DE2256072C3 - Anordnung zur Begrenzung der Reaktionskraft bei hydraulischen Servolenkeinrichtungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Begrenzen der- Reaktionskräfte bei hydraulischen Servolenkeinrichtungen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs.

Anordnungen dieser Art sind bereits durch die DE-AS 11 29 847 bekannt. Dabei sind innerhalb eines mit zwei Reaktionsflächen versehenen Steuerkolbens zwei Kugel-Rückschlagventile koaxial in einer gemeinsamen Bohrung angeordnet, wobei die Kugeln von einer gemeinsamen Feder in Schließrichtung belastet werden. Die Feder ist so stark ausgebildet, so daß die Rückschlagventile als Druckbegrenzungsventile wirken. Da in Kugel-Sitzventilen die Bewegungen der Kugel äußerst schwach gedämpft sind, sind bei hohen Druckgefällen Geräuschentwicklungen und Druck- 5c Schwingungen, die sich dem Fahrzeuglenker in unerwünschter Weise über die Reaktionsflächen mitteilen, kaum zu vermeiden. Bei hohen Arbeitsdrücken, wie sie insbesondere bei Servolenkeinrichtungen mit in der Mittenstellung geschlossenen Steuerventilen angewendet werden, ergibt sich bei Kugel-Sitzventilen außerdem leicht eine unsymmetrische Reaktionskraftbegrenxung in beiden Betätigungsrichtungen, falls nicht die Sitzflächen der Kugel-Sitzventile genau gleich groß sind. Dies ist jedoch nicht ohne besonderen Aufwand zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden, d. h., bei einer Anordnung der in Rede stehenden Art auch bei hohen Druckgefällen Geräuschenlwicklungen weitgehend zu unterdrücken, Schwankungen der Reaktionskrafi; als Folge von Druckschwingungen zu vermeiden und ein symmetrisches Lenkverhalten mit großer Genauigkeit auch nach längerem Betrieb zu gewährleisten.

Pie Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß in beiden Betätigungsrichtungen ein und das gleiche Druckbegrenzungsventil jeweils genau bei dem gleichen Druck anspricht, wodurch volle Symmetrie sichergestellt ist Selbst wenn die Rückschlagventils sehr unterschiedliche Sitzflächen und/oder Federn haben sollten, macht sich dies bei Öffnungsdrücken in der Größenordnung von z. B. 0,2 bar praktisch nicht bemerkbar.

Die Verwendung nur eines Druckbegrenzungsventils für beide Steuerventile einer Druckmittelsteuereinrichtung ist durch die DE-AS 12 38 789 an sich bekannt Es handelt sich jedoch hierbei um eine Einrichtung, deren Steuerventil in der Mittenstellung einen offenen Durchlauf des Druckmittels von der Pumpe zum Tank zuläßt Das Druckbegrenzungsventil ist dabei nicht unmittelbar vom Druck in einem Reaktionsraum eines Steuerventils, sondern vom Zulaufdruck beaufschlagt und verbindet auch nicht einen Reaktionsraum mit dem Ablauf, sondern trennt ihn vom Zulauf. Es ist daher zur Druckentlastung der Reaktionsräume ein zusätzliches Nuten- und Bohrungssystem in den Ventilschiebern erforderlich. Diese Art der Druckentlastung der Reaktionsräume bei Lenkeinrichtungen mit offener Steuerventilmittelstellung, bei denen der Versorgungsdruck mit der verlangten Lenklast schwankt, kann daher keine Anregung zur Anwendung dieses Prinzips bei Lenkeinrichtungen mit geschlossener Mittenstellung des Steuerventils bilden, bei denen der Versorgungsdruck so wie bei Lenkeinrichtungen nach der DE-AS 11 29 847 unabhängig von der momentanen Lenklast ist

Die Erfindung wird anhand von in den Abbildungen zum Teil schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert

F i g. 1 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Schaltung für ein mit zw,ei gegensinnig wirkenden Reaktionsflächen versehenes Reaktionsglied.

