DE2261872B2 - Druckmittelsteuereinrichtung für Speicherlenkungen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckmittelsteuereinrichtung für Speicherlenkungen vog Kraftfahrzeugen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, daß bei Speicherlenkungen in Neutralstellung des 4/3-Wege-Steuerventils zumindest die Druckmittelquelle von den Arbeitsräumen des Servomotors getrennt sein muß. Ein Absperren der Arbeitsräume selbst ist zwar möglich, führt jedoch vornehmlich bei vorgespannten Zentriermitteln zu Schwierigkeiten, die bei großen positiven Überdeckungen sogar zum Blockieren der Anlage führen könnten, und zwar mindestens so lange, bis die Vorspannung der Zentriermittel überwunden ist. Man ist daher bei Speicherlenkungen dazu übergegangen (siehe z. B. DE-PS 10 03 610), in Neutralstellung des Steuerventils die Arbeitsräume mit der Rückleitung zu verbinden. Mit dieser Anordnung ist es möglich, ohne Blockieren unterhalb der durch die vorgespannten Zentriermittel gegebenen Ansprechschwelle rein mechanisch ohne Servounterstützung zu Ιεηκεη. Auch ein selbsttätiges Rückstellen der gelenkten Räder in die Geradeausstellung ist möglich. Ein Nachteil dieser Anordnung liegt jedoch darin, daß grundsätzlich beim Einsetzen der Servounterstützung, also bei einer Verbindung zwischen Druckquelle und Arbeitsraum, unter hohem Druck stehendes Druckmittel in einen drucklosen Arbeitsraum einströmt. Es ist bekannt, daß bei einer solchen Entspannung Luftausscheidungen entstehen, die wiederum Geräusche verursachen und zu einer unerwünschten Weichheit des Systems führen können. Diese Erscheinungen treten um so eher auf, je niedriger der Druck ist, auf den entspannt wird. Insbesondere Unterdruck, der nach positiven Überdeckungen auftreten kann, muß daher auf jeden Fall vermieden werden. Es ist aus diesem Grunde Aufgabe der Erfindung, eine Druckmittelsteuereinrichtung der in Rede stehenden Art mit einfachen Mitteln so auszugestalten, daß in keinem der Arbeitsräume Unterdruck entsteht Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit

ίο den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmalen.

Mit Hilfe des Druckregelventils ist es nun möglich, in den Arbeitsräumen bereits in der Neutralstellung einen Überdruck in Höhe von zwei bis drei bar aufrecht zu erhalten. Da das Widerstandsventil höher eingestellt ist findet nur ein minimaler Druckmittelverbrauch durch Leckagen statt Eine Durchströmung des Druckregelventils im eigentlichen Sinne erfolgt nicht Da Druckmittel zunächst von einem Arbeitsraum zum anderen überströmen kann, wird auch der Verbrauch aus dem Hydrospeicher eingeschränkt Der Überdruck stellt sich im übrigen in seiner Höhe unabhängig von der Größe iigendwelcher Überdeckungen oder Leckspalte ein.

Der Einbau eines Widerstandsventils in eine Rückleitung ist in der Hydraulik an sich bekannt (DE-OS 14 26 606). Hinweise auf die gesamte Lösung des genannten Problems sind jedoch dieser Druckschrift nicht zu entnehmen. Selbst eine Kombination mit dem

JO aus der erwähnten DE-PS 10 03 610 bekannten Merkmal der in Neutralstellung mit der Rückleitung verbundenen Arbeitsräume hätte nicht zu einem jederzeit erzielbaren Erfolg geführt, da sich bei längeren Leckagen zwar ein Überdnick bilden hätte können,

jedoch bei ungünstigen Überdeckungen und schnellen dynamischen Steuerbewegungen durchaus Unterdruck in einem der Arbeitsräume hätte auftreten können.

Anspruch 2 bezieht sich auf eine spezielle, Dichtungsreibung vermeidende Anordnung des Widerstandsven-

■to tils für in Art eines Drehverteilers angeschlossene Ventilkörper.

Anhand eines in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Druckmittelsteuereinrichtung,

Fi g. 2 stellt einen Schnitt längs der Achse parallel zu den Steuerkolben einer in Art eines Drehverteilers wirkenden Druckmittelsteuereinrichtung dar.

so F i g. 3 zeigt den Schnitt gemäß der Schnittlinie C-D von F i g. 2.

