DE2233624A1

DE2233624A1 - Lenkeinrichtung mit hydraulischer hilfskraft

Info

Publication number: DE2233624A1
Application number: DE19722233624
Authority: DE
Inventors: Armin Lang
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1972-07-08
Filing date: 1972-07-08
Publication date: 1974-05-16
Also published as: BR7305044D0; GB1424566A; JPS4956331A; ES417069A1; AR195020A1; IT986250B; FR2192522A5; JPS5244091B2

Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft Friedrichshafen

Lenkeinrichtung mit hydraulischer Hilfskraft

Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung mit hydraulischer Hilfskraft, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einein Steuerkreis und einem aus einer Kraftquelle, einem hydraulisch gesteuerten, eine Neutralstellung und zwei Arbeitsstellungen aufweisenden Steuerventil und einem Servomotor bestehenden Servokreis.

Derartige Lenkeinrichtungen haben den Zweck, unter Verwendung von relativ kleinen, für die Synchronisierung der Bewegung der gelenkten Fahrzeugräder mit der Bewegung des Lenkhandrades verwendeten Lenkgetrieben die Lenkbarkeit auch schwerer Fahr- . zeuge mit relativ großen Lenkkräften zu ermöglichen.

Es ict eine derartige Servolenkung bekannt, bei der ein ZuschaltrQotor über ein Zuschaltventil in Abhängigkeit vom Druck eines ersten Servomotors gesteuert wird (DT-OS 1 755 225).

Eine andere bekannte Lenkeinrichtung sieht vor, daß ein Ventil in Abhängigkeit vom Druckabfall an einem ersten Arbeitsjüotor Druckflüssigkeit in einen zweiten Arbeitsinotor leitet , (DT-OS 1 755 297).

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Bei Lenke inr ichtun gen' mit zwei Druckmittelkreisen, bei denen der zweite Kreis nur in Abhängigkeit vom ersten Druckmittelkreis gesteuert wird, können am Steuerventil des zweiten Kreises Schwingungen auftreten, die sich auf das ganze Lenksystem übertragen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Lenkeinrichtung mit zwei Druckmittelkreisen zu schaffen, bei der das Entstehen dieser am Lenkhandrad spürbaren, durch ihre Übertragung auf die gelenkten Fahrzeugräder zu Leskunge:iauigkeit und -Unsicherheit führenden Schwingungen veiliindert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, d'aß in Feutralstellung des Steuerventils die Betätigungsfläciien des Steuerventils mit zwei Steuerleitungen des Steuerkreises verbunden sind und in den Arbeitsstellungen, des Steuerventils jeweils eine Betätigungsfläche des Steuerventils mit einer Steuerleitung des Steuerkreises und jeweils eine andere Betätigungsfläche des Steuerventils mit einem Druckraum des Servomotors des Servokreises verbunden sind.

Nachstehend wird die Erfindung mit ihren v/eiteren Merkmalen anhand einiger in einer schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Lenkeinrichtung mit einer schematischen. Grundschaltung des Steuerventils;

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Fig. 2 eine Lenkeinrichtung nach Fig. 1, jedoch mit einem vereinfachten Steuerventil;

Fig. 3 einen S_Ghnitt durch das Steuerventil der Fig. 2 nach einer ersten Ausführung;

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Steuerventil nach einer zweiten Ausführung;

Fig. 5 bis Fig. 8 verschiedene Ausführungsbeispiele der Lenkeinrichtung.