F i g. 2 zeigt die gleiche Schaltung für zwei getrennt angeordnete Reaktionsglieder.

Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel; welches der Anordnung nach F i g. 2 entspricht und bei dem die Reaktionsglieder gleichzeitig als Steuerkolben wirken.

In einer Bohrung 1 eines Gehäuses 2 gleitet ein als Reaktionsglied dienender Kolben 3. Der Kolben 3 ist an seinen Stirnflächen mit Kolbenstangen 4 bzw. 5 versehen, die durch das Gehäuse 2 dicht nach außen geführt sind. Eine dieser Kolbenstangen 4 bzw. 5 wirkt auf nicht näher dargestellte Weise auf einen mit einem Lenkhandrad verbundenen Teil einer Lenkspindel ein. Das Gehäuse 2 ist mit einem anderen Teil, welcher beispielsweise über ein Lenkgetriebe oder dergleichen auf die gelenkten Räder wirkt, verbunden. Die zwischen den Kolbenstangen 4 und 5 und dem Gehäuse 2 befindlichen Ringräume 6 und 7 dienen als Reaktionsräume. An die Ringräume 6 und / sind Leitungen 8 und 9 angeschlossen, in welche Drosselstellen 10 und U eingebaut sind. Die Leitungen 8 und 9 stehen mit nicht näher dargestellten Arbeitsräumen eines Servomotors in Verbindung, welcher im Sinne einer Verstärkung auf den dem Lenkhandrad abgewandten Teil der Kraftübertragungsvorrichtung einwirkt. Die Beaufschlagung der Arbeitsräume des Servomotors erfolgt über ein nicht näher dargestelles Lenkventil. Der jeweilige Druck in den Arbeitsräumen pflanzt sich über die Leitungen 8

und 9 in die Ringräume 6 und 7 fort und wirkt dort auf als Reaktionsfllchen dienende Rjngfläehen 12 und 13 des Kolbens 3. An die Ringräume 6 und 7 sind weitere Leitungen 14 und 15 angeschlossen, in welche Rückschlagventile 16 und 17 eingebaut sind, welche in einer von den Ringräumen 6 und 7 fortweisenden Richtung öffnen. Die Leitungen 14 und 15 vereinigen sich zu einer Leitung 18, in welche ein Druckbegrenzungsventil 19 eingebaut ist Es ist ersichtlich, daß der Druck in den Ringräumen 6 und 7 nur bis auf den durch to das Druckbegrenzungsventil 19 vorgegebenen Wert ansteigen kann. Wird dieser Wert Oberschritten, öffnet das Druckbegrenzungsventil 19, und Druckmittel strömt in einen Vorratsbehälter zurück. Die auf die Flächen 12 und 13 wirkenden Drücke und damit die Reaktionskraft auf den Kolben 3 können somit nicht weiter ansteigen. Ein Oberströmen vom Ringraum 6 in Ringraum 7 oder umgekehrt wird durch die gegeneinander geschalteten Rückschlagventile 16 und 17 verhindert

