DE19961017C2 - Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium, insbesondere für Lenkungen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 nä­ her definierten Art.

Vorrichtungen zum Steuern von Druckmedien sind für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle aus dem Stand der Tech­ nik bekannt. Besonders bei hydraulischen Lenkungen, bei denen eine Pumpe aus einem Vorratsbehälter Druckmedium an­ saugt und über ein Steuerventil an einen Stellmotor weiter­ leitet, wird das Druckmedium für verschiedene Aufgaben ver­ wendet.

So wird mit dem Druckmedium nicht nur der Stellmotor betä­ tigt, sondern das Druckmedium wird zur Steuerung weiterer Eigenschaften der Lenkung verwendet. Hydraulische Lenkungen für höhere Komfortansprüche werden meist so definiert, daß sie geschwindigkeitsabhängig die Servounterstützung variie­ ren können. Bei hohen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges wird die Lenkung schwergängig, um dem Fahrer einen Eindruck von den auftretenden Kräften zu übermitteln. Im Stadtver­ kehr und beim Rangieren wird jedoch eine große Unterstüt­ zung zur Reduzierung der aufzubringenden Kräfte verlangt. Diese Eigenschaften erfordern aber einen hohen konstrukti­ ven Aufwand und bringen zum Teil erhebliche energetische Verluste mit sich. Bei den heutigen Kraftfahrzeugen wird immer mehr Wert auf Komfort und ein niedriges Geräuschni­ veau gelegt. Dabei übernimmt auch die Lenkung immer mehr zusätzliche Aufgaben, sei es zur Komfortsteigerung oder zur Geräuschreduzierung.

In der DE 197 35 757 A1 ist eine Vorrichtung zum Steuern der Fördermenge einer hydraulischen Hilfskraftlenkung beschrieben, bei der die Wirkungsgradverluste dadurch minimiert werden, daß der Förderstrom der Pumpe teilweise nicht über das Lenkventil, sondern direkt abhängig von der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Lenkhandrades gesteuert wird. Bei Geradeausfahrt wird somit ein Teil des Förderstromes der Pumpe direkt über den Rücklauf zurück in den Tank geleitet.

Die in der DE 197 35 757 A1 beschrieben Vorrichtung dient somit zu einer Wirkungsgradverbesserung durch parametergesteuerte Einflußnahme auf das Druckmedium. Nachteilig wirkt sich bei dieser Anordnung jedoch die Tatsache aus, daß von außen auf das Fahrzeug einwirkende Störgrößen, wie z. B. Unwuchten der Reifen oder Stöße von der Fahrbahn, direkt über die Lenkung und das Lenkhandrad an den Fahrer weitergegeben werden. Dies führt zu einer Unsicherheit des Fahrers und zu starken Komforteinbußen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium darzustellen, die die vorhandenen von außen auf den Servomotor einwirkenden Störgrößen bzw. Störeinflüsse so dämpft, daß sie der Fahrer nicht mehr wahrnehmen kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisende, gattungsgemäße Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium gelöst.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist aber nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein regelbares Ventil, das mit mindestens einem Dämpfungsventil zusammen­ wirkt, zwischen einem Lenkventil und einem hydraulischen Stellmotor so zu integrieren, daß eine parameterabhängige Dämpfung dargestellt werden kann. Dieses regelbare Ventil kann mechanisch, elektrisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden. Bei geschwindigkeitsab­ hängigen Lenkungen, die bereits über ein Magnetventil ver­ fügen, läßt sich die zusätzliche Dämpfungsfunktion leicht integrieren. Aber auch für andere Lenkungstypen lassen sich die Dämpfungseigenschaften darstellen. Abhängig von den Ansprüchen an den jeweiligen Einsatz kann das Ventil so einfach ausgeführt sein, daß man zwischen vorhandener Dämp­ fung und keiner Dämpfung wählen kann, oder man verwendet ein Ventil, das stufenlos die Dämpfung variieren kann. Die­ se stufenlose Dämpfung kann beispielsweise mit Hilfe von Steuerkanten in dem regelbaren Ventil dargestellt werden. In einer Variante ist das Dämpfungsventil direkt in dem regelbaren Ventil integriert. Über einen Bypass, der in der Vorrichtung integriert ist, kann die Dämpfung umgangen wer­ den. Weiterhin ist es möglich, ein Rückschlagventil in dem Dämpfungsventil zu integrieren.

