DE1814794C3 - Lenkeinrichtung mit hydraulischer Hilfskraft für Kraftfahrzeuge mit Knickgelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung mit hydraulischer Hilfskraft für Kraftfahrzeuge mit Knickgelenk nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei solchen schweren Kraftfahrzeugen mit Knickgelenk besteht der Fahrzeugrahmen aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Teilen, dem Vorderwagen und dem Hinterwagen mit je einer Achse, an der die Räder nicht lenkbar befestigt sind, und wobei das Lenken durch Verschwenken (Knicken) des Vorder- und des Hinterwagens erfolgt Da Bodenunebenheiten bzw. Fahrbahnstöße ein großes Lenkmoment auf das Knickgelenk ausüben, ließ man früher zur Erreichung eines stabilen Fahrverhaltens durch entsprechendes Auslenken des Steuerkolbens die Hilfskraft der Stoörichtung entgegenwirken, Durch die vorhandenen großen Spiele in den Übertragungsgliedern trat bei Geradeausfahrt eine Pendelbewegung ein. Später ging man dazu über, für diesen Zweck die Arbeitszylinder der Lenkhydraulik durch besondere Blockierungsventile vom übrigen Steuersystem zu trennen.

Aber auch solche Blockierungsventile arbeiten nur mit einer gewissen Verzögerung, weil das in den Servomotoren abgeschlossene Druckmittel oft nur mit

ίο dem niederen Durchlaufdruck beaufschlagt i.t, so daß bei einem Druckstoß bis zur Ausbildung eines wirksamen Gegendruckes ein großer Verstellweg mit entsprechend großer Zeit erforderlich wird. Dadurch kann die Hydraulik nur mit einer gewissen Verzögerung auf von der Fahrbahn herrührende Druckstöße reagieren, was zu Pendelbewegungen und zu einem unstabilen Fahrverhalten führt

Durch die US-PS 33 26 317 ist eine Lenkeinrichtung mit hydraulischer Hilfskraft für Kraftfahrzeuge mit Knickgelenk bekanntgeworden, bei der bereits zwischen dem Steuerventil und den gleichsinnig wirkenden Druckräumen der Servomotoren zwei federbelastete Vorspannungsventife eingesetzt sind, mit denen in der Neutralstellung ein Vorspannungsdruck vor den Servomotoren aufrechterhalten wird. Durch den durch diese Ventile erreichten vorbestimmten Widerstand sollen in der Neutralstellung unerwünschte Lenkbewegungen bzw. übermäßige Schläge oder Stöße im Hydraulik-Kreislauf vermieden werden. Die Ventile sind

jo fremdgesteuert und werden beide bei einem Lenkvorgang geöffnet Durch das eine Ventil fließt öl unter Arbeitsdruck zu den Servomotoren. Das andere Ventil verbindet die nicht beaufschlagten Teilt der Servomotoren direkt mit dem Rücklauf.

Nach Beendigung des Lenkvorgangs wirr* nach dem Schließen der beiden Ventile in einer der Leiden zu den Servomotoren führenden Leitungen zumindest kurzzeitig ein Vorspannungsdruck von etwa 19 bis 28 bar aufrechterhalten. Da jedoch in der anderen Druckleitung immer noch der Rückiaufdruck herrscht, wird durch ein unkontrolliertes Nachfenken der Servomotoren der Druck ausgeglichen, so daß ein niedrigerer Vorspannungsdruck — jetzt allerdings auf beiden Seiten — ansteht, der unter Umständen nicht ausreicht um Pendelbewegungen vollständig zu verhindern. Um Lenkbewegungen zu korrigieren, ist zusätzlich eine Rückstelleinrichtung in Form einer Pumpe vorgesehen. Wird beim Nachlenken infolge des Druckausgleiches die Ansprechschwelle dieser Pumpe überschritten, wird auch diese Lenkbcvegung korrigiert

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Lenkeinrichtung zu schaffen, mit der durch Fahrbahnunebenheiten oder ähnliche Hindernisse angeregte Pendelbewegungen und damit unstabiles Fahrverhalten mit einfachen Mitteln sicher verhindert werden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der mit der Erfindung erreichte Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäßen Vorspannungsventile bei sehr einfachem Aufbau ständig in allen Druckräumen der Servomotoren einen bestimmten, gleichbleibend hohen Vorspannungsdruck aufrechterhalten, beispielsweise von 25 bar, also auch wenn der Durchlaufdruck des hydraulischen Steuersystems auf einen üblichen Wert von etwa 3 bar gefallen ist, ohne daß ein unkontrolliertes Nachlenken auftritt. Das höhere

Niveau des Vorspannungsdruckes macht die Lenkung gegen Pendelbewegungen entsprechend steifer.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die schematische Anordnung zweier Vorspannungsvenüle in einer Servolenkanlage mit zwei Servomotoren,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die beiden in einem Gehäuse vereinigten Vorspannungsventile. ι ο