In F i g. 2 sind in Bohrungen 20 und 21 eines Gehäuses 22 als Reaktionsglieder dienende Kolben 23 und 24 angeordnet, welche über Stößel 25 und 26 von einem ais Betätigungsglied dienenden Hebel 27 bewegt werden können. Als Reaktionsflächen dienende Stirnflächen 28 und 29 der Kolben 23 und 24 begrenzen Reaktionsräume 30 und 31. An den Reaktionsraum 30 ist eine Leitung 32 angeschlossen, in welche eine Drosselstelle 33 eingebaut ist In ähnlicher Weise ist an den Reaktionsraum 31 eine Leitung 34 angeschlossen, in welche eine Drosselstelle 35 eingebaut ist Die Leitungen 32 und 34 stehen mit den entsprechenden Arbeitsräumen eines nicht näher dargestellten Servomotors in Verbindung. An die Reaktionsräume 30 und 31 sind zwei weitere Leitungen 36 und 37 angeschlossen, in welche Rückschlagventile 38 und 38' eingebaut sind, welche in einer von den Reaktionsräumen 30 und 31 fortweisenden Richtung öffnen. Die Leitungen 36 und 37 vereinigen sich zu einer Leitung, in welche ein Druckbegrenzungsventil 39 eingebaut ist Die Funktion ist die gleiche wie schon für F i g. 1 beschrieben. Durch das Druckbegrenzungsventil 39 werden die Drücke in den Reaktionsräumen 30 und 31 auf einen vorbestimmten Wert begrenzt Damit wird auch die auf das Betätigungsglied 27 wirkende Reaktionskraft begrenzt Die Drosselstellen 33 und 35 haben die Aufgabe, einen zu starken Flüssigkeitsverbrauch über das Druckbegrenzungsventil 39 zu verhindern. Das bedeutet mit anderen Worten, daß die Drosselstellen 33 und 35 nach dem Ansprechen des Druckbegrenzungsventils 39 ein Druckgefälle zwischen den Arbeitsräumen und den so Reaktionsräumen 30 und 31 ermöglichen. Der Druck in einem Arbeitsraum kann dann weiter ansteigen, während der Druck in dem zugehörigen Reaktionsraum begrenzt wird.

In F i g. 3 ist eine gegenständliche Ausführung der ^r>~> Anordnung nach F i g. 2 zu sehen. Es ist bemerkenswert, daß die Reaktionsglieder gleichzeitig als Steuerkolben dienen. In einem Ventilkörper 40 sind quer und außermittig zu dessen Achse zwei parallele Bohrungen 41 und 42 angebracht. In der Bohrung 41 gleitet ein m> Steuerkolben 43, während in der Bohrung 42 ein Steuerkolben 44 angeordnet ist. Die Betätigung der Steuerkolben 43 und 44 erfolgt über Stößel 45 und 46 von einem als Betätigungsglied 47 dienenden Hebel. Dieser Hebel 47 steht auf nicht näher dargestellte Weise mit einem Lenkhzndrad 48 in Wirkverbindung. Der Steuerkolben 43 verbindet wechselweise einen Anschluß A mit einem Anschluß P\ oder 7], Der Anschluß P\ ist ober eine Druckleitung 49 mit einer Druckquelle 50 verbunden. Vom AnschiuD Λ föhrt eine Leitung 51 zu einem Anschluß A\ eines Servomotors 5Z Der Anschluß T] ist mit einem Vorratsbehälter verbunden. Der Steuerkolben 44 verbindet wechselweise einen Anschluß B mit einem Anschluß P₂ bzw. einem Anschluß 7i Der Anschluß P₂ ist über eine Druckleitung 53 mit der Druckquelle 50 verbunden. Der Anschluß B steht über eine Leitung 54 mit einem Anschluß B\ des Servomotors 52 in Verbindung. Der Anschluß T₂ schließlich ist mit einem Vorratsbehälter verbunden. Der Servomotor 52 besitzt ein Gehäuse 55. In dem Gehäuse 55 ist eine Bohrung 56 angeordnet, in welcher ein mit einer beidseitigen Kolbenstange 57 bzw. 57' versehener Kolben 58 gleitbar angeordnet ist Die zwischen den Kolbenstangen 57 und 57' und dem Gehäuse 55 entstehenden Ringräume sind die Arbeitsräume 59 und 60. Auf nicht näher dargestellte Weise besteht eine Wirkverbindung zwischen dem V-.j-itilkörper 40 und einer der Kolbenstangen 57 bzw. 58. Et muß an dieser Stelle bemerkt werden, daß die in dem Ventilkörper 40 dargestellten Anschlüsse in der Praxis meist nicht im Ventilkörper 40 selbst vorhanden sind, sondern in einem nicht räher dargestellten Anschlußkörper, mit welchem der Ventilkörper 40 in Art eines Drehverteilers zusammenwirkt Der Anschlußkörper ist meist ortsfest angebracht währen der Ventilkörper 40 drehbar ist Die Stirnflächen der Steuerkolben 43 ui.d 44 dienen als Reaktionsflächen 61 und 62. Sie begrenzen Reaktionsräiime 63 und 64. Der Reaktionsraum 63 ist mit dem Anschluß A über eine im Steuerkotben 43 vorgesehene Bohrung 65 verbunden. In der Bohrung 65 ist eine Drosselstelle 66 vorgesehen. Eine Bohrung 67 innerhalb des Steuerkolbens 44 verbindet den Anschluß B mit dem Reaktionsraum 64. In der Bohrung 67 ist eine Drosselstelle 68 vorgesehen. Eine Bohrung 69 verbindet den Reaktionsraum 63 mit einem Rückschlagventil 70. Von dem Rückschlagventil 70 gelangt die Flüssigkeit zu einem Druckbegrenzungsventil 71. Aus den Reaktionsraam 64 gelangt die Flüssigkeit über eine Bohrung 72 und ein Rückschlagventil 73 zu dem Druckbegrenzungsventil 71. Das Druckbegrenzungsventil 71 besitzt einen Steuerkolben, welcher mit zwei durch einen Steg 74 getrennten Schultern 75 und 76 versehen ist. In der Ruhestellung trennt die Schulter 76 eine den Steg 74 umgebende Ringnut 77 von einem Ablaufkanal 78. Die Betätigung des Druckbegrenzungsventils erfolgt durch Flüssigkeit, welche aus der Ringnut 77 über Drosselstellen 79 an der Schulter 75 zur Stirnseite der Schulter 75 gelangt. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckes wird dann der Steuerkolben gegen die Kraft einer auf die Schulter 76 wirkenden Feder 80 angehoben. Dabei gibt die Schulter 76 eine Verbindung zwischen der Ringnut 77 und df gj Ablaufkanal 78 frei.