Die "Lenkeinrichtung besteht im wesentlichen aus zwei Druckmittelkreisen, einem Steuerkreis 1 und einem Servokreis 2. Ein gesteuerter Stellmotor 3 ist in dem Steuerkreis 1 über zwei Druckmittelleitungen 4 und 5 mit einer Steuereinrichtung 6 verbunden. In dem Servokreis 2 ist ein nachgeführter Servomotor über zwei Druckmittelleitungen 8 und 9 mit einem Steuerventil 10 und dieses ist über eine Zulaufleitung 11 mit einer Kraftquelle 12 verbunden. Das Steuerventil 10 ist durch eine Rücklaufleitung 13 mit einem Ausgleichsbehälter 14 verbunden. ·

Gemäß der Erfindung sind die Betätigungsflächen des eine Neutralstellung und zwei Arbeitsstellungen aufweisenden Steuerventils 10 in dessen Neutralstellung über zwei Steuerleitungen 15 und 16 mit den Druckmittelleitungen 4 und 5 des Steuerkreises 1 verbunden. In den Arbeitsstellungen des Steuerventils 10 ist

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jeweils eine Betätigungsfläche des Steuerventils 10 über eine. Steuerleitung 15 "bzw. 16 mit einer Druckmittelleitung 4 bzw. 5 des Steuerkreises 1 und jeweils eine andere Betätigüngsflache des Steuerventils 10 über eine Druekmittelleitung 8 bzw. 9 mit einem Druckraum des Servomotors 7 des Servokreises 2 verbunden. Fig. 1 zeigt diese Ausführung in einer schematischen Grundschaltung des Ventils.

Zur Vereinfachung der Druckmittelkanäle und Steuernuten in dem Steuerventil 10 der Figo 1 v/erden zwei Betätigungskölbcheii

17 und .10 an den Enden dos Steuerventils 110 angeordnet (Pig.2). Jeweils eine Betätigungsflache der Betätigungskölbchen 17 und

18 ist über eine der Stouorleitungen 15 und 16 mit dem Steuerfreie 1 verbunden.. Jeweils eine andere Betätigungsfläclie der Betätignngskölbobtin 17 und 18 .ißt über eine Steuerleitung 19 bKw, 20 mit den Dr uckuiitt el leitung en 8 bzw. 9 "des Servo kr ei ce ο f 2 verbunden.

Durch die in HeutxalGtellung des Steuerventile 110 untereinander und mit dom Ausgleichsbehälter 14 in. Verbindung stehenden DruckmittGlle.itnngen 8 und 9 und die an die Druckmittelloitungen 8 und 9 angeschlossenen SteuerlGitungen 19 und 20 wird in dieser Stellung nur dor DifferenK&ruek aus den Druckräuiuen des Stellmotors 3 für eine Steuerung des Steuerventils 110 wirksam,

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ßAD ORIGINAL

In den Arbeitsstellungen des Steuerventils 110 sind die Drucfcmittelleitungen 8 und 9 voneinander getrennt, so daß in diesen Stellungen die Druckdifferenz zwischen dem Stellmotor 3 des Steuerkreises 1 und dem Servomotor 7 des Servokreises 2 für die Verstellung des Steuerventils 110 wirksam wird. In diesen Stellungen wird also der Druck des Servomotors 7 auf das Steuerventil 110 zurückgeführt und dadurch ein Regelvorgang erreicht, bei dem unabhängig vom Druck, der in der Zulaufleitung 11 zum Steuerventil 110 herrscht, der Druck im Servomotor 7 entsprechend dem-Druck im Stellmotor 3 angeregelt wird;

unterschiedliche Anv/endungs.~fälle der erfindungsgemäßen Lenkaalagc wert!en vorr.ohiedene Großen der Rückführung benötigt. Έ'ύν eine stärkere Stabilisierung der Lenkung wird eine höhere Rückführung vorgesehen. Im folgenden werden an zwei Ausführungöbelöiiielon des Steuerventils 110 Fälle von größerer und kleinerer imokrühruKg dargestellt,

l^?ig. 3 zeigt einen Schnitt durch das Steuerventil 110, das alfj Yiö.rv/eße-Yentil mit einem Gehäuse 21 und einem Tentilkolbe« 22 ausgebildet ist. ϊϊϊι Gehäuse 21 sind Kwei Rücklaufnuten 23 und 24» zwei Axbeitßzylindernuten 25 und 26 und eine Zulauf~ nut 27 angeordnete Die RüoJtlaufnuten 23 und 24 sind durch einen Kanal ?8 mitei»ander verbunden. Zwoi im Ventilkolben 22 liegende, äen fJtouerloiturigen 19 und 20 (Pig. Z) entsprechende Kanäle 29 -und l-Q verbinden die /nrbeitstfyliitdernuteri 25 und 26 mit-den 3C'«Gi]ö nahogelogcnen Stirnso-iben-dea Ventilkolbens 22.

