DE19700638A1 - Lenkkraftverstärker für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftverstärkung für die Anwendung in dem Lenksystem eines Kraftfahrzeuges.

Zur Verringerung des Kraftaufwandes bei dem über ein Lenkrad auszuführenden Lenkvorgang sind unterschiedliche Lenkkraft­ verstärker entwickelt worden, bei denen eine Zu- und Ablei­ tung von Betriebsöl (Hydrauliköl) in einen bzw. aus einem Stellantrieb erfolgt, der als Lenkhilfe in das Fahrzeug- Lenksystem einbezogen ist.

Die Erstveröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Showa 61-85272 zeigt einen der früher entwickelten Lenk­ kraftverstärker mit einem Stellantrieb, der aus folgenden Bauteilen besteht: einem Regelventil und einem Arbeitszy­ linder, einem Hydraulikkreislauf zwischen einer elektrisch betriebenen Ölpumpe und dem Stellantrieb, einem Speicher in dem Hydraulikkreislauf, einem Druckfühler zum Erfassen des Hydraulikdruckes in dem Hydraulikkreislauf, und einer Steuerung, die das Signal des Druckfühlers empfängt und in Abhängigkeit von dem erhaltenen Signal das Laufen oder Anhalten des Motors steuert.

Wenn bei dem bekannten Lenkkraftverstärker der Druckfühler einen Druckabfall in dem Hydraulikkreislauf erfaßt, wird das Betriebsöl in dem Speicher aufgenommen, so daß infolge der Druckanstiegs-Charakteristik der Hydraulikpumpe beim Anlau­ fen bei einem plötzlichen Lenkvorgang die Gefahr einer unzu­ reichenden Ölmenge vermieden werden kann.

Da jedoch die Pumpe zum Erzeugen des Hydraulikdruckes durch den Motor betrieben wird, verringert sich die Antriebsener­ gie des Fahrzeugmotors nicht nur im Umfang des Wirkungsgra­ des des Pumpenmotors, sondern zusätzlich um den Wirkungsgrad der Wechselstromlichtmaschine, so daß ein hoher Energiever­ lust auftritt. Da ferner der Pumpenmotor durch das Signal des Druckfühlers betrieben wird, der auf elektrischem Weg den Druck in dem Hydraulikkreislauf erfaßt, müssen der Druckfühler und die Steuerung vorhanden sein, so daß der Lenkkraftverstärker insgesamt teuer wird.

Ein anderer, in der Erstveröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Heisei 4-321803 beschriebener Lenkkraftver­ stärker weist die folgenden Bauelemente auf: eine Pumpe mit variabler Kapazität, eine Feder, deren Vorspannung die Abga­ bemenge der kapazitätsveränderlichen Pumpe herabsetzt, einen Regler, dessen Vorspannung die Abgabemenge der kapazitäts­ veränderlichen Pumpe erhöht, einen Hydraulikkreislauf zum Einleiten des Öls von der kapazitätsveränderlichen Pumpe über ein Lade-Regelventil in den Stellantrieb, einen Spei­ cher zum Halten des Restdruckes in dem Hydraulikkreislauf auf einem bestimmten Höchstwert, ein Absperrventil in einer zwischen dem Hydraulikkreislauf und dem Regler eingefügten Druckzufuhrleitung, und einen Ladeschalter zum Öffnen und Schließen des Absperrventils.

Wenn der Stellantrieb nicht in Betrieb ist, ist das Absperr­ ventil geschlossen, um die Öl-Abgabemenge der kapazitätsver­ änderlichen Pumpe auf Null zu bringen, und der Restdruck des Hydraulikkreislaufs wird in den Regler geleitet, der durch den Speicher auf dem bestimmten Wert gehalten wird, um so die Abgabemenge der kapazitätsveränderlichen Pumpe zu er­ höhen.

Da bei diesem bekannten Lenkkraftverstärker die kapazitäts­ veränderliche Pumpe ständig läuft und bei Nichtbetätigung des Stellantriebs die Abgabemenge der kapazitätsveränderli­ chen Pumpe zur Vermeidung von Energieverlusten auf Null ge­ setzt wird, braucht kein Kupplungsmechanismus vorgesehen zu werden, um den Antrieb der Pumpe bei Nichtbetätigung des Stellantriebes zu unterbrechen, so daß Energieverluste ver­ mieden werden und die Vorrichtung insgesamt vereinfacht wird.

Ferner sind bei diesem bekannten Lenkkraftverstärker bei einem abrupten Lenkvorgang sowohl das Absperrventil als auch das Lade-Steuerventil geöffnet, so daß der von dem Speicher auf dem bestimmten Wert gehaltene Druck in dem Hydraulik­ kreislauf schnell in den Regler und den Stellantrieb einge­ leitet wird, wodurch die Abgabemenge des kapazitätsveränder­ lichen Ventils erhöht und die Arbeitsweise des Lenkkraftver­ stärkers verbessert wird.

