritt, wird bei einer Betätigung des Lenkhandrades 20 die Fördermenge von der Handpumpe bei einer Rechtslenkung über den Verbindungskanai 57, die Ringnut 55, die Leitung 72 und die Arbeitsöffnung

74 in den einen Druckraum des Lenkzylinders 18 geleitet. Gleichzeitig erfolgt der Ablauf der Flüssigkeit aus dem gegenüberliegenden Druckraum über die Leitung 73, durch die Rückschlagventile 65,66 und 60 in den Verbindungskanal 56 der Handpumpe. Wenn in diesem Zustand eine Linkslenkung beabsichtigt ist, erfolgt der Rückfluß von dem Lenkzylinder 18 über die Rückschlagventile 65, 64 und 59 in den Verbindungskanal 57, welcher mit der Saugseite der Handpumpe in Verbindung steht. Das gegenüberliegende Ende der Handpumpe fördert Flüssigkeit über den Verbindungskanal 56 in das gegenüberliegende Ende des Lenk-Zylinders 18.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Hüfskraftlenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer Servopumpe, einem Lenkzylinder, einer durch das Lenkhandrad betätigbaren Handpumpe, durch die ein Steuerventil beaufschlagbar ist, das über zwei Leitungen mit einem Umschaltventil verbunden ist, in dessen Ventilbohrung ein Schaltkolben durch über eine der zwei Leitungen auf dessen Stirnseiten geführtes Druckmittel verschiebbar ist, mit zwei, an den Stirnseiten des Schaltkolbens angeordneten, zu diesem hin schließenden und durch an den Stirnseiten des Schaltkolbens ausgebildete Zapfen zu öffnenden Kegelventilen, deren hinter den Schließkegeln liegende Räume mit dem einen bzw. dem anderen Druckraum des Lenkz> linders verbunden sind, und mit Rückschlagventilen, die mit dem Umschaltventil sowie dem Lenkzylinder zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil aus einem durch die Handpumpe (23, 24) betätigbaren, die zwei Leitungen (72, 73) in Neutralstellung verschließenden Schieberkolben (58) mit zwei durch eine Nut (82) voneinander getrennten Bunden, deren vier Steuerkanten in axialem Abstand voneinander angeordnete Ausnehmungen (83) aufweisen sowie zwei an den Stirnseiten des Schieberkolbens angeordneten, zu diesem hin schließenden und durch an den Stirnseiten des Schieberkolbens ausgebildete Zapfen (80, 81) zu öffnenden Kegelventilen (96) besteht, deren hinter den Schließkegeln liegende Räume (96a; über Rückschlagventile (93) an einen mit der Druckleitung (13) der Servopumpe (12) verbundenen Kanal (67) angeschlossen sind, daß der durch die Nut (82) gebildete, mit der Rücklaufleitung (15) verbundene Raum über ein Rückschlagventil (65) in Verbindung mit dem Kanal (67) treten kann und daß das Umschaltventil (69), die zwei Leitungen (72, 73), das Steuerventil sowie die Rückschlagventile (59,60,70, 71) in einem gemeinsamen Gehäuse (21) angeordnet sind.

2. Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkegel der Kegelventile aus zwei koaxial ineinander angeordneten Ventilelementen bestehen, von denen das äußere durch das unter der Wirkung einer Feder (92) stehende innere Ventilelement in Schließstellung gehalten wird und enge Bohrungen (99) aufweist, die eine Druckmittelverbindung zwischen seiner Außenseite und einer das innere Ventilelement aufnehmenden Innenbohrung (95) herstellen, und daß das innere Ventilelement einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist und mit einem an sich bekannten, an seiner Stirnseite angeordneten Zapfen (100) eine Bohrung (102) in der Stirnseite des äußeren Ventilelementes durchdringt.