DE2536894B2 - Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine !15 iraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für Fahrzeuge, mit einer durch den Fahrzeugmotor angetriebenen F Mriebsdruckmittel- v> pumpe, deren Fördervolumen über eine Druckmittelleitung einem durch ein Lenkorgan betätigbaren Lenkventil sowie einem Lenkmotor zugeleitet wird, und mit einer über den Fahrantrieb des Fahrzeugs angetriebenen, eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Fördermenge w liefernden weiteren Druckmittelpumpe, deren gefördertes Druckmittel über einen Druckkanal in eine Reaktionskammer des Lenkventils geleitet in diesem eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Reaktionskraft erzeugt, v,

Bei Fahrzeugen mit hilfskraftunterstützten Lenkungen ist es zur Verhinderung eines Übersteuerns bei hoher Fahrgeschwindigkeit günstig, wenn sich die aufzubringende Lenkkraft mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit vergrößert. Diese Forderung ist bei in bekannten hydraulischen Hilfskraftlenkeinrichtungen der eingangs genannten Art (DE-OS 22 40 649) erfüllt. Bei Ausfall der Betriebsdruckmittelpumpe fällt bei diesen Einrichtungen die gesamte Hilfskraft für die Lenkung aus. v<

Der Erfindung lieg*, daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher auch bei Ausfall der Betriebsdruckmittelpumpe noch eine Hilfskraft für die Lenkung zur Verfügung steht. w

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise der Druckkanal der weiteren Druckmittelpumpe über einen Verbindungskanal mit der Druckmittelleitung verbunden ist und in den Verbindungskanal ein Absperrventil eingeschaltet ist, ·>■> das einen Durchfluß zur Druckmittelleitung zuläßt, sobald der Öldruck in dem Druckkanal um einen vorbestimmten Betrag höher wird als der Öldruck in der Druckmittelleitung.

Bei Ausfall der Betriebsdruckmiuelpumpe oder starkem Nachlassen der Fördermenge bzw. des Drucks von dieser Pumpe wird so eine verminderte Hilfskraft für die Lenkung dadurch aufrechterhalten, daß der geschwindigkeitsabhängige Druck des Druckmittels von der weiteren Druckmittelpumpe, welcher zur Bildung der geschwindigkeitsabhängigen Reaktionskraft dient, gleichzeitig zum Aufbau der Hilfskraft für die Lenkung genutzt wird.

Die Anordnung von achsgetriebenen Druckmittelpumpen, deren Fördermenge somit teilweise von der Fahrgeschwindigkeit abhängt, zur Lieferung von Druckmittel für die Servolenkung bei Ausfall der Servopumpe ist bekannt (DE-OS 20 28 250). Dabei ist eine besondere mit dem Achstrieb verbundene Druckmittelpumpe ausschließlich zu dem Zweck vorgesehen, Hilfsdruckmittel mit nach oben begrenztem Druck in die Betriebsdruckleitung über ein Rückschlagventil einzuspeisen, wenn der von der Servopumpe erzeugte Druck einen bestimmten Wert unterschreitet Dies bedingt jedoch einen über den weit überwiegenden Teil der Betriebszeit des Fahrzeugs ungenutzten Aufwand.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in den Verbindungskanal der beiden Druckkreise in Reihe mit dem Absperrventil eine Drossel eingesetzt

Die Erfindung wjrrd im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform einer Hilfskraftlenkeinrichtung;

F i g. 2 den Schnitt längs der Linie H-II in F i g. 1;

Fig.3 eine schematische Darstellung des Druckölkreislaufs der Hilfskraftlenkeinrichtung nach F i g. 1 und 2;

F i g. 4 eine schematische Darstellung des Druckölkreislaufs einer abgeänderten Ausführungsform einer Hilfskraftlenkeinrichtung;

F i g. 5 eine graphische Darstellung aus der die für die erste Ausführungsform gehenden Lenkkraftkurven ersichtlich sind, und

F i g. 6 eine F i g. 5 entsprechende, jedoch für die zweite Ausführungsform geltende graphische Darstellung.

Zu der in F i g. 1 und 2 dargestellten Hilfskraftlenkeinrichtung gehören eine Lenkspindel 1 mit deren oberem Ende ein Lenkrad 2 verbunden ist und die an ihrem entgegengesetzten Ende ein Ritzel 5 mit einer Schrägverzahnung 4 aufweist, das mit einer entsprechend verzahnten Zahnstange 3 zusammenarbeitet. Eine Verlängerung der Lenkspindel 1 betätigt einen Ventilschieber eines Lenkventils in einem Ventilgehäuse 6.