In dem vorbeschriebenen bekannten Lenkkraftverstärker wird jedoch die Abgabemenge der kapazitätsveränderlichen Pumpe während des Ruhezustandes des Stellantriebes auf Null ge­ setzt. In diesem Zustand verbleibt das Betriebsöl im Inneren der Pumpe und es wird ein Schwebezustand des Betriebsöls aufrechterhalten. Hierdurch und durch eine zusätzliche Wärmeerzeugung eines Pumpenbauteils infolge einer Reibbewe­ gung wird die Temperatur des Betriebsöls erhöht, so daß dieses schneller unbrauchbar werden könnte. Damit ist eine verringerte Lebensdauer des Lenkkraftverstärkers verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen für ein Kraftfahrzeug geeigneten Lenkkraftverstärker zu schaffen, bei dem eine Zirkulation des Betriebsöls in eine Ablaßlei­ tung erfolgt, um einen Temperaturanstieg des Betriebsöls zu verhindern und die Lebensdauer des Lenkkraftverstärkers zu erhöhen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1; die weiteren Ansprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen zum Gegenstand.

Ein erfindungsgemäßer Lenkkraftverstärker für ein mit einem Antrieb ausgestattetes Fahrzeug weist die folgenden Bauele­ mente auf:

• a) einen in den Lenkmechanismus des Fahrzeugs einbezogenen Stellantrieb zur Aufnahme oder Abgabe von Betriebsöl, um eine Hilfskraft zur Unterstützung des von einem Lenkrad ab­ geleiteten Lenkvorgangs zu erhalten,
• b) eine Pumpe, die von dem Antrieb des Fahrzeugs in ständige Drehung versetzt wird,
• c) eine Druckleitung für das Betriebsöl, um das von der Pumpe abgegebene Betriebsöl in den Stellantrieb einzuleiten,
• d) ein in der Mitte der Druckleitung für das Betriebsöl an­ geordnetes Rückschlagventil, das das Betriebsöl von der Pumpe zu dem Stellantrieb fließen läßt, jedoch ein Fließen des Betriebsöls in der umgekehrten Richtung von der Pumpe zu dem Stellantrieb blockiert,
• e) einen in Strömungsrichtung hinter dem Rückschlagventil angeordneten, mit einem Teil der Druckleitung für das Be­ triebsöl verbundenen Speicher, um den Druck in der Drucklei­ tung für das Betriebsöl unter einem vorbestimmten Wert zu halten,
• f) einen in Strömungsrichtung vor dem Rückschlagventil an­ geordneten Regler, um den Strom einer Menge des in die Druckleitung abgegebenen Betriebsöls in eine Auslaßleitung zu regulieren, wenn der Druck in der Druckleitung für das Betriebsöl den vorbestimmten Druckwert erreicht, und
• g) eine regulierte Druckleitung für das Betriebsöl, um den Betriebsöldruck an einer Stelle der Druckleitung für das Betriebsöl in Strömungsrichtung hinter dem Rückschlagventil in den Regler einzuleiten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungs­ beispiele in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Hydraulikschaltbild einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkkraftverstärkers,

Fig. 2 ein schematisches Hydraulikschaltbild einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkkraftverstärkers.

In der nachfolgenden Erläuterung wird zur Erleichterung des Verständnisses auf die Zeichnung Bezug genommen.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsge­ mäßen Lenkkraftverstärkers.

Ein Stellantrieb 1 des Lenkkraftverstärkers weist ein Regu­ lierventil 2 des zentral verschließenden Typs und einen Arbeitszylinder 3 auf.

Das Regulierventil 2 hat normalerweise geschlossene Ventile 2a, die in einer Druckleitung für Betriebsöl (hydraulischer Schaltkreis) liegen, und normalerweise offene Ventile 2b, die in einer Auslaßleitung liegen, wie noch näher erläutert wird.

Eine Pumpe 4 mit gleichbleibender Leistung wird von dem Verbrennungsmotor als Antriebsquelle ständig angetrieben.

Eine Hydraulik-Druckleitung 7 dient zum Einleiten des von der Pumpe 4 abgegebenen Betriebsöls in den Stellantrieb 1. Ein Rückschlagventil 8 ermöglicht eine Zirkulation des Be­ triebsöls von der Pumpe 4 zu dem Stellantrieb 1 und sperrt eine Strömung in entgegengesetzter Richtung.

An einer Stelle in Strömungsrichtung hinter dem Rückschlag­ ventil 8 ist mit der Betriebsölleitung 7 ein Speicher 9 ver­ bunden, der den Druck in der Betriebsölleitung 7 auf einem vorbestimmten Wert hält.

Ein Regler 10 dient zum Regeln der Einströmmenge (Zirkula­ tionsmenge) des in eine Auslaßleitung 11 abgegebenen Be­ triebsöls und des in der Hydraulikleitung 7 in Strömungs­ richtung vor dem Rückschlagventil 8 abgegebenen Betriebsöls.

Der Regler 10 weist einen Regelkolben 13 auf, dessen eines Ende mit einer Regelfeder 12 verbunden ist und an dessen anderem Ende eine Regelölkammer 14 ausgebildet ist.

Das Betriebsöl in der Hydraulikleitung 7 in Strömungsrich­ tung hinter dem Rückschlagventil 8 wird durch eine hydrau­ lische Regelleitung 15 in die Regelölkammer 14 eingeleitet. Der Regelkolben 13 des Reglers 10 ist damit in Abhängigkeit von der Kraft der Regelfeder 12 und dem in die Regelölkammer 14 eingeleiteten Druck des Betriebsöls bewegbar.

