DE2731975A1

DE2731975A1 - Hilfskraftlenkung fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2731975A1
Application number: DE19772731975
Authority: DE
Inventors: Erich Jablonsky
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-07-15
Filing date: 1977-07-15
Publication date: 1979-01-25
Also published as: SE429032B; DE2731975C3; DD137213A5; FR2397311B1; ES471699A1; GB2001287A; SU873870A3; IT7850221A0; GB2001287B; IT1105742B; US4237993A; SE7807426L; FR2397311A1; DE2731975B2

Description

Stand der Technik

Eine Hilfskraftlenkung (US-PS 3 747 725) nach dem Oberbegriff des Patentanspruches weist ein Zuschaltventil auf, dessen eine Stirnseite unmittelbar und dessen andere federbelastete Stirnseite über eine Rückschlagdrossel mit einer vom Motor angetriebenen Pumpe verbunden ist. Ober die Rückschlagdrossel wird gleichzeitig der Hilfskraftlenkung Drucköl zugeführt. Das Zuschaltventil besitzt zwei stabile Schaltstellungen und eine instabile Zwischenstellung. Solange die vom Motor angetriebene Pumpe arbeitet, versorgt diese die Hilfskraftlenkung mit Drucköl, während eine durch die Hinterräder angetriebene Notlenkpumpe Über das Zuschaltventil in den ihr zugeordneten Ölbehälter fördert. Das Zuschaltventil befindet sich hierbei in der einen stabilen Schaltstellung. Bei einem Abfall der durch die Rückschlagdrossel gelieferten Fördermenge unter einen vorbestimmten Wert schaltet das Zuschaltventil über die instabile Zwischenstellung in die andere stabile Schaltstellung, in welcher die Notlenkpumpe an die Hilfskraftlenkung angeschlossen ist. In der Zwischenstellung des Zuschaltventils ist die motorgetriebene Pumpe kurzzeitig mit beiden Ölbehältern verbunden, so daß die einwandfreie Trennung der beiden Pumpenkreise gestört 1st. Auch ist ein exaktes Umschalten des auf Druckschaltung ausgelegten Zuschaltventils dadurch erschwert, daß bei einem Tellausfall der motorgetriebenen Pumpe ein Restdruck in der Pumpenleitung (20) erhalten bleibt, welcher von der auf der einen Stirnseite angeordnete Feder nicht Überwunden werden kann.

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Eine weitere Lenkeinrichtung (DT-PS 1 157 945) arbeitet gleichfalls mit einem druckabhängigen Zuschaltventil. Auch dieses Zuschaltventil kann bei einem Restdruck der vom Motor angetriebenen Pumpe von beispielsweise 10 bar nicht auf die Reservepumpe umschalten, da hierzu die auf die eine Seite des Zuschaltventils wirkende Federkraft nicht ausreicht.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zuschaltventil derart auszubilden, daß dieses die beiden öl kreise einer motorabhängigen Pumpe und einer Notlenkpumpe unter hydraulisch einwandfreier Trennung exakt steuern kann. Hierbei soll die Notlenkpumpe bei einem Defekt an der motorgetriebenen Pumpe trotz einem etwa verbleibenden Restdruck mit hoher Betriebssicherheit einschaltbar sein.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Dadurch, daß das erfindungsgemäße Zuschaltventil auch die Durchflußmenge der motorgetriebenen Pumpe mißt, wird bereits beim Absinken der von dieser Pumpe gelieferten Dlmenge unter einen bestimmten Wert die Notlenkpumpe eingeschaltet. Dies bedeutet, daß bereits bei einem Leistungsabfall der motorgetriebenen Pumpe, durch Druckbeaufschlagung einer Ventilkoiben-Stirnseite des Zuschaltventils, die Notlenkpumpe die Versorgung des öl kreises der Hilfskraftlenkung übernimmt. Auf diese Weise ist gesichert, daß bei jeder möglichen Störung im 01 kreis der vom Motor angetriebenen

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Pumpe, ζ. B. auch bei Entstehen eines Lecks in diesem ölkreis, die Ölversorgung der Hilfskraftlenkung erhalten bleibt.

Erläuterung der Erfindung

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind nachstehend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Zuschaltventil mit dem dazugehörigen 01 schema einer Hilfskraftlenkung bei nicht angetriebenen Pumpen.

Fig. 2 einen Teilschnitt nach der Linie II - II in Fig. 1.

Fig. 3 das Zuschaltventil nach Fig. 1 in der Normal stellung bei Fahrt.

