DE2234718B2

DE2234718B2 - Steuerventileinrichtung für eine hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2234718B2
Application number: DE19722234718
Authority: DE
Inventors: Naohiko Yokohama Inoue (Japan)
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1971-07-15
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1979-05-10
Also published as: DE2234718C3; DE2234718A1; FR2146032A5; JPS5125072Y2; JPS4819892U; GB1392079A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der DE-OS 20 49 759 ist eine Steuerventileinrichtung dieser Art beschrieben, bei der der Schieber eines Druckregelventils durch von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Regeldruck beaufschlagt wird und mit zunehmendem Regeldruck eine Verbindung von der die Steuerventileinrichtung mit Druckmittel versorgenden Hauptölleitung zu einer Rücklaufleitung hergestellt wird. Nimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit zu, verschiebt der entsprechend steigende Regeldruck den Ventilschieber in seine Öffnungslage, so daß der Druck der Hauptölleitung und dadurch der Arbeitsdruck am Arbeitszylinder herabgesetzt wird. Proportional hierzu nimmt die geleistete Lenkhilfe ab, was die am Lenkrad aufzubringende Handkraft erhöht. Nachteilig bei dieser Einrichtung ist, daß es nur schwer gelingt, die in den einzelnen Betriebsphasen der Lenkeinrichtung erwünschte Höhe der Handkraft mit ausreichender Genauigkeit und Gleichmäßigkeit einzuhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuerventileinrichtung gemäD dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die sich durch bessere Anpaßbarkeit der Handkraft an die Fahrbetriebszustände auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst

Durch das Druckregelventil wird so der Regeldruck

in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Arbeitsdruck gesteuert, der seinerseits von dem

Lenkwiderstand und durch Rückkopplung über die Steuerventileinrichtung von dem Regeldruck abhängt

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wirkt ein die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierende^ elektrisches Signal auf den Anker einer Magnetspule ein, der den inneren Ventilschieber betätigt

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm, das den prinzipiellen

\ufbau der Steuerventileinrichtung für eine hydraulische Hilfskraftlenkung mit einem erfindungsgemäßen Druckregelventil verdeutlicht;

F i g. 2 einen Querschnitt einer Ausführungrform des Druckregelventils nach F i g. 1 in schematischer Darstellung,

F i g, 3 eine graphische Darstellung eines Beispiels für den Verlauf des Regeldrucks in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck bei zwei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs, und

F i g. 4 eine graphische Darstellung eines Beispiels für die Beziehung zwischen dem Lenkwiderstand und der die Lenkung unterstützenden Hilfskraft bei zwei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs.

Die F i g. 1 zeigt im Blockdiagramm den prinzipiellen Aufbau einer Steuerventileinrichtung für eine hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge.

Die Steuerventileinrichtung weist eine Druckmittelquelle 10 sowie ein Steuerventil 12 mit einer

Reaktionskammer 12a auf. Über das Steuerventil 12 wird in Abhängigkeit vom Lenkwiderstand ein Arbeitsdruck Ps einem Lenkzylinder 14 zugeführt Der Arbeitsdruck P₁ geht ferner über eine Hydraulikleitung zu einem Druckregelventil 16. Das Signal eines Fahrzeuggeschwindigkeitsfühlers 18 geht an einen Modulator 20, der das Eingangssignal in ein geeignetes Steuersignal umwandelt, verstärkt und an das Druckregelventil 16 weiterleitet das wiederum den Arbeitsdruck P, in einen Regeldruck Pf umwandelt, der über eine Hydraulikleitung an die Reaktionskammer 12a geliefert wird. Der Modulator 20 ist so ausgelegt daß das durch ihn erzeugte Steuersignal mit der Abnahme der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs anwächst

Der Aufbau des Druckventils 16 ist im einzelnen in

jo F i g. 2 gezeigt Das Druckregelventil 16 enthält in einem Gehäuse 22 einen Einlaßkanal 24, einen Auslaßkanal 26, der mit der Reaktionskammer 12a verbunden ist und den Regeldruck P₁ liefert, einen Ablaufkanal 28, der mit einem Druckmittelbehälter verbunden ist sowie eine Drosselstelle 30 mit konstanter wirksamer Querschnittsfläche, die sich in einem Zweigkanal 27 berindet, der die Kanäle 26 und 28 miteinander verbindet Das Gehäuse 22 weist eine Bohrung 32 mit einem Bohrungsabschnitt 34, einer ringförmigen Radialschul-

bo ter 36, einem Bohrungsabschnitt 38, einer ringförmigen Nut 40, einen Bohrungsabschnitt 42, eine ringförmige Radialschulter 44, einen Bohrungsabschnitt 46 und einen Bohrungsabschnitt 48 auf. In der Bohrung 32 sitzt axial verschiebbar ein äußerer Ventilschieber 50 mit einer größeren und einer kleineren Arbeitsfläche SOa und 50ό. Die kleinere Arbeitsfläche 50a ist dem Arbeitsdruck im Einlaßkanal 24 und die größere Arbeitsfläche 50/> dem Rcgeldruck im Auslaßkanal 26 ausgesetzt Der äußere