Der Regelkolben 13 des Reglers 10 ist mit einer Nut 19 ver­ sehen, die den Kolbenkörper 18 etwa in seiner axialen Mitte in eine rechte und eine linke Seite unterteilt. In die Nut 19 münden eine Abzweigleitung 20 und die Auslaßleitung 11. Die Abzweigleitung 20 führt das Betriebsöl zu, das sich in Strömungsrichtung vor dem Rückschlagventil 8 in der Hydrau­ likleitung 7 befindet.

In die Mitte der hydraulischen Regelleitung 15 ist eine Blende 21 eingesetzt. Über die hydraulische Regelleitung 15 kann eine Druckänderung des in den Regler 10 eingeleiteten Betriebsöls gedämpft werden. Ferner sind noch eine Einlaß­ leitung 22 zum Ansaugen des Betriebsöls in die Pumpe 4 und ein Vorratsbehälter 23 vorgesehen.

Bei dieser ersten Ausführungsform erhält die Pumpe 4 mit gleichbleibender Kapazität einen ständigen Drehantrieb von dem Verbrennungsmotor 6 als Antrieb.

Die Pumpe 4 saugt das Betriebsöl aus dem Vorratsbehälter (Öltank) 23 über die Einlaßleitung 22 an und gibt es an die Hydraulikleitung 7 ab. Das in die Hydraulikleitung 7 einge­ leitete Betriebsöl wird über das Rückschlagventil 8 in den Stellantrieb 1 eingeführt. In dem Stellantrieb 1 dient es zur Erzeugung einer ausreichenden Hilfskraft, die von dem Stellantrieb 1 bei dessen Betätigung für eine Lenkkraftver­ stärkung benötigt wird. Das Regulierventil 2 des Stellan­ triebs 1 besitzt hierfür die beiden normalerweise geschlos­ senen Ventile 2a an der Zuleitungsseite der Hydraulikleitung 7 und die beiden normalerweise offenen Ventils 2b an der Auslaßseite der Auslaßleitung 11. Das Regulierventil 2 wird von einer (nicht dargestellten) Steuerung angesteuert, die selektiv den Arbeitszylinder 3 und damit den Stellantrieb 1 betätigt. Das in den Stellantrieb 1 eingeleitete Betriebsöl wird somit zum Erzeugen einer angepaßten Hilfslenkkraft ver­ braucht.

Wenn das Betriebsöl von der Pumpe 4 mit gleichbleibender Kapazität abgegeben wird, wird die Hilfslenkkraft unnötig. Wird der Stellantrieb 1 vom aktiven Zustand in den nicht­ aktiven Zustand überführt, so wird die in dem Stellantrieb 1 verbrauchte Menge an Betriebsöl fortlaufend geringer und letztlich Null. Ein großer Teil des von der Pumpe 4 abgege­ benen Betriebsöls wird von dem Speicher 9 hinter dem Rück­ schlagventil 8 und von einem Teil der Hydraulikleitung 7 in Strömungsrichtung hinter dem Rückschlagventil 8 aufgenommen. Der Speicher 9 speichert somit das Betriebsöl und hält den Druck in der Hydraulikleitung 7 für das Betriebsöl in Strö­ mungsrichtung hinter dem Rückschlagventil 8 während der Nichtbetätigung des Stellantriebs 1 auf einem vorbestimmten Wert.

Der von dem Speicher 9 gehaltene vorbestimmte Druck kann da­ bei durch die Kraft der mit dem Regelkolben 13 verbundenen Regelfeder 12 in dem Regler 10 festgelegt werden.

Das Betriebsöl in der Hydraulikleitung 7 in Strömungsrich­ tung hinter dem Rückschlagventil 8 wird über die hydrauli­ sche Regelleitung 15 in die Regelkammer 14 des Reglers 10 eingeleitet. Bei einem Anstieg des Betriebsöldruckes wird die Auslaßmenge des von der Pumpe 4 abgegebenen Betriebsöls durch den Regler 10 erhöht. Das besagt, daß die in dem Reg­ ler 10 eingestellte Vorspannkraft entsprechend dem Druck des Betriebsöls in dem Teil der Hydraulikleitung 7 in Strömungs­ richtung hinter dem Rückschlagventil 8 bestimmt wird. Wenn der Druck des Betriebsöls ansteigt, wird die Auslaßmenge er­ höht, so daß die von der Pumpe 4 in den Stellantrieb 1 ein­ geleitete Betriebsölmenge allmählich abnimmt. Dabei bewirkt im einzelnen der Anstieg des hydraulischen Druckes in der Regelkammer 14 des Reglers 10 eine Bewegung des Regelkolbens 13 gegen die Kraft der Regelfeder 12, so daß die Abzweiglei­ tung 20 über die Nut 19 des Regelkolbens 13 mit der Auslaß­ leitung 11 verbunden wird. Infolgedessen zirkuliert das von der Pumpe 4 abgegebene Betriebsöl teilweise oder vollständig von der Hydraulikleitung 7 in Strömungsrichtung vor dem Rückschlagventil 8 über die Abzweigleitung 20 in die Auslaß­ leitung 11.