Fig. 4 das Zuschaltventil nach Ausfall der motorgetriebenen Pumpe in der Notlenkstellung.

Fig. 5 ein Obersichtschema der gesamten Lenkanordnung.

Fig. 6 einen Schnitt durch eine weitere AusfUhrungsform des Zuschaltventils in der Normal stellung.

Fig. 7 das Zuschaltventil gemäß Fig. 6 nach Ausfall der motorgetriebenen Pumpe in der Notlenkstellung.

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In Flg. 1 sind In einer Bohrung eines Ventil gehäuses 1 ein Steuerkolben 2, ein Abstutzkolben 3 und ein mit einem Absatz 9 versehenen Zusatzkolben 4 gleichachsig hintereinander gelagert. Eine Stirnseite des Hauptkolbens 2 1st einer Kammer 6 zugewandt, welche Über eine Leitung an einen aus einer vom Fahrzeugmotor angetriebenen Pumpe 8, einem öl behälter 10 und einem Druckbegrenzungsventil 11 bestehenden ersten öl kreis angeschlossen ist. Eine Stirnseite 12 des Zusatzkolbens 4 bildet den Abschluß einer Kammer 13, die Über eine Leitung 14 an einen zweiten öl kreis angeschlossen ist, welcher aus einer Notlenkpumpe 15, einem ölbehälter 16 und einem Druckbegrenzungsventil 17 besteht. Durch die beiden Druckbegrenzungsventile 11 und 17 sind die beiden öl kreise auf einen zulässigen Höchstdruck abgesichert. Zwischen dem Steuerkolben und den Abstutzkolben 3 ist eine Feder 18 eingesetzt, die die beiden Kolben bei Stillstand beider Pumpen 8 und 15 in der in Fig. 1 gezeichneten Grundstellung hält. Dabei liegt der Steuerkolben 2 an einem Kontaktstift (Fig. 2) und der Abstutzkolben 3 an einem Anschlagring 21 an. Ebenso befindet sich der Zusatzkolben 4 in der Grundstellung, welcher durch eine am Abstutzkolben 3 anliegende Feder 22 gegen einen Kontaktstift gedruckt wird. Durch die Anlage der beiden Kolben 2 und 4 an den Kontaktstiften 20 bzw. 23 werden zwei Stromkreise geschlossen, die - bei eingeschalteter Z'ündung - im Armaturenbrett eingebaute Kontrolleuchten 24 bzw. 25 aufleuchten lassen (Fig. 5). Dies ist ein Zeichen dafUr, daß keine der beiden Pumpen 8 und 15 Drucköl fördert.

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Die Hilfskraftlenkung besteht in bekannter Weise aus einem in Abhängigkeit von der Drehbewegung einer nicht dargestellten Lenkspindel verstellbaren 4/3-Wege-Steuerventil 26, welches einem Servomotor 27 Drucköl zusteuert. Da das Fahrzeug außer Betrieb ist und daher auch nicht gelenkt wird, befindet sich das Steuerventil 26 in der Neutralstellung.

In Fig. 3 ist das Zuschaltventil in der Normalstellung bei Fahrt gezeichnet, wobei die motorgetriebene Pumpe 8 bei ausgelenktem Steuerventil 2 (Lenkstellung) dem Servomotor 27 Drucköl zuführt. Die von den Hinterrädern angetriebene Notlenkpumpe 15 fordert, wie nachfolgend näher beschrieben, in den Behälter 16.

Gegenüber der Fig. 1 ist nunmehr der Steuerkolben 2 durch' den auf die Stirnseite 5 einwirkenden 01 strom der Pumpe 8 aus seiner Grundstellung gegen die Kraft der Feder 18 nach links verschoben. Dabei kommt der Steuerkolben 2 von der Anlage am Kontaktstift 20 frei, so daß die, die Betriebsbereitschaft anzeigende Kontrolleuchte 24 erlischt. Der Abstutzkolben 3, auf den die Feder 18 gleichfalls einwirkt, liegt am Anschlagring 21 an. Die motorgetriebene Pumpe 8 steht somit über einen Längskahal 28, einen Querkanal 30, eine geöffnete Kolbennut 31, eine Gehäusenut 32 mit einer Leitung 33 1 η Verbindung, die über das bei einem Lenkanschlag beispielsweise nach links verstellte Steuerventil 26 an den rechten Druckraum des Servomotors 27 angeschlossen 1st. Der Servokolben verschiebt sich nach links. Das aus dem Unken Druckraum des Servomotors

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ausgeschobene Ulvolumen strömt Über eine Leitung 35, eine geöffnete Kolbennut 36, eine Gehäusenut 37 und eine Rücklaufleitung 38 zum Behälter 10. Ein der Kammer 6 gegenüberliegender Federraum 40 steht über eine Bohrung 41 und eine Drossel 42 gleichfalls unter dem Arbeitsdruck der Pumpe 8.

