DE19961017C3 - Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium, insbesondere für Lenkungen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steu­ ern von Druckmedium nach der im Oberbegriff von An­ spruch 1 näher definierten Art.

Vorrichtungen zum Steuern von Druckmedien sind für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle aus dem Stand der Technik bekannt. Besonders bei hydraulischen Lenkun­ gen, bei denen eine Pumpe aus einem Vorratsbehälter Druckmedium ansaugt und über ein Steuerventil an einen Stellmotor weiterleitet, wird das Druckmedium für ver­ schiedene Aufgaben verwendet.

So wird mit dem Druckmedium nicht nur der Stell­ motor betätigt, sondern das Druckmedium wird zur Steue­ rung weiterer Eigenschaften der Lenkung verwendet. Hy­ draulische Lenkungen für höhere Komfortansprüche wer­ den meist so definiert, daß sie geschwindigkeitsabhängig die Servounterstützung variieren können. Bei hohen Geschwin­ digkeiten des Kraftfahrzeuges wird die Lenkung schwergän­ gig, um dem Fahrer einen Eindruck von den auftretenden Kräften zu übermitteln. Im Stadtverkehr und beim Rangie­ ren wird jedoch eine große Unterstützung zur Reduzierung der aufzubringenden Kräfte verlangt. Diese Eigenschaften erfordern aber einen hohen konstruktiven Aufwand und bringen zum Teil erhebliche energetische Verluste mit sich. Bei den heutigen Kraftfahrzeugen wird immer mehr Wert auf Komfort und ein niedriges Geräuschniveau gelegt. Da­ bei übernimmt auch die Lenkung immer mehr zusätzliche Aufgaben, sei es zur Komfortsteigerung oder zur Geräusch­ reduzierung.

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

Die in der DE 197 35 757 A1 beschriebene Vorrich­ tung dient somit zu einer Wirkungsgradverbesserung durch parametergesteuerte Einflußnahme auf das Druckmedium. Nachteilig wirkt sich bei dieser Anordnung jedoch die Tat­ sache 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.

Aus der DE 44 46 123 A1, sowie der DE 197 54 011 C1 und der DE 196 50 476 C1 sind Vorrichtungen zum Steuern von Druckmedien bekannt, wobei zwischen einem Lenkven­ til und einem Servomotor Leitungen mit Dämpfungsventilen vorgesehen sind. Die be­ kannten Dämpfungsventile sind dabei elektromagnetisch ansteuerbar, so dass eine pa­ rameterabhängige Dämpfung dargestellt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu­ grunde eine Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium darzustellen, die die vorhandenen von außen auf den Servo­ motor 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 dies 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 Fach­ mann weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch die im kennzeich­ nenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Dieses re­ gelbare Ventil kann mechanisch, elektrisch, elektromagne­ tisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden. Bei ge­ schwindigkeitsabhängigen Lenkungen, die bereits über ein Magnetventil verfügen, läßt sich die zusätzliche Dämp­ fungsfunktion leicht integrieren. Aber auch für andere Len­ kungstypen lassen sich die Dämpfungseigenschaften dar­ stellen. Abhängig von den Ansprüchen an den jeweiligen Einsatz kann das Ventil so einfach ausgeführt sein, daß man zwischen vorhandener Dämpfung und keiner Dämpfung wählen kann, oder man verwendet ein Ventil, das stufenlos die Dämpfung variieren kann. Diese stufenlose Dämpfung kann beispielsweise mit Hilfe von Steuerkanten in dem re­ gelbaren 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 werden. Weiterhin ist es möglich, ein Rückschlagventil in dem Dämpfungsventil zu integrieren.

Nachfolgend sind anhand der Figuren verschie­ dene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung prinzipgemäß beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vor­ richtung zum Steuern von Druckmedium, insbesondere für Lenkungen von Kraftfahrzeugen;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine erfindungsge­ mäße Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium mit ei­ nem Drehschieberventil und einem damit zusammenwir­ kenden Magnetventil.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium, insbesondere für Lenkungen von Kraft­ fahrzeugen, ist in der Fig. 1 dargestellt und weist ein Lenk­ ventil 1 auf, das ein erstes Ventilelement in Form eines Drehschiebers 2 und ein zweites Ventilelement, das als Steu­ erbuchse 3 ausgebildet ist, enthält.