Ventilschieber 50 ist mit Einlaß- und Auslaßöffnungen 52 und 54 versehen, von denen die Einlaßöffnung 52 mit dem Einlaßkanal 24 und die Auslaßöffnung mit dem AusldJkanal 26 in Verbindung steht

In einer axialen Bohrung 56, die in dem äußeren Ventilschieber 50 ausgebildet ist, ist ein innerer Ventilschieber 58 aufgenommen, der im Abstand aneinander angeordnete Vintflschultern 60 und 62 aufweist Ein im inneren Ventilschieber angeordneter axialer Kanal 64 stellt eine Verbindung zwischen den Bohrungsabschnitten 34 und 48 her.

Durch die Ventilschulter 60 des inneren Ventilschiebers 58 und die Einlaßöffnung 52 des äußeren Ventilschiebers wird ei.ie variable Drosselstelle 66 gebildet Diese Konstruktion ist von Vorteil, da der zum Auslaßkanal 26 zu liefernde Regeldruck an einer übermäßigen Zunahme gehindert wird, selbst wenn die Drosseh. teile 30 durch Staub oder Schmutz versperrt ist, so daß eine sichere und zuverlässige Lenkung gewährleistet wird.

Gemäß Fig.2 wird der äußere Ventilschieber ⁵O durch ein Paar von Druckfedern 68 und 70 in "tsntrierter Lage gehalten, die in den Bohrungsabschnitten 34 bzw. 48 untergebracht sind. In gleicher Weise wird der innere Ventilschieber 58 durch ein Paar von Druckfedern 72 und 74 in zentrierter Lage gehalten, die in den Bohrungsabschnitten 34 und 48 angeordnet sind.

Die Betätigungseinrichtung 76 besteht aus einem Solenoid mit einem Kolben 78, der an einem Ende mit dem inneren Ventilschieber 58 zusammenarbeitet, und einer Magnetspule 80, die elektrisch Ober Zuleitungen 82 an den Modulator 20 angeschlossen ist

Beim Einsatz wird der vom Steuerventil 12 gelieferte Arbeitsdruck P₅ über den Einlaßkanal 24 im Ventilkörper 22 des Druckregelventils 16 zur Einlaßöffnung 52 im äußeren Ventilschieber 50 geliefert Der Arbeitsdruck in der Einlaßöffnung 52 geht dann durch die variable Drosselstelle 66, in der der Arbeitsdruck auf eine geeignete Höhe moduliert wird, zur Auslaßöffnung 54. Der auf dies: Weise modulierte und zur Auslaßöffnung 54 gelieferte Regeldruck geht zum Auslaßkanal 26, von dem ein Teil des Regeldrucks aber die Drosselstelle 30 im Zweigkanal 27 zum Ablaufkanal 28 gelangt

Der im Einlaßkanal 24 befindliche Arbeitsdruck P₅ wirkt auf die kleinere Arbeitsfläche 50a des äußeren Ventilschiebers 50, während der Regeldruck Pi im Auslaßkanal 26 auf die größere Arbeitsfläche 506 des äußeren Ventilschiebers 50 wirkt Dadurch wird der Ventilschieber 50 in der Zeichnung nach links bewegt, d.h. in einer Richtung, bei der die wirksame Quersclinittsfläche der variablen Drosselsteile 66 verminder*, wird, wobei der Schieber in einer zentrierten Stellung ruht, wenn die auf den äußeren Ventilschieber 50 wirkenden Kräfte ausgeglichen sind. Der Regeldruck Pf kann somit durch Variieren der wirksamen Querschnittsfläche der variablen Drosselstelle 66 in unterschiedlichem Ausmaß in Abhängigkeit von dem Arbeitsdruck P_s moduliert werden.

Nimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit ab, vergrößert sich das vom Modulator 20 gelieferte Steuersignal, so daß die Magnetspule M erregt wird und eine große elektromagnetische Kraft an den Kolben 78 anliegt. Dementsprechend wird der Kolben 78 in der Zeichnung nach rechts bewegt und dadurch der innere Ventilschieber 58 in eine Richtung verschoben, in der die wirksame QuerschnUtsfläche der variablen Drosselstelle 66 vermindert wird, bis wiederum Gleichgewicht zwischen der Magnetkraft der Magnetspule 80 und den beiden

Druckfedern 72 und 74 hergestellt ist So wird der Regeldruck Pt zusätzlich zu der Steuerung durch den Arbeitsdruck P_s durch die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges gesteuert Der auf diese Weise modulierte Regeldruck P/-wird an

die Reaktionskammer 12a geschickt, um eine geeignete Reaktionskraft am Lenkhandrad fühlbar zu machen.