Die beispielsweise durch die Hinterräder oder den Achsantrieb angetriebene Notlenkpumpe 15 fördert Drucköl Über eine Leitung 43 in die Kammer 13 und auf die Stirnseite 12 des Zusatzkolbens 4. Der in der Grundstellung am Kontaktstift 23 anliegende Zusatzkolben 4 ist daher gegen die Kraft der Feder 22 nach rechts verschoben, so daß auch die zugehörige Kontrolleuchte 25 erloschen ist. Eine durch den Zusatzkolben 4 steuerbare Gehäusenut 44 ist geöffnet und das Drucköl gelangt über eine Leitung 45, eine geöffnete Kolbennut 46, eine Gehäusenut 47 und eine Rücklaufleitung 48 in den Behälter 16 der Notlenkpumpe 15.

Fig. 4 zeigt das Zuschaltventil in der Notlenkstellung nach Ausfall der vom Motor angetriebenen Pumpe 8, z. B. durch Bruch des Keilriemens. Infolge des Ausfalles des Förderstromes der Pumpe 8 hat die Feder 18 den Steuerkolben 2 nach rechts verschoben, so daß dieser am Kontaktstift 20 zur Anlage gelangt. Damit ist der Stromkreis der Kontrollampe 24 (Fig. 5) geschlossen, die den Ausfall des öl kreises 7, 8, 10 anzeigt. Die Kolbennut 31 ist jetzt mit einer Gehäusenut 50 verbunden, die über eine Nebenleitung 51 und die Gehäusenut 37 an den Behälter 10 angeschlossen 1st.

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Die zur Pumpe 8 gehörige Pumpenleitung 7 ist daher entlastet. Wie das nach links verstellte Steuerventil 26 anzeigt, findet eine Lenkbewegung statt, so daß der Förderstrora der Notlenkpumpe 15 den Zusatzkolben 4 in seine rechte Endstellung bis zum Anschlagring 21 verschoben hat. Dabei wird auch der Abstützkolben 3 verschoben, der seinerseits den Steuerkolben 2 in der bereits beschriebenen rechten Endlage hält. Ober die weit geöffnete Gehäusenut 44, die Leitung 45, die Kolbennut 46, die Gehäusenut 32 und schließlich die Leitung 33 kann nunmehr die Druckölversorgung des Servomotors 27 durch die Notlenkpumpe 15 erfolgen. In einen Federraum 52 des Zusatzkolbens 4 führt eine Verbindungsbohrung 53, so daß der von der Notlenkpumpe 15 aufgebrachte, die Stirnseite 12 belastende Druck auch auf der Rückseite des Abstutzkolbens 3 wirksam ist. Bei der beschriebenen Umschaltung des Steuerkolbens 2 in die Notlenkstellung erfährt hierdurch die Feder 18 eine zusätzliche Unterstützung. Liefert die motorgetriebene Pumpe 8, z. B. durch einen rutschenden Keilriemen noch einen Reststrom, so wird dieser, wie bereits angedeutet, über die Nebenleitung 51 und die Rücklaufleitung 38 zum Behälter 10 abgeleitet. Die das Rücklauföl vom Servomotor 27 aufnehmende Leitung 35 steht über die Kolbennut 36 und die Gehäusenut 47 mit dem Behälter 16 der Notlenkpumpe 15 in Verbindung. Die Hilfskraftlenkung 26, 27 bleibt somit weiterhin voll funktionsfähig.

Dadurch, daß die von der motorgetriebenen Pumpe 8 im Servomotor bereitgestellte Fördermenge über die Drossel 42 im Federraum 40 gemessen wird, kann die Feder 18 bereits bei fallender Fördermenge den Steuerkolben nach rechts in die Notlenkstellung verschieben und die Notlenkpumpe 15 einschalten.

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λλ

Die Breite der Kolbennut 31 ist in bezug auf einen gegenüberliegenden Gehäusesteg 29 so ausgeführt, daß nach dem Schließen des Weges von 31 nach 32 der Weg von 31 nach 50 öffnet. Somit kann sich in der Kammer 6 kein, die Verschiebung des Steuerkolbens 2 hindernder Restdruck halten.