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Die Betätigungs- oder Rückführungskölbchen 17 und 18 sind koaxial zum Ventilkolben 22 in zwei Verschlußschrauben 31 und 32 axial verschiebbar angeordnet. Pur,eine Rückführung, die 100 fo beträgt, sind die Betätigungskölbchen 17 und. 18 gleich groß wie der Ventilkolben 22. Pur eine über 100 <fo liegende Rückführung wird der Ventilkolben 22 größer als die Betätigungskölbchen 17 und 18 ausgeführt. Kräftegleichgewicht stellt sich ein, wenn das Produkt aus dem Druck im Servomotor 7 und der Kolbenfläche des Venti!kolbens 22 gleich groß ist wie das Produkt aus dem Druck im Stellmotor 3 und der Kolbenfläche der Betätigurigskölbchen 17 bzw, 18.

Pur unter 100 fi lieganae Werte der Rückführung müssen die Betätigungsköl'bchcr! 17 und 18 einen größeren Druckmesser aufweisen als eier Ventilkolbon 22. Dies isrl; ,jedoch aus konstruktiven G-rmiden (Vergrößerung der Vergehlußcscbra^berij Vergrößerung uöd Gehäuses) ώό,τ bedingt möglich, so daß für diesen Pail der kleineren Kückführiuig eine .Anordnung ge-iwft Pig. 4 vorgesehen ist. Eier 3 in.O «v/ei IMtckführungskölbchen 117 und. 118 direkt im VGi.tillrolbüT) 122 axial verschiebbar angeordnet. Der sonstige Aufbau entspricht der Anordnung nach Pig. 3. Ks herrceui; dabei Kraft cgi e.i chf;ew.icht > wenn das Produkt aus üsts Druck im Stellmotor 3 und der Kolbenf.lache des Ventilkolbüns 122 gleich ist dem Produkt tuts clem Druck im Servomotor 7 "^d öor Kolbenfläche der Bc-jtätigüngskölbchen 117 "bF-vi. 118,

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Je kleiner die Betatigurigs- bzw't Rüekfülirüngskolbchen ii? und 118 hierbei ausgeführt sind, desto kleiner ißt auch die Rückführung und desto höher ist der relative Brück im Servomotor 7.

Da das Steuerventil selbst den "Druck im Servomotor 7 entsprechend dem Druck im Stellmotor 3 regelt, besteht nicht Wie bei bisher bekannten Lenkeinrichtungen die lotwendigkeit einer Druckregelung durch die Lenkung. Dadurch ißt es möglich, als Steuereinrichtung 6 und als Kraftquelle 12 verschiederie Ausführungen für unter-BChiödliche Anforderungen vorzusehen.

Bei einem Ausführungabeispiel der erfindungsgemoißen Lenkeinrichtung besteht die Steuereinrichtung aus einer bekannten ILiIfBkraftlenlcung 33? die von einer Servopumpe 34 über ein Strombegrers^ungHvontil 35 iäit Druckmittel versorgt wird (>?ig.5). Dnr Stellmotor 3 dient hierbei als Lenkmotor. Die Servöpumpe 34 versorgt über das Steuerventil 110 auch den Servomotor 7 mit Bruci^itlcl. 1''Ur diesen Anvrendungsfall ist das Steuerventil 11ö mit in Neutral stellung abgesperrtem Zulauf ausgeführt.