Das Lenkventil weist eine offene Mittelstellung auf und steuert in seinen Schaltstellungen von einer Betriebsdruckmittelpumpe 8 über eine Druckmittelleitung 9 zugeführtes Druckmittel über Arbeitsleitungen 12 Arbeitsräumen 14 eines Lenkmotors mit einem Kolben 13 bzw. über eine Rücklaufleitung 10 einem ölbehälter 11 zu.

Der Betriebsdruckmittelpumpe 8 ist ein Überdruckventil 8a sowie ein Nachsaugeventil Sbzugeordnet.

Im Ventilgehäuse 6 sind parallel zum Ventilschieber 7 Reaktionskammern 15 angeordnet, zu denen von Federn 16 beaufschlagte Kolben 17 aufgenommen sind die mit ihren Stirnflächen synchron mit dem Ventilschieber 7 bewegte Scheiben 18 belasten und an Gehäuseanschlägen anliegen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g, 1 und 2 sind vier solche Reaktionskammern 15 vorhanden. Die Reaktionskammern sind über einen Druckkanal 19 von einer weiteren Druckmittelpumpe 20, deren Fördermenge der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht, mit Druckmittel beaufschlagt Der Druckkanal 19 ist mit der Druckmittelleitung 9 durch einen Verbindungskanal 21 verbunden, in den ein Absperrventil 22 eingeschaltet ist, dessen Schließkörper durch eine Feder 22a in Schließrichtung belastet ist und eine Durchströmung von der Druckmittelleitung 9 zum Druckkanal 19 verhindert

Wird der Öldruck in dem Druckkanal 19 dadurch erhöht, daß diesem Kanal von der Steueröldruckquelle 20 aus Drucköl zugeführt wird, vergrößert sich somit die Kraft, die bestrebt ist das Ventil 22 zu öffnen, bis dieses Ventil schließlich entgegen der Kraft geöffnet wird, die auf das Schließorgan in der Schließrichtung durch den Öldruck in der Druckmittelleitung 9 und die Feder 22a augebracht wird, so daß das in dem Druckkanal 19 vorhandene Druckö! von der Quelle 20 aus zu der Druckmittelleitung 9 strömt was zur Folge hat. daß sich der Öldruck in dem Druckkanal 19 verringert, damit insgesamt betrachtet der Druck des Öls in dem Druckkanal 19 automatisch so eingestellt werden kann, daß er stets um einen der Kraft der Vorspannfeder 22a entsprechenden Betrag höher ist, als der Öldruck in der Druckmittelleitung 9, d. h. als der Öldrurk, der zu dem Widerstand proportional ist, den die Fahrbahn den Lenkbewegungen der zu lenkenden Räder entgegensetzt.

In Fig.4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die im wesentlichen mit der vorbeschriebenen übereinstimmt, bei der jedoch zusätzlich eine Drossel 23 vorhanden ist, die in den Verbindungskanal 21 eingebaut und mit dem Absperrventil 22 in Reihe geschaltet wird. Ferner ist ein Umgehungskanal 24 vorhanden, der zwischen der Druckmittelleitung 9 und dem Druckkanal 19 dem Verbindungskanal 21 parallel geschaltet ist, und in den ein Überdruckventil 25 eingeschaltet ist, um ein übermäßiges Ansteigen des Öldrucks in dem Druckkanal 19 zu verhindern; das Überdruckventil 25 ist so eingestellt, daß es sich bei einem Druck öffnet, der höher ist als der öffnungsdruck des Absperrventils 22.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Hüfskraftlenkeinrichtung näher erläutert.

Befindet sich das Fahrzeug im Stillstand, d. h. hat die Fahrgeschwindigkeit den Wert Vo, wird in dem Druckkanal 19 kein Öldruck erzeugt und den Reaktionskammern 15 kein öldru.-k zugeführt. Wird jetzt die 19 Drucköl von der Druckmittelpumpe 20 aus zugeführt, so daß sich der Öldruck in dem Druckkanal 19 und daher auch in den Reaktionskammern 15 erhöht, doch wird diese Erhöhung durch das Absperrventil 22 automatisch begrenzt

Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Öldruck im Vergleich zu dem Druck in der Leitung 9 um einen Betrag erhöht wird, der der Kraft der auf das Absperrventil 22 wirkenden Feder 22a entspricht In