Das Obersichtsschema der gesamten Lenkanordnung nach Fig. 5 zeigt die Schaltstellung bei Normal betrieb entsprechend Fig. 3, jedoch bei nicht betätigter Hilfskraftlenkung.

Eine weitere AusfUhrungsform des Zuschaltventils, gezeichnet in der Stellung für Normal betrieb, ist der Fig. 6 zu entnehmen. Das Steuerventil 26 ist aus der Neutral stellung nach rechts verstellt, so daß dem linken Druckraum des Servomotors 27 Drucköl zuströmen kann. Dieses Zuschaltventil unterscheidet sich gegenüber dem zuvor beschriebenen dadurch, daß der Steuerkolben aus zwei Kolbenteilen 100 und 102 besteht. Der vordere Kolbenteil 100 hat hierbei die Aufgabe, die motorabhängige Pumpe 8 ab einer bestimmten ülmenge zu- bzw. abzuschalten. Der Kolbenteil 100 ist mit einem Drosseleinsatz 103 versehen, dessen Durchlaßquerschnitt auf eine fUr das Lenken erforderliche Mindestölmenge eingestellt ist. Eine sich an einer Stirnseite 101 des Kolbenteiles 102 abstützende Feder 104 versucht, den Kolbenteil 100 gegen den Kontaktstift 20 in die Grundstellung zu drücken. Durch die von der Pumpe 8 geförderte volle Ulmenge entsteht vor dem Kolbenteil 100 ein Staudruck, der diesen so weit nach links verschiebt, daß das Drucköl ungehindert über eine Gehäusenut 105 und das Steuerventil 26 in den linken Druckraum des Servomotors gelangen kann. Die durch den Drosseleinsatz 103 hindurchtretende ölmenge

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drückt auf die Stirnseite 101 und verschiebt den Kolbenteil 102 gleichfalls nach links gegen den Anschlagring 21 und gelangt somit Über die Ringnut 32 gleichfalls in den linken Druckraum des Servomotors 27. Das aus dem rechten Druckraum ausgeschobene 01 fließt Über die Kolbennut 36 und die Gehäusenut 37 zum Behälter 10 ab. Da der zulässige Höchstdruck der Pumpe 8 etwas höher liegt als der Höchstdruck der Notlenkpumpe 15, überwiegt der auf den Kolbenteil 100 einwirkende Staudruck, wodurch eine Verbindung von der Kolbennut 46 zur Gehäusenut 47 hergestellt und die Notlenkpumpe 15, entsprechend Fig. 3, auf Rücklauf geschaltet 1st.

In der Notlenkstellung des Zuschaltventils gemäß Fig. 7, nach Ausfall oder Teilausfall der motorgetriebenen Pumpe 8, und der damit abfallenden ölmenge werden beide Stirnseiten 5 und 101 druckausgeglichen, so daß die Feder 104 den Kolbenteil 100 in die rechte Endlage gegen den Kontaktstift 20 schieben kann. Dadurch erhält eine Kolbenut 106 mit einer Gehäusenut 107 Verbindung, so daß die Pumpe 8 über den Drossel einsatz 103, die Nebenleitung 51 und die Gehäusenut 37 an den zugehörigen Behälter 10 angeschlossen 1st. Ein durch einen Teilausfall der Pumpe 8 verbleibender Restdruck.in der Leitung 7 bricht damit zusammen. Als Folge davon 1st auch der Kolbenteil 102 durch die Feder 18 nach rechts verschoben, wodurch die Kolbennut 46 mit der Gehäusenut 32 verbunden 1st. Die Versorgung des Servomotors 27 erfolgt jetzt durch die Notlenkpumpe 15 in der anhand von Fig. 4 bereits beschriebenen Welse. - Beim

Oberfahren der Steuerkante zwischen der Gehäusenut 47 und der Kolbennut

. auf dtr SV*nt»tt <2, durch den Kolbente11 102 kann sich'kurzzeitig ein Druck aufbauen, der den

Umschaltvorgang durch die Feder 18 unterstutzt.