Nachfolgend sind anhand der Figuren verschiedene Aus­ führungsbeispiele der vorliegenden Erfindung prinzipgemäß beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrich­ tung zum Steuern von Druckmedium, insbeson­ dere für Lenkungen von Kraftfahrzeugen;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemä­ ße Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium mit einem Drehschieberventil und einem damit zusammenwirkenden Magnetventil;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium und

Fig. 4 eine Variante des in Fig. 3 beschriebenen Anwendungsbeispieles.

Ein erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium, insbesondere für Lenkungen von Kraftfahrzeu­ gen, ist in der Fig. 1 dargestellt und weist ein Lenkven­ til 1 auf, das ein erstes Ventilelement in Form eines Dreh­ schiebers 2 und ein zweites Ventilelement, das als Steuer­ buchse 3 ausgebildet ist, enthält.

Der Drehschieber 2 ist mit einem Ventil-Eingangsglied 4 drehfest verbunden, welches als Lenkspindelanschluß ausge­ staltet sein kann. Der Lenkspindelanschluß ist beispiels­ weise mit einer nicht dargestellten Lenkspindel, die ein Lenkhandrad trägt, über ein ebenfalls nicht dargestelltes Kreuzgelenk verbunden. Der Drehschieber 2 ist zudem über eine nicht dargestellte Totgangkupplung mit einem Ventil- Ausgangsglied 5 verbunden.

Das Ventil-Ausgangsglied 5 kann als Antriebsritzel oder als Kugelgewindespindel ausgebildet sein, abhängig von der Ver­ wendung bei Zahnstangen- oder Kugelmutter-Hilfskraftlenkun­ gen.

An der äußeren Mantelfläche des Drehschiebers 2 sind Steuerlängsnuten 6 angeordnet, die mit Steuerlängsnuten 7 der Steuerbuchse 3 zusammenwirken.

Das Lenkventil 1 stellt, je nach Drehrichtung, eine Druck­ mittelverbindung über die Steuerlängsnuten 6 und 7 sowie über Ringnuten 8 in der Steuerbuchse 3 zu einem Servomo­ tor 11 dar.

Das Ventil-Eingangsglied 4 ist zudem über eine Dreh­ stabfeder 9 mit dem Ventil-Ausgangsglied 5 verbunden. Das Ventil-Ausgangsglied 5 seinerseits ist über ein Verbin­ dungselement 10 drehfest mit der Steuerbuchse 3 verbunden. Durch diese verschiedenen Verbindungen untereinander ist eine begrenzte, relative Verdrehung des Drehschiebers 2 zur Steuerbuchse 3 möglich. Durch diese relative Verdrehung der Ventilelemente zueinander wird das von einer Servopumpe 12 geförderte Druckmittel über einen Druckmittelbehälter 13 von dem entlasteten in den belasteten Arbeitsraum des Ser­ vomotors 11 geleitet.

Ein regelbares Ventil 16 sitzt zwischen dem Lenkven­ til 1 und dem Servomotor 11 und ist mit den Leitungen 17 und 18 verbunden. Über Leitungen 21 und 22 ist das regelba­ re Ventil 16 mit dem Servomotor 11 gekoppelt. In den Lei­ tungen 17 und 18 sind Dämpfungsventile 19 und 20 inte­ griert. Das regelbare Ventil 16 wird über einen Magneten 23 angesteuert. Das Druckmedium wird durch das Dämpfungsven­ til 20 und das regelbare Ventil 16 geleitet. Abhängig von der Überdeckung von Steuernuten 25, die von einem Magne­ ten 23 gegen die Kraft einer Feder 24 eingestellt werden kann, wird ein definierter Volumenstrom durch das Dämp­ fungsventil 20 geleitet. An den Steuernuten 25 sind Steuer­ kanten angebracht, um einen kontinuierlichen Druckaufbau darstellen zu können. Das aus einem Druckraum 26 des regel­ baren Ventils 16 verdrängte Druckmedium fließt über eine Leitung 27 zurück zum Tank 13.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium zeigt ein Lenkventil 1 in Form eines Drehschieberventiles und ein damit zusammenwirkendes, regelbares Ventil 16. In das regelbare Ventil 16 ist ein Steuerventil 28 integriert, das einen Ventilkörper 29 enthält, der in einer Ventilboh­ rung 30 eines Gehäuses 31 gehalten wird. Der Ventilkörper 29 stützt sich auf einer Seite an einer Feder 32 ab und ist auf der anderen Seite über einen Magneten 33 ansteuerbar. Der Magnet 33 wird über geeignete Fahreugparameter ange­ steuert. Ein Rücklaufraum 34 des Lenkventils 1 ist über eine Leitung 35 mit einem Rücklaufraum 36 des regelbaren Ventils 16 verbunden. Das Steuerventil 28 arbeitet nach dem Druckwaage-Prinzip und ist über eine Schraube 37 einstell­ bar ausgeführt. Dämpfungsventile 38 und 39 sind über Boh­ rungen 40 und 41 mit dem Steuerventil 28 und dem Lenkven­ til 1 verbunden. Über nicht dargestellte Nuten im Ventil­ körper 29 kann das Druckmedium an den Dämpfungsventilen 38 und 39 vorbeigeleitet und so die Dämpfung umgangen werden.

