Hilfskraftlenkungen für Fahrzeuge arbeiten bevorzugt nach dem Prinzip der
sogenannten offenen Mitte. Hierbei wird der Fluidstrom durch eine Verdrängerpumpe
in kontinuierlichem Umlauf gehalten, auch dann, wenn kein Lenkvorgang eingeleitet
wurde. Daraus resultiert ein Leistungsverlust, der durch erhöhten Kraftstoffverbrauch
ausgeglichen werden muß. Die Kfz-Industrie ist bestrebt, Lenksysteme zu entwickeln,
die diesen Nachteil nicht aufweisen. Solche Lenksysteme arbeiten nach dem Prinzip der
sogenannten geschlossenen Mitte. Dieses beruht auf der Verwendung eines
hydraulischen Speichers, der diskontinuierlich von einer Verdrängerpumpe befüllt
wird. Erst beim Einleiten eines Lenkvorgangs wird der Fluidstrom in Bewegung dadurch
versetzt, daß er durch besondere Ventileinheiten aus dem Speicher abgerufen wird.Power steering systems for vehicles preferably work on the principle of
so-called open center. Here, the fluid flow is through a positive displacement pump
kept in continuous circulation, even when no steering operation has been initiated
has been. This results in a loss of performance due to increased fuel consumption
must be balanced. The automotive industry strives to develop steering systems
that do not have this disadvantage. Such steering systems work on the principle of
so-called closed center. This is based on the use of a
hydraulic accumulator, which is filled discontinuously by a positive displacement pump
becomes. Only when a steering process is initiated does the fluid flow start to move
offset that it is retrieved from the memory by special valve units.
Wird ein Lenkvorgang eingeleitet, so wird im mechanischen System der Lenkung durch
Reaktionskräfte ein Stellglied bewegt. Dieses kann bei einer Lenkung nach der Bauart
einer Zahnstangenlenkung z. B. die Aufnahme des unteren oder oberen Zapfenlagers
des mit der Zahnstange in Eingriff stehenden Ritzels sein.If a steering process is initiated, then the steering is in the mechanical system
Reaction forces an actuator moves. This can be done with a steering according to the type
a rack and pinion steering z. B. the inclusion of the lower or upper journal bearing
of the pinion engaged with the rack.
Von den beiden baugleichen erforderlichen Ventileinheiten ist eine in Fig. 1
dargestellt. Den gesamten Zusammenbau zeigt Fig. 2. Die oben erwähnte
Reaktionsbewegung des konstruktiv vorgesehenen Stellglieds bewegt beim Einleiten
eines Lenkvorgangs das Druckstück 1 in Pfeilrichtung und drückt die Kugel 2 in ihren
Sitz im Schieber 3. Dadurch wird die Verbindung von einem der beiden Druckräume
eines der Zahnstange parallel geschalteten hydraulischen Motors in Form eines
doppeltwirkenden Arbeitszylinders zum Fluidsammeltank unterbrochen. Der Schieber 3
wird in Pfeilrichtung bewegt und bewegt weiter den Stift 4 in Pfeilrichtung, wodurch die
Kugel 5 aus ihrem Sitz gehoben wird. Hierdurch wird die Verbindung von einem der
beiden Druckräume des Arbeitszylinders zum hydraulischen Speicher eröffnet und der
Kolben des Arbeitszylinders einseitig mit Fluiddruck beaufschlagt. Ein sehr kleiner
Fluidstrom bewegt sich durch den Spalt 6 zwischen Stift 4 und seiner Führung in den
sogenannten Rückwirkungsraum 7. Dieser ist wiederum mit einem
Druckbegrenzungsventil DBV verbunden. Solange der am Druckbegrenzungsventil
eingestellte Fluiddruck noch nicht erreicht ist, ist der Fluiddruck im Rückwirkungsraum
so groß, wie im durch das Fluid beaufschlagten Druckraum des Arbeitszylinders. Durch
die Druckbeaufschlagung der Stirnseite des Schiebers ergibt sich damit eine
Betätigungskraft an der Ventileinheit, die der Höhe des Arbeitsdrucks des Fluids
entspricht. Ist der am Druckbegrenzungsventil eingestellte Druck erreicht, so nimmt
von hier ab der Druck im Rückwirkungsraum nicht mehr zu. Trotz weiter steigenden
Drucks im Druckraum des Arbeitszylinders nehmen die Betätigungskräfte der
Ventileinheit nicht weiter zu. Das entspricht der erwünschten Ergonomie einer
Hilfskraftlenkung.One of the two structurally identical required valve units is shown in FIG. 1. The entire assembly is shown in FIG. 2. The above-mentioned reaction movement of the actuator provided moves the pressure piece 1 in the direction of the arrow when a steering operation is initiated and presses the ball 2 into its seat in the slide 3 . As a result, the connection from one of the two pressure chambers of a hydraulic motor connected in parallel to the rack in the form of a double-acting working cylinder to the fluid collection tank is interrupted. The slider 3 is moved in the direction of the arrow and continues to move the pin 4 in the direction of the arrow, whereby the ball 5 is lifted out of its seat. As a result, the connection from one of the two pressure chambers of the working cylinder to the hydraulic accumulator is opened and the piston of the working cylinder is subjected to fluid pressure on one side. A very small fluid flow moves through the gap 6 between pin 4 and its guide into the so-called reaction space 7 . This is in turn connected to a pressure relief valve DBV. As long as the fluid pressure set at the pressure limiting valve has not yet been reached, the fluid pressure in the reaction chamber is as high as in the pressure chamber of the working cylinder which is acted upon by the fluid. The pressurization of the end face of the slide thus results in an actuating force on the valve unit which corresponds to the level of the working pressure of the fluid. If the pressure set at the pressure relief valve is reached, the pressure in the reaction chamber no longer increases from here. Despite increasing pressure in the pressure chamber of the working cylinder, the actuating forces of the valve unit do not increase any further. This corresponds to the desired ergonomics of power steering.
Das Nachsaugventil 10 gestattet das widerstandsarme Strömen des Fluids durch die
Ventileinheit vom Sammeltank des Systems zu einem der beiden Druckräume des
Arbeitszylinders, was besonders dann von Interesse ist, wenn Lenkvorgänge
durchgeführt werden, ohne daß die Verbindung zum Speicher geöffnet wird.The suction valve 10 permits the low-resistance flow of the fluid through the valve unit from the collection tank of the system to one of the two pressure chambers of the working cylinder, which is of particular interest when steering operations are carried out without opening the connection to the accumulator.
Fig. 2 zeigt den möglichen Einbau von zwei der beschriebenen Ventileinheiten, deren
Ansteuerung durch eine in Längsachse der Zahnstange 14 bewegliche Lageraufnahme
11 des unteren Zapfens 12 des Ritzels 13 und darüber hinaus die weitere hydraulische
Schaltung. Fig. 2 shows the possible installation of two of the valve units described, their control by a movable in the longitudinal axis of the rack 14 bearing receptacle 11 of the lower pin 12 of the pinion 13 and beyond the further hydraulic circuit.
Durch Einleiten eines Lenkvorgangs wird durch Reaktionskräfte die Lageraufnahme
11 in der Zeichenebene bewegt. Dadurch wird das Druckstück 1 in Fig. 1 in
Pfeilrichtung bewegt, wodurch es in Folge zu den weiter oben beschriebenen
hydraulischen Funktionen der Ventileinheit kommt.By initiating a steering process, the bearing holder 11 is moved in the plane of the drawing by reaction forces. Characterized the pressure piece 1 in Fig. 1 is moved in the direction of the arrow, resulting in the hydraulic functions of the valve unit described above.