07.07	.1977	809884/0419
T-PA	fr-hg	Akt β 5409
Hr

•45-

L e e r s e i t e

Claims

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft
Friedrichshafen

Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge

Patentansprüche

f 1/ Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit einem durch das Lenkhandrad betätigbaren Steuerventil, einem Servomotor, einer vom Fahrzeugmotor angetriebenen Pumpe, einer weiteren, von den Fahrzeugrädern angetriebenen Notlenkpumpe und mit einem Zuschaltventil, durch welches die Hilfskraftlenkung entweder an die motorgetriebene Pumpe oder beim Ausfall der motorgetriebenen Pumpe an die Notlenkpumpe anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuschaltventil aus einem Steuerkolben (2; 102, 103), einem Abstutzkolben (3) und einem Zusatzkolben (4) besteht und die motorgetriebene Pumpe (8) an eine Kammer (6) angeschlossen 1st, Über welche eine Stirnseite (5) des Steuerkolbens (2) beaufschlagbar ist, daß die Notlenkpumpe (15) an eine weitere Kammer (13) angeschlossen ist, über welche eine Stirnseite (12) des Zusatzkolbens (4) beaufschlagbar ist, daß der Steuerkolben (2) und der Zusatzkolben (4) über Federn (18) bzw. (22) an dem mit einem Anschlagring (21) zusammenwirkenden AbstUtzkolben (3) abgestutzt sind, wobei der Steuerkolben (2; 102, 103) und der

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ORIGINAL INSPECTED

Abstutzkolben (3) in der Ruhestellung der Pumpen (8 und 15) durch die Federn (18; 104 bzw. 22) an elektrischen Kontaktstiften (20 bzw. 23) in Anlage gehalten sind und daß der Federraum (40) des Steuerkolbens (2; 102) über eine Drossel (42) mit einer zum Servomotor (27) führenden Gehäusenut (32) verbunden ist, derart, daß die von der motorabhängigen Pumpe (8) gelieferte ölmenge die Stellung des Steaerkolbens (2; 102) bestimmt.
2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Zusatzkolben (4) ein Absatz (9) gebildet ist, der durch den Anschlagring (21) hindurchgreifen und am Abstutzkolben (3) anliegen kann.
3. Hilfskraftlenkung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen dem Steuerventil (26) und dem Zuschaltventil (1, 2, 3, 4) vorhandene Rücklaufleitung (35) an eine Kolbennut (36) angeschlossen ist, die in der Normalstel1ung (Fig. 3) des Steuerkolbens (2) über eine Gehäusenut (37) an den Behälter (10) der motorgetriebenen Pumpe (8) und in der Notlenkstellung (Fig. 4) über eine Gehäusenut (47) an den Behälter (16) der Notlenkpumpe (15) angeschlossen ist.
4. Hilfskraftlenkung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Normalstellung bei ölförderung durch die motorgetriebene Pumpe (8) sich der Steuerkolben (2) über den Abstützkolben (3) am Anschlagring (21) abstützt, so daß eine Kolbennut (31) des Steuerkolbens (2) mit der an den Servomotor (27) angeschlossenen Gehäusenut (32) Verbindung hat und daß die gleichzeitig öl fördernde Notlenkpumpe (15)

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den Zusatzkolben (4) am Abstutzkolben (3) in Anlage hält, derart, daß die Kammer (13) vor dem Zusatzkolben (4) über eine Gehäusenut (44) und eine Leitung (45) mit einer an den Behälter (16) der Notlenkpumpe (15) angeschlossenen Gehäusenut (47) Verbindung hat.
5. Hilfskraftlenkung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ruhestellung (Fig. 1) der Pumpen (8 und 15) die motorgetriebene Pumpe (8) über Nuten (31, 50 und 37) an die Rücklaufleitung (38) des Behälters (10) und der Servomotor (27) über eine zwischen dem Steuerventil (26) und dem Zuschaltventil (1, 2, 3, 4) vorgesehene Leitung (35) sowie eine Gehäusenut (47) mit dem Behälter (16) der Notlenkpumpe (15) verbunden ist.
6. Ausführungsform eines Zuschaltventils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben aus einem ersten (100) und einem zweiten Kolbenteil (102) besteht und durch den ersten Kolbenteil (100) eine an den Servomotor (27) anschließbare Kolbennut (105) steuerbar ist, wobei zwischen beide Kolbenteile eine Feder (104) eingesetzt ist, daß im ersten Kolbenteil (100) ein, eine Verbindung von der motorgetriebenen Pumpe (8) zur Stirnseite (101) des zweiten Kolbenteils (102) herstellender Drossel einsatz (103) vorhanden ist und daß die Stirnseite (101) des
zweiten Kolbenteiles (102) zugleich als Steuerkante für die an den
Servomotor (27) angeschlossene Gehäusenut (32) dient.

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