Wenn das Betriebsöl in der Hydraulikleitung 7 über die hydraulische Regelleitung 15 in den Regler 10 eingeleitet wird, bewirkt die in der hydraulischen Regelleitung 15 an­ geordnete Blende 21 ein Abschwächen von Druckschwankungen in dem Betriebsöl.

Erreicht der aus der Hydraulik-Druckleitung 7 in den Regler 10, d. h. in dessen Regelkammer 14 eingeleitete Druck einen vorbestimmten Höchstwert, so wird der Regelkolben 13 des Reglers 10 in die in Fig. 1 am weitesten links befindliche Stellung bewegt, so daß die Abzweigleitung 20 mit der Aus­ laßleitung 11 mit einen maximalen Öffnungsquerschnitt über die Nut 19 des Regelkolbens 13 verbunden ist.

Auf diese Weise wird die Gesamtmenge des in die Hydraulik­ leitung 7 abgegebenen Betriebsöls in Strömungsrichtung vor dem Rückschlagventil 8 im Kreislauf in die Auslaßleitung 11 geführt. Dies besagt, daß das von der Pumpe 4 abgegebene Betriebsöl von der Abzweigleitung 20 sofort über die Nut 19 des Regelkolbens 13 in die Auslaßleitung 11 zurückgeführt wird, ohne daß ein nennenswerter Leitungswiderstand in Strö­ mungsrichtung vor dem Rückschlagventil 8 wirksam wird.

Das Betriebsöl wird somit ohne ein Verbleiben in der Pumpe 4 mit gleichbleibender Kapazität von der Einlaßleitung 22 in die Auslaßleitung 11 geführt, so daß in vorteilhafter Weise ein Temperaturanstieg des Betriebsöls vermieden werden kann.

Obwohl die Pumpe 4 von dem Fahrzeugmotor 6 als Antriebsquel­ le ständig gedreht wird, wird dabei das abgegebene Betriebs­ öl unmittelbar in die Auslaßleitung 11 zurückgeführt. Die Leistung der Pumpe ist deshalb niedrig, so daß die Lei­ stungsaufnahme der Pumpe 4 gering ist und Leistungsverluste vermieden werden.

Die Gesamtmenge des von der Pumpe 4 abgegebenen Betriebsöls wird im Kreislauf über den Regler 10 von der Abzweigleitung 20 in die Auslaßleitung 11 gefördert. Obwohl dabei das von der Pumpe 4 kommende Betriebsöl nicht in den Teil der Hy­ draulikleitung 7 eingeleitet wird, der sich in Strömungs­ richtung vor dem Rückschlagventil 8 befindet, ist die Ver­ bindung zwischen dem Teil der Hydraulikleitung 7 in Strö­ mungsrichtung hinter dem Rückschlagventil 8 und dem Teil vor dem Rückschlagventil 8 unterbrochen, so daß auf das in der Hydraulikleitung 7 hinter dem Rückschlagventil 8 befindliche Betriebsöl durch den Speicher 9 ein Druck aufgebracht wird, der auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.

Auf diese Weise wird bei einer plötzlichen Lenkbewegung das Betriebsöl, das sich in Strömungsrichtung hinter dem Rück­ schlagventil 8 befindet und von dem Speicher 9 angesammelt ist, schnell dem Stellantrieb 1 zugeführt, so daß eine gleichmäßige Lenkunterstützung erzielt werden kann.

Wenn der Stellantrieb 1 betätigt wird, so daß die in dem Speicher 9 gespeicherte Energie verbraucht wird und der Druck in der Hydraulikleitung 7 in Strömungsrichtung hinter dem Rückschlagventil 8 nachläßt, verringert sich der Druck in der Regelkammer 14 des Reglers 10, in die das Betriebsöl aus der Hydraulikleitung 7 eingeleitet worden ist. Der Reg­ ler 10 verringert allmählich die aus der Hydraulikleitung 7 in die Auslaßleitung 11 strömende Betriebsölmenge und bringt diese schließlich auf Null. Wenn im einzelnen der Druck in der Regelkammer 14 des Reglers 10 nachläßt, wird der Regel­ kolben 13 durch die Regelfeder 12 in die Regelkammer 14 be­ wegt, so daß die Verbindung zwischen der Abzweigleitung 20 und der Auslaßleitung 11 über die Nut 19 des Regelkolbens 13 unterbrochen wird. Damit wird die Zirkulation des Betriebs­ öls von der Hydraulikleitung 7 in die Auslaßleitung 11 unterbunden.

Das von der Pumpe 4 mit gleichbleibender Kapazität abgegebe­ ne Betriebsöl wird dabei dem Stellantrieb 1 und dem Speicher 9 zugeführt, um die Lenkkraftverstärkung in der erforderli­ chen Weise zu bewirken.

Die bei der ersten Ausführungsform eingesetzte Pumpe 4 mit gleichbleibender, d. h. fest eingestellter Kapazität bzw. Förderleistung weist einen einfachen Aufbau auf, wobei die dem Stellantrieb 1 zugeführte Menge an Betriebsöl variiert werden kann und ein Lenkkraftverstärker mit niedrigen Her­ stellungskosten erhalten wird.