In der Fig. 3 ist ein Teilschnitt durch eine erfin­ dungsgemäße Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium darge­ stellt, mit einem Gehäuse 42, einem in einer Hohlschrau­ be 43 integrierten Dämpfungsventil 44 und einem Rohrleitungsanschluß 45, sowie einem regelbaren Ventil 46, das über einen Bypass 47 mit dem Dämpfungsventil 44 in Wirkver­ bindung steht.

Fig. 4 zeigt einen Variante des in Fig. 3 dargestell­ ten Ausführungsbeispieles. Der Rohrleitungsanschluß 45 ist direkt mit dem regelbaren Ventil 46 verbunden. Zwischen dem Rohrleitungsanschluß 45 und dem Ventilgehäuse 42 befindet sich das Dämpfungsventil 44, in das ein Rückschlagventil 48 integriert ist, das in Wirkverbindung mit dem regelbaren Ventil 46 steht.

Bezugszeichen

1

Lenkventil

2

Drehschieber

3

Steuerbuchse

4

Ventil-Eingangsglied

5

Ventil-Ausgangsglied

6

Steuerlängsnuten

7

Steuerlängsnuten

8

Ringnuten

9

Drehstabfeder

10

Verbindungselement

11

Servomotor

12

Servopumpe

13

Druckmittelbehälter

14

-

15

Rücklaufleitung

16

regelbares Ventil

17

Leitung

18

Leitung

19

Dämpfungsventil

20

Dämpfungsventil

21

Leitung

22

Leitung

23

Magnet

24

Feder

25

Steuernuten

26

Druckraum

27

Leitung

28

Steuerventil

29

Ventilkörper

30

Ventilbohrung

31

Gehäuse

32

Feder

33

Magnet

34

Rücklaufraum

35

Leitung

36

Rücklaufraum

37

Schraube

38

Dämpfungsventil

39

Dämpfungsventil

40

Bohrung

41

Bohrung

42

Gehäuse

43

Hohlschraube

44

Dämpfungsventil

45

Rohrleitungsanschluß

46

regelbares Ventil

47

Bypass

48

Rückschlagventil

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium, insbesondere für Lenkungen von Kraftfahrzeugen, mit einer Servopumpe (12), die aus einem Druckmittelbehälter (13) Druckmedium zu einem Lenkventil (1) fördert, das mit einem Lenkhandrad in Wirkverbindung steht, einer Rücklaufleitung (15) zum Druckmittelbehälter (13) und einem Servomotor (11), der über Leitungen (17, 18) mit dem Lenkventil (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein regelbares Ventil (16, 46) zwischen dem Lenkventil (1) und dem Servomotor (11) integriert ist und mit mindestens einem Dämpfungsventil (20, 44) so in Wirkverbindung steht, daß eine parameterabhängige Dämpfung dargestellt werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Bypass (47) in der Vorrichtung integriert ist, mit dessen Hilfe das Dämpfungsventil (20, 44) umgangen werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dämpfung über Steuerkanten in dem regelbaren Ventil (16, 46) variiert werden kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das regelbare Ventil (16, 46) mechanisch, elektrisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsventil (20, 44) in dem regelbaren Ventil (16, 46) integriert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in das Dämpfungsventil (20, 44) mechanisch, elektrisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch eingegriffen werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Dämpfungsventil (20, 44) ein Rückschlagventil (48) integriert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem regelbaren Ventil (16, 46) ein Steuerventil (28) integriert ist, das nach dem Druckwaage- Prinzip arbeitet.