Der Drehschieber 2 ist mit einem Ventil-Eingangs­ glied 4 drehfest verbunden, welches als Lenkspindelan­ schluß ausgestaltet sein kann. Der Lenkspindelanschluß ist beispielsweise 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 Antriebsrit­ zel oder als Kugelgewindespindel ausgebildet sein, abhän­ gig von der Verwendung bei Zahnstangen- oder Kugelmut­ ter-Hilfskraftlenkungen.

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

Das Lenkventil 1 stellt, je nach Drehrichtung, eine Druckmittelverbindung über die Steuerlängsnuten 6 und 7 sowie über Ringnuten 8 in der Steuerbuchse 3 zu einem Ser­ vomotor 11 dar.

Das Ventil-Eingangsglied 4 ist zudem über eine Drehstabfeder 9 mit dem Ventil-Ausgangsglied 5 verbun­ den. Das Ventil-Ausgangsglied 5 seinerseits ist über ein Ver­ bindungselement 10 drehfest mit der Steuerbuchse 3 ver­ bunden. Durch diese verschiedenen Verbindungen unterein­ ander ist eine begrenzte, relative Verdrehung des Drehschie­ bers 2 zur Steuerbuchse 3 möglich. Durch diese relative Ver­ drehung der Ventilelemente zueinander wird das von einer Servopumpe 12 geförderte Druckmittel über einen Druck­ mittelbehälter 13 von dem entlasteten in den belasteten Ar­ beitsraum des Servomotors 11 geleitet.

Ein regelbares Ventil 16 sitzt zwischen dem Lenk­ ventil 1 und dem Servomotor 11 und ist mit den Leitungen 17 und 18 verbunden. Über Leitungen 21 und 22 ist das re­ gelbare Ventil 16 mit dem Servomotor 11 gekoppelt. In den Leitungen 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 Dämpfungs­ ventil 20 und das regelbare Ventil 16 geleitet. Abhängig von der Überdeckung von Steuernuten 25, die von einem Ma­ gneten 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 re­ gelbaren Ventils 16 verdrängte Druckmedium fließt über eine Leitung 27 zurück zum Tank 13.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ei­ ner erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium zeigt ein Lenkventil 1 in Form eines Dreh­ schieberventiles und ein damit zusammenwirkendes, regel­ bares Ventil 16. In das regelbare Ventil 16 ist ein Steuerven­ til 28 integriert, das einen Ventilkörper 29 enthält, der in ei­ ner Ventilbohrung 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 an­ steuerbar. Der Magnet 33 wird über geeignete Fahreugpara­ meter angesteuert. Ein Rücklaufraum 34 des Lenkventils 1 ist über eine Leitung 35 mit einem Rücklaufraum 36 des re­ gelbaren Ventils 16 verbunden. Das Steuerventil 28 arbeitet nach dem Druckwaage-Prinzip und ist über eine Schraube 37 einstellbar ausgeführt. Dämpfungsventile 38 und 39 sind über Bohrungen 40 und 41 mit dem Steuerventil 28 und dem Lenkventil 1 verbunden. Über nicht dargestellte Nuten im Ventilkörper 29 kann das Druckmedium an den Dämpfungs­ ventilen 38 und 39 vorbeigeleitet und so die Dämpfung um­ gangen werden.

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

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Steuern von Druckmedium, insbeson­ dere 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 zwei mit jeweils einem Dämp­ fungsventil versehene Leitungen (17, 18) mit dem Lenkventil (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein regelbares Ventil (16) zwischen dem Lenkventil (1) und dem Servomotor integriert ist und mit den zwei Dämpfungsventilen (19, 20 bzw. 38, 39) so in Wirk­ verbindung steht, dass eine parameterabhängige Dämpfung dargestellt werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bypass (21, 47) in der Vorrichtung integriert ist, mit dessen Hilfe die Dämpfungsventile (19, 20 bzw. 38, 39) umgangen werden können.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfung über Steuerkanten in dem regelbaren Ventil (16) variiert werden kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das regelbare Ventil (16) mechanisch, elektrisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsventile (19, 20 bzw. 38, 39) in dem re­ gelbaren Ventil (16) integriert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Dämpfungsventile (19, 20 bzw. 38, 39) mecha­ nisch, elektrisch, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch eingegriffen werden kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem regelbaren Ventil (16) ein Steuerventil (28) integriert ist, das nach dem Druckwaage- Prinzip arbeitet.