In der Ausführung des Druckbegrenzungsventils stehen verschiedene Möglichkeiten offen. Es ist zum Beispiel möglich, ein Sitzventil zu verwenden. Es sollte aber darauf geachtet werden, daß auch ein solches Ventil gedämpft ist Der Dämpfung dienende Kerben 79 können bei gleicher Funktion beispielsweise durch eine eingeschraubte Düse oder durch einen Ringspalt ersetzt werden. Auch kleine Bohrungen können angewendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zum Begrenzen der Reaktionskräfte bei hydraulischen Servolenkeinrichtungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Betätigungsglied, s einem Servomotor mit zwei Arbeitsräumen, einem mit dem Servomotor in Wirkverbindung stehenden mechanischen Abtriebsglied, einer durch Relativbewegungen zwischen Betätigungs- und Abtriebsglied betätigten Steuerventileinrichtung mit geschlossener Mittenstellung zum wechselweisen Verbinden der Arbeitsräume des Servomotors mit einer Druckquelle oder einem Ablauf, wobei zwei gegeneinander auf die Betätigungseinrichtung rückwirkende Kolbenflächen der Steuerventileinrichtung über Drosselstellen mi ι den Arbeitsräumen verbundene Reaktionsräume begrenzen, von denen jeder über eine Verbindungsleitung an eine Druckbegrenzungseinrichtung angeschlossen ist, die bei Überschreien eines vorbestimmten Grenzwertes des Druckes in den Reaktionsräumen die betreffende Verbindungsleitung mit dem Ablauf verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß in jede Verbindungsleitung ein zur Druckbegrenzungseinrichtung hin unter geringem öffnungsdruck öffnendes federbelastetes Rückschlagventil (16,17;38,38'; 70,73) eingebaut und die Druckbegrenzungseinrichtung als für beide Verbindungsleitungen gemeinsames Druckbegrenzungsventil (19; 39; 71) den Rückschlagventilen nachgeschaltet ist, dessen Ventilgliedbewe^ungen hydraulisch gedämpft sind.