Wird anstelle de» StiOmbegrenaungsventils 35 ein Btrdratüilventil 36 angeordnet', so kann der Druck im Servomotor 7 bei eine?." kleinen Rückführung höher eingestellt werden als der Druck im Stellmotor 3. Das Steuerventil 21Q hat bei dieser Ausführung r.weckinäßigervreise in Neuträl-etellung mite.inn.nder verbundene Zulauf··--, Rücklauf- und ArbeitsHylindernuten (IMg, 6)

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Weitere Ausführungen lassen sich beispielsweise durch Verwendung von zwei getrennten Servopumpen für den Steuerkreis 1 und den Servokreis 2 (Pig. 7) oder durch Anschluß der Lenkeinrichtung an ein Zentralhydrauliksystem (Pig. 8) erreichen. Diese Ausführungsbeispiele werden nicht näher beschrieben, da sie dem Fachmann leicht verständlich sind.

. Ein mit der Erfindung erreichter Vorteil besteht darin, daß durch die Rückführung das Steuerventil stabilisiert wird und dadurch Schwingungen in dem Steuerventil und in der Lenkung vermieden werden.

Ein weiterer Vorteil liegt in der Erweiterung des Anwendungsbereiches der Lenkeinrichtung. Damit ist eine Unabhängigkeit von einer Druckregelung durch das Lenkgetriebe gewährleistet.

7.7.1972

Pa/Bl Akte 5094

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Claims

Patentansprüche

1. ,/Lenkeinrichtung mit hydraulischer Hilfskraft, insbesondere

—/ für Kraftfahrzeuge, mit einem Steuerkreis und einem aus einer Kraftquelle, -einem hydraulisch gesteuerten, eine Neutralstellung und zwei Arbeitsstellungen aufweisenden Steuerventil und einem Servomotor bestehenden Servokreis, dadurch gekennzeichnet, daß in Feutralstellung des Steuerventils (10, 110, 210) die Betätigungsflächen des Steuerventils (10, 110, 210) mit zwei Steuerleitungen (15 und 16) des Steuerkreises (1) verbunden sind und in den Arbeitsstellungen des Steuerventils (10, 110, 210) Jeweils eine Betätigungsfläche des Steuerventils (10, 110, 210) mit einer Steuerleitung (15 bzw. 16) des Steuerkreises (1) und jeweils eine andere Betätigungsfläche des Steuerventils (10, 110, 210) mit einem Uruckraum des Servomotors (7) des Servokreises (2) verbunden sind.

2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuerkreis (1) ein Stellmotor (3) angeordnet ist, desaen Druckräuine über zwei Druckmittelleitungen (4 und 5) mit den zu den Betätigungsflächen des Steuerventils (10, 110, 210) führenden Steuerleitungen (15 und 16) verbunden sind.

3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß *<3er in) Steuerkreis (1) angeordnete Stellmotor (3) mit dem im SerVokreis (?) angeordneten Servomotor (7) mechanisch gekoppelt IBt.

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4. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 Ms 3» dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuerkreis (1) eine Servopumpe (34) angeordnet ist.

5. Lenkeinrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß in der Eeutralstellung des Steuerventils (10, 110, 210) die Zulaufleitung (11) von der Kraftquelle (12) und die Rücklaufleitung (13) zwm Ausgleichsbehälter (14) miteinander verbunden sind.

6. Lenkeinrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufleitung (11) von der Kraftquelle (12) in der Neutralstellung des Steuerventils (10, 110, 210) abgesperrt ist.

7. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge~ kennseiehnet, daß die mit den Steuerleitungen (15 und 16)

• des Steuerkreises (1) verbundenen Betätigungsflächen des Steuerventils (10, 110, 210) eine von den mit den Druekräumen des Servomotors- (?) verbundenen Betätigungsflächen des Steuerventils (10, 110, 210) unterschiedliche Größe aufweisen.

7.7.1972

Fa/Bl Akte 509'!

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