Da ferner im nichtaktiven Zustand des Stellantriebs 1 das von der Pumpe 4 abgegebene Betriebsöl unmittelbar von der Hydraulikleitung 7 für das Betriebsöl in Strömungsrichtung vor dem Rückschlagventil 8 in die Auslaßleitung 11 geführt wird, ohne den Stellantrieb 1 zu passieren, erfolgt ein Kreislauf des Betriebsöls. Damit kann ein Temperaturanstieg in dem Betriebsöl verhindert und die Lebensdauer des Lenk­ kraftverstärkers erhöht werden.

Wenn keine zusätzliche Lenkkraft benötigt wird, wird die Gesamtmenge des von der Pumpe 4 abgegebenen Betriebsöls im Kreislauf unmittelbar von dem in Strömungsrichtung vor dem Rückschlagventil 8 befindlichen Teil der Hydraulikleitung 7 ohne Passieren des Stellantriebs 1 durch den Regler 10 in die Auslaßleitung 11 geführt. Da dabei nahezu kein Strö­ mungswiderstand auftritt, ist die von der Pumpe 4 aufgenom­ mene Antriebsleistung gering. Man erhält damit einen Lenk­ kraftverstärker, der in vorteilhafter Weise keinen Lei­ stungsverlust aufweist.

Darüber hinaus braucht kein Kupplungsmechanismus vorgesehen zu werden, um den Antrieb der Pumpe während der Nichtbetäti­ gung des Stellantriebs 1 zu unterbrechen. Zusammen mit dem Druck in der Hydraulikleitung 7 und in dem Stellantrieb 1 wird die Auslaßmenge durch den Regler 10 gesteuert, um die dem Stellantrieb 1 zugeführte Betriebsölmenge laufend anzu­ passen. Es ist kein Absperrventil erforderlich, um die Abga­ bemenge der Pumpe 4 mit gleichbleibender Kapazität zu regu­ lieren. Damit kann der Lenkkraftverstärker insgesamt verein­ facht werden.

Zweite Ausführungsform

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Lenkkraftverstärkers dargestellt.

Die Bezugsziffer 4 in Fig. 2 bezeichnet eine Pumpe mit ver­ änderlicher Kapazität bzw. Förderleistung und mit einem von der Pumpe 4 der ersten Ausführungsform mit gleichbleibender Kapazität abweichenden Aufbau.

Der spezifische Aufbau der Pumpe 4 mit veränderlicher Kapa­ zität ist in der US-Patentanmeldung Serial Nr. 08/365148 offenbart, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird.

Die Pumpe 4 mit veränderlicher Kapazität ist mit einem Stellglied 5 zum Verändern der Abgabemenge versehen und kann ständig von dem Fahrzeugmotor 6 als Antriebsquelle gedreht werden.

Eine Regelfeder 10 dient dazu, das Stellglied 5 in der Rich­ tung vorzuspannen, in der die Abgabemenge der Pumpe 4 größer wird.

Der Regler 11 ist ein Steueraggregat, um das Stellglied 5 in der Richtung vorzuspannen, in der die Abgabemenge der Pumpe 4 kleiner wird. Der Regler 11 enthält einen mit dem Stell­ glied 5 gekoppelten Regelkolben 12 sowie eine erste und eine zweite Ölregelkammer 13, 14, die an den beiden Enden des Regelkolbens 12 ausgebildet sind.

Das Betriebsöl in dem Teil der Hydraulikleitung 7 in Strö­ mungsrichtung hinter dem Rückschlagventil 8 wird in die erste Ölregelkammer 13 des Reglers 11 eingeleitet, und die zweite Ölregelkammer 14 ist mit der Auslaßleitung 16 verbun­ den. Der Regler 11 kann auf diese Weise eine Vorspannkraft entsprechend dem Druck des über die Öldruck-Regelleitung 15 eingeleiteten Betriebsöls ausüben. In der zweiten Ölregel­ kammer 14 ist eine Auslaßregelfeder 17 angeordnet, deren Kraft in derselben Richtung wirkt wie die der Regelfeder 10 und die damit den Regelkolben 12 in Richtung zu der ersten Ölregelkammer 13 hin vorspannt.

Der weitere Aufbau ist bei der zweiten Ausführungsform der­ selbe wie bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1. Des­ gleichen ist auch die Betriebsweise im Prinzip dieselbe wie bei der ersten Ausführungsform, jedoch werden die hiervon abweichenden Einzelheiten nachfolgend beschrieben.

Der von dem Speicher 9 gehaltene Druck wird von der das Stellglied 5 vorspannenden Regelfeder 10 der Pumpe 4 und der von der Auslaßregelfeder 17 ausgeübten Federkraft bestimmt.

Das Betriebsöl in dem in Strömungsrichtung hinter dem Rück­ schlagventil 8 befindlichen Teil der Hydraulikleitung 7 wird über die Öldruck-Regelleitung 15 in die erste Ölregelkammer 13 des Reglers 11 geführt. Der Regelkolben 12 des Reglers 11 spannt das Stellglied 5 gegen die Kraft der Regelfeder 10 in eine Richtung vor, in der die Abgabemenge der Pumpe 4 klei­ ner wird. Die auf den Regler 11 wirkende Vorspannkraft ent­ spricht dem Druck des Betriebsöls in dem in Strömungsrich­ tung hinter dem Rückschlagventil 8 befindlichen Teil der Hydraulikleitung 7. Bei einem Ansteigen des Druckes in dem Betriebsöl wird die Abgabemenge der Pumpe 4 allmählich ver­ ringert.