κι diesem Stadium wird in der Druckmittelleitung 9 kein Öldruck erzeugt, bevor das Umschaltventil 7 betätigt wird, so daß der Öldruck in den Reaktionskammern 15 automatisch so eingeregelt wird, daß er einen Wert annimmt der durch die Kraft der Ventilfeder 22a

π bestimmt wird. Nachdem das Ventil 7 betätigt worden ist, dient der in der Druckmittelleitung 9 herrschende Öldruck dazu, die Federn 16 zu unterstützen, was bedeutet daß gemäß F i g. 5 der Punkt Ao bis zu dem Punkt P nach oben verlagert wird. Wird das

j» Umschaltventil 17 betätigt, so daß in der Druckmittelleitung 9 ein Öldruck zur Wirkung «ommt der dem Widerstand entspricht den die Fahrbaim Lenkbewegungen der zu lenkenden Räder entgegensetzt, wird auch der Öldruck in der Reaktionskamme- 15

j> entsprechend erhöht Da jedoch längs der Kolben 17 und durvh einen der Druckmittelpumpe zugeordneten, gedrosselten Nebenschluß Leckverluste auftreten, überschreitet der Öldruck in den Reaktionskammern 15 nicht einen vorbestimmten Wert. Daher gilt für die

in Lenkeinrichtung jetzt gemäß Fig. 5 die Kennlinie OP-B 1-Vi. Hierbei stellt der Punkt Bi einen Punkt dar, an dem sich die Leckverluste und die Fördermenge der Steueröldruckquelle 20 ausgleichen. Nimmt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß F i g. 5 auf den

si höheren Wert VI zu, wird die Fördermenge der Steueröldruckquelle 20 vergrößert, und der Punkt Bi, an dem sich die Leckverluste und die Fördermenge der Steueröldruckquelle 20 ausgleichen, verlagert sich gemäß Fig.5 zu dem Punkt B2, so dali jetzt die

ι» Kennlinie OP-B 2- V 2 gilt.

Tritt eine Störung der Druckmittelpumpe 8 auf, so daß sich der Öldruck in der Druckmittelleitung 9 verringert oder auf Null zurückgeht, wird das Absperrventil 22 durch den in dem Druckkanal 19

•ι ι herrschenden Öldruck geöffnet, so daß D'uckmit'.el von der Druckmittelpumpe 20 aus dem Druckkanal 19 über den Verbindungskanal 21 zugeführt werden kann womit weiterhin eine Servokraft zur Verfügung steht.

Bei der Ausführungsform nach Fig.4 unterscheidet

'.Ii sich die Lenkkraftkennlinie für den Fall, daß sich das

LenkweMe 1 gedreht, wird Ha« Lenkventil entgegen der Fahrzeug im Stillstund befindet, d.h. nicht von der

Kraft der Federn 16 in den Reaktionskammern 15 dadurch verstellt, daß in der Längsrichtung eine Reaktionskraft auf das Ritzel 5 wirkt, so daß einer der Arbeitsräume 14 de:, Lenkmotors in Verbindung mit der Druckmittelpumpe 8 gebracht wird, damit die mit der Hand herbeigeführte Drehung des Lenkrades 2 durch eine Servokraft unterstützt werden kann. Es wird hierbei kein Drucköl dem Druckkanal 19 zugeführt, so daß die Lenkkraft nicht über den Wert hinaus ansteigt, der durch die Kraft der Federn 16 in der Reaktionskammer 15 bestimmt wird. Somit entspricht die Änderung der Lenkkraft in diesem Fall gemäß Fig. 5 dem Linienzug bzw. der Kennlinie O-Ao-Vo. Hierbei wird die Lage des Knickpunktes Ao durch die Kraft der Feder 16 in der Öldruckreaktionskammer 15 bestimmt.

Wird jetzt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß F i ε. 5 auf den Wert V i erhöht, wird dem Druckkanal anhand von F i g. 5 beschriebenen Kennlinie. Wird dio Fahrgeschwindigkeit auf den Wert Vl gesteigert, wird de.' Di dck des von der Druckmittelpumpe 20 abgegebenen Drucköls gemäß Fig.4 durch die Drossel 23 herabgesetzt, während das Öl nach dem öffnen des Absperrventils 22 zu der Druckmittelleitung 9 strömt. Infolgedessen wird der Öldruck in dem Druckkanal 19 höher als in der Pnjckmittelleitung 9, und zwar um einen Betrag, der der Kraft der Ventilfeder 22a und dem beschriebenen Druckabfall entspricht. Somit wird der erste Knickpunkt, der dem Punkt Pin Fig 5 entspricht, gemäß F i g. 6 um einen Betrag nach oben verlagert, der dem Druckabfall entspricht, so daß jetzt gemäß F i g. 6 der Punkt A 1 gilt. l·. dem Zeitpunkt, in dem sich die Fördermenge der Steueröidruckquelle 20 und die Leckverluste ausgleichen, ist der Öldruck der gleiche wie in dem weiter oben beschriebenen Fall.

