DE2536894C3 - Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für Fahrzeuge, mit iiner durch den Fahrzeugmotor 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 liefernden weiteren Druckmittelpumpe, deren gefördertes Druckmittel über einen Druckkanal in eine Reaktionskammer des Lenkventils geleitet in diesem eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Reaktionskraft erzeugt.

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 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.

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

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 Betriebsdruckmittelpumpe 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, weicher 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 wird 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 11-11 in F i g. 1;

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

Fig.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 geltenden 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 %bzugeordnet.

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 Fig. 1 und 2 sind vier solche Reaktionskammern 15 vorhanden. Die Reaktionskamrnem sind über einen Druckkanal 19 von einer weiteren Druckmittelpumpe 20, deren Fördermenge der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht, mit Druckmittel beaufschlagt Der DruckkanaJ 19 ist mit der Druckmittelleitung 9 durch einen Verbindunsakanal 21 verbunden, in de·.} 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 Druckkana! i9 vorhandene Drucköl 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 Öldruck, 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 VerbinJungskanal 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 Hilfskraftlenkeinrichtung 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 Öldruck zugeführt Wird jetzt die Lenkwelle 1 gvdreht, wird das Lenkventil entgegen 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 des 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 Druckkanrl 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 öldruckreaktvonskammer 15 bestimmt.

Wird jetzt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß Fig.5 auf den Wert Vl erhöht, wird dem Druckkanal 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 ϊ 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 in 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 ν,'-d. Wird das Umschaltventil 17 betätigt, so daß in der Druckmitieiieitung 9 ein Öldruck zur Wirkung kommt der dem Widerstand entspricht, den die Fahrbahn Lenkbewegungen der zu lenkenden Räder entgegensetzt wird auch der Öldruck in der Reaktionskammer 15

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

jo Lenkeinrichtung jetzt gemäß Fig.5 die Kennlinie O-P-B i-Vl. Hierbei stellt der Punkt öl einen Punkt dar, an dem sich die Leckverluste und die Fördermenge der Steueröldruckquelle 20 ausgleichen. Nimmt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß Fig.5 auf den

J3 höheren Wert VI zu, wird die Fördermenge der Steueröldruckquelle 20 vergrößert, und der Punkt B 1, an dem sich die Leckverluste und die Fördermenge der Steueröldruckquelle 20 ausgleichen, verlagert sich gemäß Fig.5 zu dem Punkt B2, so daß jetzt die Kennlinie O-/>-ß2-V2 gilt.

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

4> herrschenden Öldruck geöffnet, so daß Druckmittel 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 F i g. 4 unterscheidet

sich die Lenkkraftkennlinie für den Fall, daß sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, d.h. nicht von der anhand von F i g. 5 beschriebenen Kennlinie. Wird die Fahrgeschwindigkeit auf den Wert Vl gesteigert, wird der Druck des von der Druckmittelpumpe 20 &bgegebe-

v. nen 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 djr Öldruck in dem Druckkanal 19 höher als in der Druckmittelleitung 9, und zwar um

mi einen Betrag, der der Kraft der Ventilfeder 22a und dem beschriebenen Druckabfall entspricht. Somic wird der erste Knickpunkt, der dem Punkt Pin F i g. 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

j5 der Punkt A 1 gilt. In dem Zeitpunkt, in dem sich die Fördermenge der Steueröldruckquelle 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 1-Ö1-V1.

Wird 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 1 nach oben zu dem Punkt A 2 und es gilt die Kennlinie 0.4 2-0 2-V 2.

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

Der durch die Drossel 7~* herbeigeführte 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

_InM»n Coll A;

Überdruckventil 25 geöffnet, um ein solches übermäßiges Ansteigen des Öldrucks zu verhindern.

Bei der Ausführungsform nach Fig.4 wird das von dem Überdruckventil 25 durchgelassene Drucköl nicht zu dem Ölbehälter 11 zurückgeleitet, sondern zu der Druckmittelleitung 9; hierdurch läßt sich der nachstehend 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 dds Überdruckvenlil Sn bei 60 bar und das Überdruckventil 25 bei einem Druck von 20 bar öffnet, ergibt sich ein hochstzulässiger Öldruck in dem Druckkanal 19 von 80 bar. Infolgedessen wird in der Druckmitti'eitung 9 einerseits selbst dann kein übermäßiger Öldruck aufgebaut, wenn der Öldruck in dem Druckkanal 19 infoige des Druckabfalls an der Drossel 23 während schneller ('ahn des Fahrzeugs ansteigen müßte. Andererseits wird im Druckkanal 19 unter dem Ijnfluß des Überdruckventils 25 nur ein Höchstwert von 20 bar erreicht, solange das Lenkventil in NeuirHlsteüup.** sieh! fo '.!üQ hicriliirch «ic Druckmittelpumpe 20 entlastet wird, was zur Verlängerung ihrer Lebensdauer führt.

Die vorstehend anhand eines Axialschicber-Ltnkventils beschriebene Erfindung ist ohne weiteres auch bei Drehschieber-Lenk ventilen anwendbar.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für Fahrzeuge, mit einer durch den Fahrzeugmotor angetriebenen Betriebsdruckmiltelpumpe, 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

   liefernden weiteren Druckmittelpumpe, deren gefördertes Druckmittel über einen Druckkanal in eine Reaktionskammer des Lenkventils geleitet in diesem eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Reaktionskraft erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß in 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).

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