Wenn der in die erste Ölregelkammer 13 des Reglers 11 einge­ leitete Druck des Betriebsöls in der Hydraulikleitung 7 einen vorgegebenen Höchstwert erreicht, wird der Regelkolben 12 des Reglers 11 gegen die Kraft der Regelfeder 10 und der Auslaßregelfeder 17 in Richtung zu der zweiten Ölregelkammer 14 bewegt, wodurch das in die Hydraulikleitung 7 vor dem Rückschlagventil 8 eingeleitete Betriebsöl im Kreislauf in die Auslaßleitung 16 geführt wird.

Dies besagt, daß dann, wenn der Druck in der ersten Ölregel­ kammer 13 des Reglers 11 den Maximaldruck erreicht, der Regelkolben 12 gegen die Kraft der Regelfeder 10 und der Auslaßregelfeder 17 in Richtung zu der zweiten Ölregelkammer 14 bewegt wird, so daß über die Nut 19 des Regelkolbens 12 eine Verbindung zwischen der Abzweigleitung 20 und der Aus­ laßleitung 16 hergestellt wird. In diesem Zustand wird somit die Abgabemenge der Pumpe 4 durch den Regler 11 auf die kleinste Menge geregelt. Das abgegebene Betriebsöl wird in Strömungsrichtung vor dem Rückschlagventil 8 unmittelbar nach der Abgabe von der Abzweigleitung 20 über die Nut 19 des Regelkolbens 12 in die Auslaßleitung 16 abgeleitet.

Somit wird auch die geringe Menge von Betriebsöl von der Einlaßleitung 22 in die Auslaßleitung 16 geführt, so daß ein Temperaturanstieg des Betriebsöls vermieden wird. Da die Pumpe 4 mit veränderlicher Kapazität durch den Verbrennungs­ motor 6 als Antriebsquelle ständig gedreht wird, wird eine geringe Ölmenge gefördert, so daß die Arbeitsleistung der Pumpe gering ist. Die Leistungsaufnahme der Pumpe 4 wird dadurch verringert, so daß ein Leistungsverlust vermieden wird.

Von der Pumpe 4 mit veränderlicher Kapazität wird dabei die kleinste Menge an Betriebsöl gefördert. In dem Betriebs­ zustand, in dem das Betriebsöl aus der Abzweigleitung 20 über den Regler 11 in die Auslaßleitung 16 zirkuliert, ge­ langt das von der Pumpe 4 geförderte Betriebsöl nicht in den Teil der Hydraulikleitung 7, der in Strömungsrichtung hinter dem Rückschlagventil 8 liegt. Der Teil der Hydraulikleitung 7, der hinter dem Rückschlagventil 8 liegt und mit dem aus­ gangsseitigen Teil des Rückschlagventils 8 verbunden ist, ist durch das Rückschlagventil 8 unterbrochen. Auf diesen Teil wirkt der Druck des Speichers 9, so daß der Druck auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird. Auf diese Weise wird bei einer plötzlichen Lenkbewegung das Betriebsöl, das sich in Strömungsrichtung hinter dem Rückschlagventil 8 befindet und von dem Speicher 9 angesammelt ist, schnell dem Stellan­ trieb 1 zugeführt, so daß eine gleichmäßige Lenkunterstüt­ zung erzielt werden kann.

Wenn die in dem Speicher 9 gespeicherte Energie von dem Stellantrieb 1 verbraucht worden ist und der Druck des Be­ triebsöls in dem Teil der Hydraulikleitung 7 hinter dem Rückschlagventil 8 sich verringert, verringert sich auch der Druck in der ersten Ölregelkammer 13 des Reglers 11, in die das Betriebsöl aus der Hydraulikleitung 7 eingeleitet worden ist, so daß die Vorspannkraft des Reglers 11 dementsprechend allmählich nachläßt. Damit überwiegt die Federkraft der Re­ gelfeder 10, so daß das Stellglied 5 in der Richtung bewegt wird, in der die Abgabemenge der Pumpe 4 unter der Vorspann­ kraft der Regelfeder 10 zunimmt, womit die von der Pumpe 4 abgegebene Menge ansteigt. Gleichzeitig überwiegt in dem Regler 11 die Vorspannkraft der Regelfeder 10, so daß der Regler 11 entsprechend der Kraft der Regelfeder 10 vorge­ spannt wird und dabei einen Übergang des Betriebsöls aus der Hydraulikleitung 7 in die Auslaßleitung 16 unterbindet.

Wenn nämlich der Druck in der ersten Ölregelkammer 13 des Reglers 11 nachläßt, wird der Regelkolben 12 durch die Kraft der Regelfeder 10 und der Auslaßregelfeder 17 in Richtung zu der ersten Ölregelkammer 13 bewegt. Dadurch wird die Verbin­ dung zwischen der Abzweigleitung 20 und der Auslaßleitung 16 über die Nut 19 des Regelkolbens 12 unterbrochen und der Strom des Betriebsöls von der Hydraulikleitung 7 in die Aus­ laßleitung 16 blockiert. Das von der Pumpe 4 abgegebene Be­ triebsöl wird dem Stellantrieb 1 und dem Speicher 9 zugelei­ tet, um in geeigneter Weise für die Lenkhilfe zu Verfügung zu stehen.