Somit ergibt sich unter diesen Umständen gemäß Fig. 6 die Kennlinie OA Iß IVl.

Wirrl die Fahrgeschwindigkeit weiter gesteigert, steigt die Fördermenge der Druckmittelpumpe 20 und der durch die Drossel 23 herbeigeführte Druckabfall an, somit verlagert sich gemäß Fig.6 der Punkt A I nach üben zu dem Punkt A 2 und es gilt die Kennlinie CM 2 Ö2-V2.

Tritt im Betrieb der Druckmittelpumpe 8 eine Störung auf, ermöglicht es die Druckmittelpumpe 20 weiterhin eine Servokraft aufrechtzuerhalten.

Der durch die Drossel 23 herbeigeführle Druckabfall nimmt entsprechend der Steigerung der Fahrgeschwin digkeit zu. so daß die Gefahr besteht, daß der Öldruck in dem Druckkanal 19 bis auf einen zu hohen Wert ansteigt, doch wird in einem solchen Fall das Überdruckventil 25 geöffnet, um ein solches übermäßiges Ansteigen des Öldrucks xii vnrhinrirrn

Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 wird das von dem Überdruckventil 25 durchgelassene Drucköl nicht zu dem Ölbehälter 11 zurückgeleite!, sondern ζ:: der Druckmittelleitung 9; hierdurch läßt

hend beschriebene Vorteil erzielen.

Der Druck, bei dem sich das Überdruckventil 25 öffnet, entspricht dem Unterschied zwischen dem Öldruck in der Druckmittelleitung 9 und dem Öldruck in dem Druckkanal 19. Wenn nun das Überdruckventil 8a bei 60 bar und das Überdruckventil 25 bei einem Druck von 20 bar öffnet, ergibt sich ein höchstzulässiger Öldruck in dem Druckkanal 19 von 80 bar. Infolgedessen wird in der Druckmittelleitung 9 einerseits selbst dann kein übermäßiger Öldruck aufgebaut, wenn der Öldruck in dem Druckkanal 19 infolge des Druckabfalls iin der Drossel 23 während schneller Fahrt des Fahrzeugs ansteigen müUte. Andererseits wird im Druckkanal 19 unter dem Einfluß des Überdruckventils 25 nur ein Höchstwert von 20 bar erreicht, solange das Lenkventil in Neutralstellung steht so daß hierdurch die Druckmiticlpumpe 20 entlastet wird, was zur Verlängernno; ihrpr ! phrnsHaiipr fürtf*.

Die vorstehend anhand eines Axialschiebcr-Lenkventils beschriebene Erfindung ist ohne weiteres auch bei Drcl-ndiicbcr-'i.erikvcmücn anwendbar.

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Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für Fahrzeuge, mit einer durch den Fahrzeugmotoir angetriebenen Betriebsdruckmittelpumpe, deren Fördervolumen über eine Druckmittelleitung einem durch ein Lenkorgan betätigbaren Lenkventil sowie einem Lenkmotor zugeleitet wird, und mit einer über den Fahrantrieb des Fahrzeugs angetriebenen, eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Fördermenge in liefernden weiteren Druckmittelpumpe, deren gefördertes Druckmittel über einen Druckkanal in eine Reaktionskammer des Lenkventils geleitet in diesem eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Reaktionskraftt erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß in is an sich bekannter Weise der Druckkanal (19) der weiteren Druckmittelpumpe (20) über einen Verbindungskanal (21) mit der Druckmittelleitung (9) verbunden ist und in den Verbindungskanal (21) ein Absperrventil (22) eingeschaltet ist, das einen Durchfluß zur Druckmittelleitung (9) zuläßt, sobald der Öldruck in dem Druckkanal (19) um einen vorbestimmten Betrag höher wird als der Öldruck in der Druckmittelleitung (9).

2. Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbindungskanal (21) in Reihe mit dem Absperrventil (22) eine Drossel (23) eingesetzt ist.