Wenn ein Lenken beim Parken erfolgt wird von dem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 18 kein elektrisches Signal erzeugt, so daß die Größe des durch den Modulator 20 erzeugten Steuersignals Maximalwert annimmt und damit der Kolben 78 und dementsprechend der innere Ventilschieber 58 in der Zeichnung nach rechts über eine Maximalstrecke bewegt wird. Dies führt dazu, daß der wirksame Querschnitt minimal wird und der zur Reaktionskammer 12a gelieferte Regeldruck Pf niedrig ist wodurch die sich hieraus ergebende Kraft für die Lenkung klein ist, selbst wenn der Lenkwiderstand sich vergrößert, so daß die Größe des Arbeitsdruckes P₁ erhöht wird.

Steigt im Gegensatz hierzu die Fahrzeuggeschwindigkeit an, nimmt die Größe des vom Modulator 20 gelieferten Steuersignals ab, so daß die Verschiebung X, des Kolbens und dementsprechend des inneren Ventilschiebers 58 kleiner wird und sich die wirksame Querschnittsfläche der variablen Drosselstelle 66 vergrößert Wenn in diesem Fall der Lenkwiderstand zunimmt und dadurch der Pegel des Arbeitsdrucks P₅ ansteigt wirkt dieser vergrößerte Hydraulikdruck P₁ auf die Arbeitsfläche 50a des äußeren Ventilschiebers 50.

Dementsprechend wird der äußere Ventilschieber 50 in Fig.2 nach rechts bewegt, wodurch die wirksame Querschnittsfläche der variablen Drosselstelle 66 vergrößert wird. Es wird daher ein höherer Regeldruck Pt erhalten, wodurch die sich daraus ergebende Kraft groß ist

Die Fig.3 zeigt ein Beispiel der Beziehungen zwischen dem Regeldruck fV(auf der Ordinate) und dem Arbeitsdruck P_s (auf der Abszisse), wie sie im Druckregelventil nach F i g. 2 erhalten werden. Die Kurve A zeigt die Beziehung bei hoher Fahrceuggeschwindigkeit, während die Kurve B die Beziehung bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit verdeutlicht

Fig.4 zeigt ein Beispiel für die Beziehungen zwischen der Lenkhilfe (auf der Ordinate) und dem

so Lenkwiderstand (auf der Abszisse), wie sie durch das Druckregelventil nixh F i g. 2 erhalten werden. In F i g. 4 repräsentiert die mit C bezeichnete gestrichelte Linie die Beziehung bei einer konventionellen Handlenkung. Die Kurve D verdeutlicht die Beziehung bei hohsr

>■■· Fahrzeuggeschwindigkeit und die Kurve E die B2ziehung bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit

Man ersieht, daß das erfindungsgemäße Druckregelventil eine leichte und zuverlässige kraftunterstützte Lenkung für unterschiedlichste Fahrzustände des

fio Kraftfahrzeugs mit vereinfachten Mitteln gewährleistet, in dam Ausführungsbeispiel ist die Betätigungseinrichtung durch eine Magnetspule gebildet. Die Betätigungseinrichtung kann jedoch auch durch eine hydraulisch betätigte Einrichtung gebildet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerventileinrichtung für eine hydraulische Hilfskreftlenkung für Kraftfahrzeuge, mit einem Steuerventil, durch das der Zufluß von durch eine Pumpe gefördertem Druckmitte! zu einem Servomotor gesteuert wird, und einem Druckregelventil mit einem axial beweglichen Ventilglied, das in der einen Richtung durch eine der Fahrzeugfahrgeschwindigkeit proportionale Kraft sowie den Arbeitsdruck des Druckmittels und in der anderen Richtung durch den Rücklaufdruck des Druckmittels sowie die Kraft einer Feder beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied aus zwei konzentrischen, relativ zueinander beweglichen Ventilschiebern (50, 58) besteht, die miteinander eine durch ihre relative Verstellung gegeneinander veränderliche, Druckmittel von Arbeitsdruck auf Regeldruck abmindernde Drosselstelle (66) bilde:.; und von denen jeder für sich beidseitig zwischen Federn (68, 74 bzw. 70, 72) zentriert ist, wobei in der einen Richtung die fahrgeschwindigkeitsabhängige Kraft mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit die Drosselstelle (66) verengend auf den inneren (58) und Arbeitsdruck auf den äußeren (50), in der anderen Richtung dagegen auf beide Ventilschieber (50,58) Rücklaufdruck und zusätzlich Regeldruck auf den äußeren (50) einwirkt, und daß der Regeldruck in eine an sich bekannte Reaktionskammer (12a) des Steuerventils (12) über eine Verbindungsl^itung geleitet wird, die mittels einer unveränderlichen Drosselstelle (30) an eine Rücklaufleitung angeschlossen ist

2. SteuerventileinricTituig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eh. die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentierendes elektrisches Signal auf den Anker einer Magnetspule (80) einwirkt, der den inneren Ventilschieber (58) betätigt