Solange der Stellantrieb 1 nicht arbeitet, wird somit nur wenig Betriebsöl von der Pumpe 4 abgegeben. Diese Ölmenge wird von dem Regler 11 vor dem Rückschlagventil 8 unmittel­ bar von der Hydraulikleitung 7 in die Auslaßleitung 16 ge­ führt, so daß eine Zirkulation des Betriebsöls erfolgt.

Auf diese Weise kann ein Temperaturanstieg des Betriebsöls verhindert und eine verlängerte Lebensdauer der gesamten Einrichtung erreicht werden.

Es wird kein Kupplungsmechanismus benötigt, der im Ruhezu­ stand des Stellantriebs 1 den Antrieb der Pumpe unterbricht. Das Stellglied 5 der Pumpe 4 mit einstellbarer Kapazität wird in Abhängigkeit von dem Druck des Betriebsöls in der zu dem Stellantrieb 1 führenden Hydraulikleitung 7 betätigt, um die Abgabemenge des Betriebsöls laufend zu ändern. Infolge­ dessen wird kein Absperrventil benötigt, um das Stellglied 5 zu betätigen, und der Lenkkraftverstärker wird insgesamt vereinfacht.

Des weiteren ist die von der Pumpe 4 aufgenommene Antriebs­ kraft von der Abgabemenge abhängig, indem das Stellglied 5 so betätigt wird, daß die Abgabemenge der Pumpe 4 niedrig ist, wenn keine Hilfslenkkraft benötigt wird. Wenn anderer­ seits eine Hilfslenkkraft erforderlich ist, wird das Stell­ glied 5 in Abhängigkeit von der Hilfslenkkraft so gesteuert, daß die Abgabemenge entsprechend der von dem Stellantrieb 1 abgegebenen Hilfslenkkraft fortlaufend erhöht oder verrin­ gert werden kann. Die Antriebsleistung für die Pumpe 4 wird in dem erforderlichen Umfang aufgenommen. Auf diese Weise wird ein unnötiger Energieverbrauch der Pumpe 4 vermieden und einem Energieverlust vorgebeugt.

Da außerdem das Stellglied 5 durch die der Lenkkraft zuge­ hörige Betriebskraft betätigt wird, kann die Fördercharak­ teristik der kapazitätsveränderlichen Pumpe 4 leicht anspre­ chend verändert werden, so daß mit dem Lenkkraftverstärker in der vorbeschriebenen zweiten Ausführungsform eine beson­ ders feinfühlige Lenkkraftverstärkung erzielt wird.

Die Pumpe 4 mit veränderlicher Kapazität enthält einen Rotor mit mehreren Gleitteilen, die etwa radial von dem Rotor vor­ ragen, sowie einen Nockenring, der gegenüber dem Rotor ex­ zentrisch angeordnet ist und diesen drehbar aufnimmt, wobei der Nockenring das Stellglied 5 bildet.

Die Gleitteile können als Plungerkolben oder auch als Schaufeln bzw. Flügel ausgebildet sein.

Zusammengefaßt ist in einem Lenkkraftverstärker für ein mit einem Antrieb ausgestattetes Fahrzeug ein Stellantrieb 1 in den Lenkmechanismus des Fahrzeugs zur Aufnahme oder Abgabe von Betriebsöl einbezogen, um eine Hilfskraft für einen von einem Lenkrad abgeleiteten Lenkvorgang zu erlangen, eine Pumpe 4 ist vorgesehen, die von dem Antrieb 6 des Fahrzeugs in ständige Drehung versetzt wird, eine Druckleitung 7 für das Betriebsöl dient dazu, das von der Pumpe 4 abgegebene Betriebsöl in den Stellantrieb 1 einzuleiten, in der Mitte der Druckleitung 7 für das Betriebsöl ist ein Rückschlagven­ til 8 angeordnet, das das Betriebsöl von der Pumpe zu dem Stellantrieb 1 fließen läßt, jedoch ein Fließen des Be­ triebsöls in der umgekehrten Richtung von der Pumpe zu dem Stellantrieb blockiert, in Strömungsrichtung vor dem Rück­ schlagventil 8 ist ein mit einem Teil der Druckleitung für das Betriebsöl verbundener Speicher 9 angeordnet, um den Druck in der Druckleitung 7 für das Betriebsöl unter einem vorbestimmten Wert zu halten, in Strömungsrichtung vor dem Rückschlagventil 8 ist ein Regler 10 angeordnet, um den Strom einer Menge des in die Druckleitung 7 abgegebenen Be­ triebsöls in eine Auslaßleitung 11 zu regulieren, wenn der
Druck in der Druckleitung 7 für das Betriebsöl den vorbe­ stimmten Druckwert erreicht, und eine Öldruck-Regelleitung 15 für das Betriebsöl dient dazu, den Betriebsöldruck an einer Stelle der Druckleitung 7 für das Betriebsöl in Strö­ mungsrichtung hinter dem Rückschlagventil 8 in den Regler 10 einzuleiten.