Die Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug mit Knickgelenk besteht aus einer Servopumpe 1, die über eine Zulaufleitung 2 das Druckmittel zu einem Mengenregelventil 3 und weiter zu einem Steuerventil 4 fördert Von dem Steuerventil 4 führt eine Druckleitung 5 übe·- ein Vorspannungsventil 7 und eine weitere Druckleitung 9 an einem Druckraum 11 eines Servomotors 13 und zu einem Druckraum IS eines Servomotors 16. Weiter führt von dem Steuerventil 4 eine zweite Druckleitung 6 über ein Vorspannungsventil 8 und eine weitere Druckleitung 10 zu einem Druckraum 12 des Servomotors 13 und zu einem Druckraum 14 des Servomotors 16. Vom Steuerventil 4 fließt das Druckmittel über eine Rücklaufleitung 17 in einen Behälter 19 zurück, von wo die Servopumpe 1 das Druckmittel nachsaugt Zwischen der Zulaufleitung 2, vor dem Mengenregelventil 3, und der Rücklaufleitung 17 ist ein Überdruckventil 18 angeordnet An Stelle der beiden Servomotoren 13 und 16 können auch mehrere Servomotoren oder auch nur ein einziger angeordnet Jo sein.

Die beiden Vorspannungsventile 7 und 8 sind in ihrem Aufbau einander gleich. Sie können jedes für sich in einem Gehäuse untergebracht sein oder, wie Fig.2 zeigt, zusammen in einem einzigen Gehäuse. Hierbei J^r> sind die beiden Vorspannungsventile 7 und 8 in einem Gehäuse 20 angeordnet Das Vorspannungsventil 7 bzw. 8 besteht aus einem Überdruckventil T bzw. 8' und aus einem Rückschlagventil 32 bzw. 52. Ferner weist das Vorspannungsventil 7 einen Anschluß 21 für die Druckleitung 5 und einen Anschluß 22 für die Druckleitung 9 auf. Entsprechend weist das Vorspannungsventil 8 einen Anschluß 41 für die Druckleitung 6 und einen Anschluß 42 für die Druckleitung 10 auf. Der Anschluß 21 führt zu einer Ringnut 23, die einen Kolben «4 25 des Überdruckventils T umgibt Der Kolben 25 ist in einer Bohrung 24 axial verschiebbar gelagert. An seinem einen Ende weist er eine etwas kleinere Kolbenfläche 26 auf als an seinem anderen Ende mit einer größeren Kolbenfläche 27. Über eine Bohrung 28 so findet ein Druckausgleich zwischen den beiden Kolbenflächen 26 und 27 statt An Stelle der Bohrung 28 im Kolben 25 kann auch eine entsprechende Bohrung im Gehäuse 20 vorhanden sein. Am Kolbenende 26 ist eine Bohrung 30 zur Aufnahme einer Kolbenfeder 31 vorhanden, die din Kolben 25 mit seiner größeren Kolbenfläche 27 in einem Ventilsitz 37 in Anlage hält Auf dieser Seite des Kolbens 25 ist ein Rückschlagventil 32 angeordnet, das aus einem Ventilkegel 33, einer Ventilfeder 34 und einer Ventilhalterung 35 mit einem «1 Sicherungsring 36 besteht Über Bohrungen 29 im Kolben 25 steht die Ringnut 23 mit dem Rückschlagventil 32 in Verbindung.

Entsprechendes gilt für das Vorspannungsyentil 8. Der Anschluß 41 führt zu einer Ringnut 43, die einen Kolben 45 des Überdruckventils 8' umgibt. Der Kolben 45 ist in einer Bohrung 44 axial verschiebbar gelagert. An seinem einen Ende weist er eine etwas kleinere Kolbenfläche 46 auf als an seinem anderen Ende mit einer größeren Kolbenfläche 47. Über eine Bohrung 48 findet ein Druckausgleich zwischen den beiden Kolbenflächen 46 und 47 statt An Stelle der Bohrung 48 im Kolben 45 kann auch eine entsprechende Bohrung im Gehäuse 20 vorhanden sein. Am Kolbenende 46 ist eine Bohrung 50 zur Aufnahme einer Kolbenfeder 51 vorhanden, die den Kolben 45 mit seiner größeren Kolbenfläche 47 in einem Ventilsitz 57 in Anlage hält Auf dieser Seite des Kolbens 45 ist ein Rückschlagventil 52 angeordnet das aus einem Ventilkegel 53, einer Ventilfeder 54 und einer Ventilhalterung 55 mit einem Sicherungsring 56 besteht Über Bohrungen 49 im Kolben 45 steht die Ringnut 43 mit dem Rückschlagventil 52 in Verbindung.