Gemäß F i g.^ sind in einem nicht näher dargestellten Ventilkörper 1 zwei parallele Bohrungen 2 und 3 angeordnet, in denen Steuerkolben 4 und S gleitbar angeordnet sind. Die Steuerkolben 4 und 5 sind über Stößel 6 und 7 mit einem als Betätigungsmittel dienenden Hebel 8 verbunden, welcher seinerseits in Wirkverbindung mit einem Lenkhandrad 9 steht. Der Ventilkörper 1 ist, wie durch eine Wirklinie 10 angedeutet ist, mit einer Kolbenstange 11 eines Servomotors 12 verbunden. Der Servomotor 12 weist einen Zylinder 13 auf, in dem ein mit der Kolbenstange 11 verbundener Kolben 14 gleitbar angeordnet ist. Der Kolbenstange 11 gegenüber ist mit dem Kolben 14 eine weitere Kolbenstange 15 verbunden. Ein Arbeitsraum

16 umgibt die Kolbenstange U innerhalb des Zylinders 13 und in entsprechender Weise umgibt ein Arbeitsraum

17 die Kolbenstange i5. Der Steuerkoiben 4 weist zwei

Schultern 18 und 19 auf, weiche durch eine Nut 20 getrennt sind. In entsprechender Weise trägt der Steuerkolben S Schultern 21 und 22, welche durch eine Nut 23 voneinander getrennt sind. Eine dem Stößel 6 gegenüberliegende, als Reaktionsfläche dienende Stirnfläche des Steuerkolbens 4 ist mit 24 bezeichnet Eine entsprechende Stirnfläche des Steuerkolbens 5 hat die Bezugszahl 25. Die an die Stirnflächen 24 und 25 angrenzenden Räume bilden Reaktionsräume 26 und 27. In der Neutralstellung des Hebels 8 wirkt dieser mit seinen beiden Enden auf vorgespannte Federn 28 und 29, welche sich am Ventilkörper 1 abstützen und weiche als elastisch nachgiebige, vorgespannte Zentriermittel zwischen dem als Krafteingangsglied dienenden Hebel 8 und dem als Kraftausgangsglied dienenden Ventilkörper 1 wirken. In dieser Neutralstellung sind die Steuerkolben 4 und 5 so angeordnet, daß sie mit ihren Schultern 18 und 21 Anschlüsse P\ und Pz verschließen, welche über Leitungen 30 und 31 mit einer nicht näher definierten Druckmittelquelle 32 verbunden sind, die üblicherweise aus einer Servopumpe und einem Druckspeicher besteht In die Nuten 20 und 30 umgebende Ringräume 33 und 34 münden in dieser Stellung den Schultern 19 und 20 benachbart Anschlüsse Ti und 7*2. Diese Anschlüsse 71 und 7} sind miteinander über eine Leitung 35 verbunden, von der eine Rückleitung 36 abzweigt, in welche ein Widerstandsventil 37 eingebaut ist Etwa in der Mitte zwischen den Schultern 18 und 19 mündet in den Ringraum 33 ein Anschluß A, welcher über eine Leitung 38 mit einetn Anschluß A\ verbunden ist welcher in den Arbeitsraum 16 des Servomotors mündet Vor der Leitung 38 zweigt eine Leitung 39 ab, welche zu dem Reaktionsraum 26 führt. In den Ringraum 34 mündet etwa in der Mitte zwischen den beiden Schultern 21 und 22 ein Anschluß B, welcher über eine Leitung 40 mit einem Anschluß B\ verbunden ist, welcher in den Arbeitsraum 17 mündet Von der Leitung 40 zweigt eine zum Reaktionsraum 27 führende Leitung 41 ab. Die Druckmittelquelle 32 speist weiterhin über zusätzliche, von der Leitung 31 abzweigende Leitungsmittel 31' den Einlaß eines Druckregelventils 42, dessen Auslaß über Leitungen 43 und 44 mit den Leitungen 39 und 41 und damit mit den Arbeitsräumen 16 und 17 verbunden ist Dabei ist in die Leitung 43 ein in Richtung der Leitung 39 öffnendes Rückschlagventil 45 und in die Leitung 44 ein in Richtung Leitung 41 öffnendes Rückschlagventil 46 eingebaut.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei zunächst angenommen, daß die Druckmittelquelle 32 einen bestimmten Druck erzeuge, jedoch das Lenkhandrad 9 nicht betätigt wird. Der Druck wird sich dann über die Leitungen 31 und 30 zu den Anschlüssen P\ und /*> und außerdem über das Leitungsmittel 31' bis zum Druckregelventil 42 fortpflanzen. An den Anschlüssen P\ und Pi wird eine weitere Ausbreitung des Druckes durch die Schultern 18 und 21 verhindert. Es findet allenfalls eine Leckströmung statt. Dem Druckregelventil 42 kommt nun die Aufgabe zu, den vergleichsweise hohen Druck der Druckquelle 32 auf einen Wert in der Größenordnung von einigen bar in den Leitungen 43 und 44 zu reduzieren. Unter der weiteren Voraussetzung, daß die Rückschlagventile einen sehr geringen öffnungsdruck benötigen, beispielsweise 0,2 bar, pflanzt sich der reduzierte Druck nahezu ungehindert in die Arbeitsräume 16 und 17 bzw. in die damit kommunizierenden Leitungen und Kanäle fort. Der Druck baut sich daher auch in der Rückieiiung 36 vor dem Widerstandsventil 37 auf.