Im Rahmen der Erfindung sind weitere Abwandlungen möglich.

Claims (12)

1. Lenkkraftverstärker für ein mit einem Antrieb ausgestat­ tetes Fahrzeug, gekennzeichnet durch:

• a) einen in den Lenkmechanismus des Fahrzeugs einbezogenen Stellantrieb (1) zur Aufnahme oder Abgabe von Betriebsöl, um eine Kraft zur Unterstützung eines von einem Lenkrad abge­ leiteten Lenkvorgangs zu erhalten,
• b) eine Pumpe (4), die von dem Antrieb (6) des Fahrzeugs in ständige Drehung versetzt wird,
• c) eine Druckleitung (7) für das Betriebsöl, um das von der Pumpe (4) abgegebene Betriebsöl in den Stellantrieb (1) ein­ zuleiten,
• d) ein in der Mitte der Druckleitung (7) für das Betriebsöl angeordnetes Rückschlagventil (8), das das Betriebsöl von der Pumpe zu dem Stellantrieb (1) fließen läßt, jedoch ein Fließen des Betriebsöls in der umgekehrten Richtung von der Pumpe zu dem Stellantrieb blockiert,
• e) einen in Strömungsrichtung hinter dem Rückschlagventil (8) angeordneten, mit einem Teil der Druckleitung für das Betriebsöl verbundenen Speicher (9), um den Druck in der Druckleitung (7) für das Betriebsöl unter einem vorbestimm­ ten Wert zu halten,
• f) einen in Strömungsrichtung vor dem Rückschlagventil (8) angeordneten Regler (10), um den Strom einer Menge des in die Druckleitung (7) abgegebenen Betriebsöls in eine Aus­ laßleitung (11) zu regulieren, wenn der Druck in der Druck­ leitung (7) für das Betriebsöl den vorbestimmten Druckwert erreicht, und
• g) eine Öldruck-Regelleitung (15) für das Betriebsöl, um den Betriebsöldruck an einer Stelle der Druckleitung (7) für das Betriebsöl in Strömungsrichtung hinter dem Rückschlagventil (8) in den Regler (10) einzuleiten.

2. Lenkkraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pumpe (4) eine gleichbleibende, fest einge­ stellte Kapazität bzw. Fördermenge aufweist.

3. Lenkkraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Öldruck-Regelleitung (15) eine Blende (21) einer vorgegebenen Drosselung angeordnet ist.

4. Lenkkraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (10) einen Regelkol­ ben (13) mit einer an seinem einen Ende angebrachten Regel­ feder (12) aufweist, ferner eine etwa in der axialen Mitte des Regelkolbens (13) ausgebildete Nut (19), die den Kolben­ körper (18) axial unterteilt, wobei der Regler (10) eine in die Nut (19) führende Abzweigleitung (20), die das Betriebs­ öl aus dem in Strömungsrichtung vor dem Rückschlagventil (8) liegenden Teil der Betriebsölleitung (7) zuführt, und die Auslaßleitung (11) verschließt, und wobei der Regler (10) die Zuflußmenge des von der Betriebsölleitung (7) kommenden Betriebsöls in die Auslaßleitung (11) regelt, indem die Öl­ druck-Regelleitung (15) mit der Ölregelkammer (14) verbunden und der Regelkolben (13) entsprechend dem in die Ölregelkam­ mer (14) eingeleiteten hydraulischen Druck bewegt wird.

5. Lenkkraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Pumpe 4 eine variable Kapazität bzw. Fördermenge hat und ein Stellglied (5) zum Verändern der Kapazität bzw. Fördermenge aufweist.

6. Lenkkraftverstärker nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Regelfeder (10, Fig. 2), die das Stellglied (5) in der Richtung vorspannt, in der die Abgabemenge der kapa­ zitätsveränderlichen Pumpe (4) größer wird.

7. Lenkkraftverstärker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Öldruck-Regelleitung (15) eine Blende (21) mit einer vorgegebenen Drosselung angeordnet ist.

8. Lenkkraftverstärker nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (11, Fig. 2) einen mit dem Stellglied (5) gekoppelten Regelkolben (12) auf­ weist, sowie eine erste und eine zweite Ölregelkammer (13, 14) an den gegenüberliegenden Enden des Regelkolbens, wobei die Öldruck-Regelleitung (15) mit der ersten Ölregelkammer (13) verbunden ist.

9. Lenkkraftverstärker nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Regelfeder (17) in der zweiten Ölregelkam­ mer (14) des Reglers (11) liegt und den Regelkolben (12) in Richtung zu der ersten Ölregelkammer (13) hin vorspannt.

10. Lenkkraftverstärker nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitätsveränderliche Pumpe (4) einen Rotor mit mehreren, in etwa radialer Rich­ tung vor- und zurückziehbaren Gleitteilen aufweist, sowie einen gegenüber dem Rotor exzentrisch angeordneten Nocken­ ring, der als Stellglied (5) die Abgabemenge verändert.

11. Lenkkraftverstärker nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gleitteile als Plungerkolben ausgebildet sind.

12. Lenkkraftverstärker nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gleitteile als Schaufeln oder Flügel aus­ gebildet sind.