DE2731975B2

DE2731975B2 - Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2731975B2
Application number: DE2731975A
Authority: DE
Inventors: Erich 7071 Boebingen Jablonsky
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-07-15
Filing date: 1977-07-15
Publication date: 1979-12-20
Also published as: DE2731975A1; DD137213A5; FR2397311B1; SE429032B; ES471699A1; GB2001287B; IT7850221A0; DE2731975C3; SU873870A3; IT1105742B; SE7807426L; GB2001287A; US4237993A; FR2397311A1

Description

Stand der Technik

Hilfskraftlenkungen (US-PS 37 47 725) nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches weisen ein Zuschaltventil auf, dessen eine Stirnseite vom Lieferdruck der Servorpumpe unmittelbar und dessen andere federbelastete Stirnseite durch den in der zum Lenkventil führenden Förderleitung herrschenden Druck beaufschlagt ist, wobei die Servopumpe über eine Rückschlagdrossel Druckmittel der Förderleitung zuführt Bei Druckabfall der Servopumpe wird die federbelastete Stirnseite mit der Förderleitung der Notlenkpumpe verbunden. Das Zuschaltventil besitzt zwei stabile Schaltstellungen. Solange die vom Motor angetriebene Servopumpe einwandrei arbeitet, versorgt diese die Hilfskraftlenkung mit Druckmittel, während die von den Fahrzeugrädern aus angetriebene Notlenkpumpe über das Zuschallventil in den ihr zugeordneten Druckmittelbehälter 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 instabile Zwischenstellungen hinweg in die andere stabile Schaltstellung, in welcher die Notlenkpumpe an die Hilfskraftlenkung angesch'ossen ist. Ein exaktes Umschalten des auf Druckschaltung ausgelegten Zuschaltventils ist nicht sichergestellt, da bei einem Teilausfall der motorgetriebenen Pumpe ein Restdruck in der Pumpenleitung (20) erhalten bleibt, welcher von der auf der einen Stirnseite angeordnete Feder nicht überwunden werden kann, so daß in einem solchen Schadensfall kein Umschalten erfolgt

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zuschaltventil derart auszubilden, daß dieses die beiden ölkreise 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 angeschlossen werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Haupanspruches angegebenen Merkmale 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 ölmenge unter einen bestimmten Wert die Notlenkpumpe eingeschaltet. Dies bedeutet, daß bereits bei einem Leistungsabfall der motorgetriebenen Pumpe, durch Druckbeaufschlagung einer Ventilkolben-Stirnseite des Zuschaltventils, die Notlenkpumpe die Versorgung des ölkreises der Hilfskraftlenkung über-

nimmt Auf diese Weise ist gesichert, daß z. B. auch bei Entstehen eines Lecks im ölkreis der motorgetriebenen Pumpe die Ölversorgung der Hilfskraftlenkung erhalten bleibt

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung ist nachstehend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausfühnmgsbeispielen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes ι ο Zuschaltveiidl mit dem dazugehörigen ölschema einer Hilfskraftlenkung bei nicht angetriebenen Pumpen,

Fig. 2 den Teilschnitt nach der Linie 11-11 in F ig. 1,

F i g. 3 das Zuschaltventil nach F i g. 1 in der Normalstellung bei Fahrt, ι s

F i g. 4 das Zuschaltventil nach Ausfall der motorgetriebenen Pumpe in der Notlenkstellung,

F i g. 5 ein Übersichtschema der gesamten Lenkanordnung,

F i g. 6 einen Schnitt durch eine weitere «usführungsform eines Zuschaltventils in der Normaisteflung und

F i g. 7 das Zuschaltventil gemäß F i g. 6 nach Ausfall der motorgetriebenen Pumpe in der Notlenkstellung.

In F i g. 1 sind in einer Bohrung eines Gehäuses 1 ein Steuerkolben 2, ein Abstützkolben 3 und ein mit einem Absatz 9 versehener Ziisatzkolben 4 gleichachsig hintereinander gelagert Eine Stirnseite 5 des Steuerkolbens 2 ist einer Kammer 6 zugewandt, welche ü ner eine Leitung 7 an einen aus einer vom Fahrzeugmotor angetriebenen Servopumpe 8, einem ölbehälter 10 und einem Druckbegrenzungsventil 11 bestehenden ersten ölkreis angeschlossen ist Eine Stirnseite 12 des Zusatzkolbens 4 bildet den Abschluß einer Kammer 13, die über eine Leitung 14 an einen zweiten ölkreis 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 Ölkreise auf einen zulässigen Höchstdruck abgesichert. Zwischen dem Steuerkolben 2 und den Abstützkolben 3 ist eine erste Feder 18 eingesetzt, die die beiden Kolben bei Stillstand beider Pumpen 8 und 15 in der in F i g. 1 gezeichneten Grundstellung hält Dabei liegt der Steuerkolben 2 an einem Kontaktstift 20 (F i g. 2) und der Abstützkolben 3 an einem Anschlagring 21 an. Ebenso befindet sich der Zusatzkolben 4 in der Grundstellung, welcher durch eine am Abstützkolben 3 anliegende zweite Feder 22 gegen einen Kontaktstift 23 gedrückt wird. Durch die Anlage der beiden Kolben 2 und 4 an den Kontaktstiften 20 bzw. 23 werden zwei Stromkreise geschlossen, die — bei eingeschalteter Zündung — im Armaturenbrett eingebaute Kontrolleuchten 24 bzw. 25 aufleuchten lassen (F i g. 5). Dies ist ein Zeichen dafür, daß keine der beiden Pumpen 8 und 15 Drucköl fördert.