Da dessen Öffnungsdruck jedoch höher liegt als der reduzierte Druck, findet eine Durchströmung nicht statt Es ist also zu bemerken, daß das Oruckrcgelventil 42

bereits im statischen Zustand einen Oberdruck in den Arbeitsräumen 16 und 17 hervorruft, ein merklicher Verbrauch an Druckmittel jedoch nicht stattfindet Bei Andauern dieses Zustandes an den Schultern 18 und 21 vorbeitretende Leckströme können den Druck dann so erhöhen, daß das Widerstandsventil 37 öffnet Die Rückschlagventile 45 und 46 werden dabei geschlossen. Es sei nun angenommen, daß dem Hebel 8 vom Lenkhandrad 9 her eine im Uhrzeigersinn wirkende Bewegung erteilt werde. Der Lenkwiderstand an den gelenkten Rädern sei zunächst noch so gering, daß ein Lenkvorgang über die als Zentriermittel dienenden, vorgespannten Federn 28 bzw. 29 erfolgen kann. Die Bewegung des Hebels 8 wird dann ohne Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Hebel 8 und Ventilkörper 1 auf diesen übertragen. Der Ventilkörper 1 leitet die Bewegung, wie durch die Wirklinie 10 angedeutet ist auf die Kolbenstange 11 weiter. Die Kolbenstange 11 möge sich zusammen mit dem Kolben 14 dadurch nach rechts bewegen. Diese Bewegung bedeutet daC sich der Arbeitsraum 17 verkleinert und Flüssigkeit aus diesem Arbeitsraum 17 über den Anschluß B\ und die Leitung 40 zum Anschluß B verdrängt wird. Über den Ringraum 34, den Anschluß T2, die Leitung 35, den Anschluß Ti, den Ringraum 33, den Anschluß A, die Leitung 38 und den Anschluß A) gelangt das Druckmittel dann in den Arbeitsraum 16. Das bedeutet, daß, solange keine Relativbewegung zwischen dem Krafteingangsglied und dem Kraftausgangsglied erfolgt ein Überströmen des Druckmittels von einem Arbeitsraum in den anderen stattfindet, wobei ein Abströmen durch die Rücklaufleitung durch das Widerstandsventil 37 verhindert wird. Trotz Vergrößerung des Arbeitsraumes 16 wird daher kein Druckmittel zur Nachspeisung benötigt Sollte jedoch irgendwann ein Druckabfall auftreten oder gar die Gefahr von Unterdruck entstehen, wird sofort das Rückschlagventil 45 öffnen, und Druckmittel wird mit reduziertem Druck nachgespeist. Wenn bei anwachsenden Lenkwiderständen schließlich die Vorspannung der Feder 28 überwunden wird, findet eine Relativbewegung zwischen dem Hebel 8 und dem Ventilkörper 1 statt Die Folge ist, daß über den Stößel 6 der Steuerkolben 4 weiter in die Bohrung 2 hineingeschoben wird. Dabei bleibt zunächst die Überströmmöglichkeit erhalten. Schließlich aber wird der Anschluß Ti vollständig abgesperrt. Zu diesem Zeitpunkt hat der Steuerkolben 5 eine entgegengesetzte Bewegung aus der Bohrung 3 heraus ausgeführt. Das bedeutet, daß dort nach wie vor eine Verbindung zwischen den Anschlüssen Sund 7} besteht. Sofern der Steuerkolben 4 mit einer sogenannten Null-Überdeckung ausgestattet ist, wird sich sofort nach dem Abschließen des Anschlusses 71 der Anschluß P\ öffnen, so daß Druckmittel von diesem Anschluß zum Anschluß A hinströmen kann. Bei Vorhandensein der üblicherweise eingehaltenen kleinen positiven Überdeckung wird im Arbeitsraum 16 eine geringfügige Nachspeisung stattfinden, ehe ein Zufluß von Druckmittel vom Anschluß P\ her erfolgt. Obwohl zwischen den Anschlüssen P\ und A ein beträchtlicher Druckunterschied bestehen kann, werden Geräusche infolge von Kavitationen oder Luftausscheidungen weitgehend vermieden, da ja nicht der Druckunterschied allein maßgebend ist, sondern