Die Aufgabe der beiden Vorspannungsventile 7 und 8 besteht darin, in den Druckräumen der Servomotoren 13 und 16 einen Restdruck, beispielsweise 25 bar, aufrechtzuerhalten, auch wenn die Servopumpe 1 und das übrige Hydrauliksystem bereits wieder auf den Durchlaufdruck von beispielsweise 3 bar abgefallen ist Der gewünschte Vorspannungsdnick ist von der Kraft P der Kolbenfeder 31 bzw. 51 abhängig und daher einstellbar. Ist p, = Vorspannungsdruck, AF = Differenz der beiden Kolbenflächen, dann muß P= p, ■ AF sein. Das Einstellen der Federkraft kann beispielsweise durch entsprechende Wahl der Federkonstanten oder der Breite des Ventilsitzes erfolgen.

Sobald am Lenkhandrad eine Lenkbewegung eingeleitet und dadurch das Steuerventil 4 verstellt wird, baut sich der Lenkrichtung entsprechend, beispielsweise in der Druckleitung 5, ein Druck auf, der über den Anschluß 21, die Ringnut 23 und die Bohrungen 29 auf den Ventilkegel 33 wirkt Übt dieser Druck eine größere Kraft auf den Ventilkegel 33 aus als auf dessen anderer Seite der Vorspannungsdruck einschließlich der Ventilfeder 34, so öffnet das Rückschlagventil 32 und über den Anschluß 22 und die Druckleitung 9 wird in den zugehörigen Druckräumen 11 und 15 der Servomotoren 13 und 16 der für die Lenkarbeit erforderliche Arbeitsdruck aufgebaut Dabei werden die Kolben der Servomotoren verstellt und der Vorspannungsdruck in den Druckräumen 12 und 14 soweit erhöht bis das Überdruckventil 8' bei geschlossenem Rückschlagventil 52 öffnet und der Kolben 45 vom Ventilsitz 57 abgehoben wird. Dabei fließt eine entsprechende aus den Zylindern 12, 14 verdrängte Druckmittelmenge vom Anschluß 42 über den offenen Ventilsitz 57 zur Ringnut 43, den Anschluß 41 und weiter über das Steuerventil 4 zum Behälter 19 zurück. Dieser Rückfluß hält solange an wie gelenkt wird. Wenn am Lenkhandrad nicht mehr gedreht wird, geht das Steuerventil 4 in Neutralstellung zurück, der Zulaufdruck fällt auf Durchlaufdruck und die beiden Überdruckventile T und 8' schließen, sobald in den Druckräumen der Vorspannungsdruck wieder erreicht ist Beim Lenken in die entgegengesetzte Richtung gilt das Entsprechende.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Lenkeinrichtung mit hydraulischer Hilfskraft für Kraftfahrzeuge mit Knickgelenk mit einer Servopumpe, einem Steuerventil, einem bzw. mehreren Servomotoren, deren Druckräume synchron mit der Drehbewegung des Lenkhandrades beaufschlagt werden, und mit zwei zwischen dem Steuerventil und den gleichsinnig wirkenden Druckräumen der Servomotoren angeordneten, federbelasteten Vorspannungsventilen, die wechselweise eine Verbindung von den Druckräumen der Servomotoren zum Zulauf bzw. Rücklauf herstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsventile (7 und 8) aus je einem Oberdruckventil (T bzw. 8') und einem Rückschlagventil (32 bzw. 52) bestehen, die derart angeordnet sind, daß jeweils das in Zulaufrichtung liegende Rückschlagventil (32 bzw. 52) bei geschlossenem Oberdruckventil (T bzw. 8') öffnet, während das in Rücklaufrichtung liegende Überdruckventil (8' bzw. T) bei geschlossenem Rückschlagventil (52 bzw. 32) öffnet, sobald der Zulaufdruck größer ist als ein durch die Oberdruckventile (T und 8') gehaltener, ständig in den Druckräumen der Servomotoren (13 und 16) herrschender Vorspannungsdruck.

2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorspannungsdruck einerseits durch die Kraft der einstellbaren Feder (31 bzw. 51) des Oberdruckventils (T bzw. 8'), andererseits durch die Differenz der unterschiedlich großen Kolbenflächin (27 und 26 bzw. 47 und 46) des Kolbens des beidseitig mit dem gleichen Druck beaufschlagten Kolben?= (25 bzw. 45) des Überdruckventils (T bzw. 8') bestimmt ist.

3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (32 bzw. 52) innerhalb des Überdruckventils (T bzw. 8') angeordnet ist

4. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Kolbenfläche (27 bzw. 47) des Überdruckventils (T bzw. 8') den Druckräumen (U und 15 bzw. 12 und 14) zugewendet und entgegengesetzt der Kolbenfeder (31 bzw. 51) angeordnet ist

5. Leiteinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Vorspannungsventile (7 und 8) symmetrisch zueinander in einem einzigen Gehäuse (20) eingebaut sind.