ebenso der Druck, auf den sich ein Druckmittel entspannt. Eine Entspannung auf einem positiven Überdruck ist daher wesentlich günstiger als eine Entspannung auf Atmosphären- oder gar Unterdruck. Es sei auch darauf hingewiesen, daß selbst nach Einsetzen der Servounterstützung, also nach dem öffnen der Verbindung T\-A der Überdruck auf der Ablaufseite, d.h. in dem System zwischen dem Arbeitsraum 17 und dem Widerstandsventil 37 erhalten bleibt Der Kolben 14 ist daher hydraulisch eingespannt und neigt weniger zu Sprüngen und Rucken. Das beschriebene Überströmen von Druckmittel von einem Arbeitsraum in den anderen findet natürlich auch dann statt, wenn der Servokolben 14 durch äußere Kräfte bewegt wird. Diese Bewegung tritt immer dann auf, wenn sich die gelenkten Räder selbsttätig in die Geradeausstellung zurückstellen. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß die dargestellten vorgespannten Federn 28 und 29 nur symbolisch für irgendein vorgespanntes Zentriermittel stehen.

In Fig.2 ist ein Krafteingangsglied 47 dargestellt, welches mit einem nicht näher gezeigten Lenkhandrad verbindbar ist. An dem Krafteingangsglied 47 ist ein als Betätigungsmittel dienender Hebel 48 befestigt. Das Krafteingangsglied 47 ist in einem Ventilkörper 49 gelagert. Der Ventilkörper 40 wirkt seinerseits mit einem nur teilweise dargestellen Anschlußkörper 50 in Art eines Drehverteilers zusammen. Der Hebel 48 wirkt gemäß F i g. 3 über Stößel 51 und 52 auf Steuerkolben 53 und 54, welche in Bohrungen 55 und 56 des Ventilkörpers 49 gleitbar angeordnet sind. Die Steuerkolben 53 und 54 sind im Gegensatz zu den Steuerkolben 4 und 5 mit drei Schultern versehen. Es ist ersichtlich, daß jeweils die mittlere Schulter 57 bzw. 58 zunächst eine Verbindung zwischen den Anschlüssen A und T\ bzw. B und T₂ freigibt. Bei Einwärtsbewegungen der Steuerkolben 53 und 54 werden dann zunächst die Anschlüsse A und B von T abgesperrt. Nach einer weiteren Bewegung wird dann eine Verbindung vom Anschluß A zum Anschluß P\ bzw. ßzum Anschluß P₂ hergestellt. Die Wirkungsweise ist dabei die gleiche wie schon für F i g. 1 beschrieben. Die Verbindung zwischen den Anschlüssen 7Ϊ und T₂ erfolgt dabei innerhalb des Ventilkörpers 49. Von einer Verbindungsbohrung 49 zweigt eine weitere Bohrung 60 ab, welche zu einem Widerstandsventil 61 führt. Das Widerstandsventil 61 enthält einen Kolben 62, welcher stirnseitig auf eine Blattfeder 63 wirkt und auf seiner gegenüberliegenden Stirnfläche vom Druckmittel beaufschlagt wird. Als vorgespanntes Zentriermittel dient ein ringförmiges Federelement.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es ist insbesondere möglich, sie auch bei Druckmittelsteuereinrichtungen mit nur einem einzigen Steuerkolben anzuwenden. Sie ist darüber hinaus ganz unabhängig von der Art der Erzeugung einer Relativbewegung zum Betätigen eines Wegeventils bzw. von der Ausführung der Zentriereinrichtung einsetzbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Druckmittelsteuereinrichtung für Speicherlenkungen von Kraftfahrzeugen, zum wahlweisen Verbinden der Arbeitsräume eines Servomotors mit einer Druckmittelquelle oder einer Rückleitung zu einem Vorratsbehälter mit Hilfe eines 4/3-Wege-Steuerventils, welches in seiner durch vorgespannte Zentriermittel bewirkten Neutralstellmig die Arbeitsräume untereinander und mit der RQckleitung verbindet und gleichzeitig von der Druckmittelquelle trennt, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise in die Rückleitung i(36, Bohrung 60) ein Widerstandsventil (37,61) eingebaut ist und die Druckmittelquelle (32) über zusätzliche Leitungsmittel (31') mit dem Einlaß eines Dn-ckregelvsntüs (42) verbunden ist, dessen Auslaß mit den Arbeitsräumen (16, 17) des Servomotors über weitere Leitungen (43, 44) und jeweils ein in Richtung Arbeitsraum (16, 17) öffnendes Rückschlagventil (45, 46) in Verbindung steht, wobei der am Druckregelventil (42) eingestellte Druck niedriger ist als der zum öffnen des Widerstandsventils (37,61) notwendige Druck.

2. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstands ventil (61) in einem Ventilkörper (49) angeordnet ist, in dem auch in bei Einrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannter Weise zwei quer zur Steuerventilachse liegende Steuerkolben sitzen, wobei der Ventilkörper mit einem Anschlußkörper verbunden ist, der nach Art eines Drehverteilers wirkt