Die Hilfskraftlenkung besteht in bekannter Weise aus einem in Abhängigkeit von der Drehbewegung einer nicht dargestellten Lenkspindel verstellbaren 4/3-Wege-Lenkventil 26, welches einem Servomotor 27 Drucköl zusteuert Wenn das Fahrzeug außer Betrieb ist, befindet sich das Steuerventil 26 in der in F i g. 1 dargestellten Neutralstellung.

In F i g. 3 ist das Zuschaltventil in der Normalstellung bei Fahrt gezeichnet, wobei die motorgetriebene Servopumpe 8 bei ausgelenktem Steuerventil 2 (Lenkstellung) dem Servomotor 27 Drucköl zuführt. Die von den Hinterrädern angetriebene Notlenkpumpe 15 fördert in den Behälter 16.
Gegenüber der F i g. 1 ist dabei der Steuerkolben 2 durch den auf die Stirnseite 5 einwirkenden ölstrom der Servopumpe 8 aus seiner Grundstellung gegen die Kraft der Feder 18 nach links verschoben. Der Abstützkolben 3, auf den die Feder 18 gleichfalls einwirkt, liegt am Anschlagring 21 an. Die motorgetriebene Servopumpe 8 steht über einen Längskanal 28, einen Querkanai 30, eine geöffnete Kolbennut 31, eine Gehäusenut 32 mit einer Leitung 33 in Verbindung, die über das bei einem Lenkanschlag beispielsweise nach links verstellte Lenkventil 26 an den rechten Druckraum des Servomotors 27 angeschlossen ist Der Servokolben 34 verschiebt sich nach links. Das aus dem linken Druckraum des Servomotors 27 ausgeschobene ölvolumen strömt über eine Leitung 35, eine geöffnete Kolbennut 36, eine Gehäusenut 37 und eine Rücklaufleitung 38 zum Behälter 10. Ein der Kammer 6 gegenüberliegender Raum 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. 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.

F i g. 4 zeigt das Zuschaltventil in der Notlenkstellung nach Ausfall der vom Motor angetriebenen Servopumpe 8. 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 Kontrolllampe 24 (Fig. 5) geschlossen. Die Kolbennut 31 ist jetzt mit einer Gehäusenut 50 verbunden, die über eine Nebenleitung 51 und die Gehäusenut 37 an den Behälter 10 angeschlossen ist.

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 Förderstrom 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. Über 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 Abstützkolbens 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 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 Servormotor 27 bereitgestellte Fördermenge über die Drossel 42 im Federraum 40 gemessen wird, kann die Feder 18 bereits bei fallender Fördermenge den Steuerkolben 2 nach rechts in die Notlenkstellung verschieben und die Notlenkpumpe 15 einschalten.

Die Breite der IColbennut 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 Übersichtsschema der gesamten Lenkanordnung nach Fig.5 zeigt die Schaltstellung bei Normalbetrieb entsprechend FMg. 3, jedoch bei nicht betätigter Hilfskraftlenkung.

Eine weitere Ausführungsform des Zuschaltventils, gezeichnet in der Stellung für Normalbetrieb, ist der Fig.6 zu entnehmen. Das Steuerventil 26 ist aus der Neutralstellung 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 einem ersten Kolbenteil 100 und einem zweiten Kolbenteil 102 besteht. Der vordere, erste Kolbenteil 100 hat hierbei die Aufgabe, die motorabhängige Pumpe 8 ab einer bestimmten ölmenge zu- bzw. abzuschalten. Der Kolbenteil 100 ist mit einem Drosseleinsatz 103 versehen, dessen Durchlaßquerschnitt auf eine für 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 Ölmenge 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 27 gelangen kann. Die durch den Drosseleinsatz 103 hindurchtretende Ölmenge 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 öl 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 ist.

In der Notlenkstellung des Zuschaltventils gemäD F i g. 7, bei fallender Liefermenge nach Ausfall oder Teilausfall der motorgetriebenen Pumpe 8, werden die auf die beiden Stirnseiten 5 und 101 wirkenden Drücke ausgeglichen, so daß die Feder 104 den Kolbenteil 100 ir die rechte Endlage gegen den Kontaktstift 20 schieber kann. Dadurch erhält eine Kolbennut 106 mit einet Gehäusenut 107 Verbindung, so daß die Pumpe 8 über den Drosseleinsatz 103, die Nebenleitung 51 und die Gehäusenut 37 an den zugehörigen Behälter IC angeschlossen ist. Ein durch einen Teilausfall der Pumpe 8 verbleibender Restdruck in der Leitung 7 bricht damii zusammen. Als Folge davon ist auch der Kolbenteil 102 durch die Feder 18 nach rechts verschoben, wodurch die Kolbennut 46 mit der Gehäusenut 32 verbunden ist. Die Versorgung des Servomotors 27 erfolgt jetzt durch die Notlenkpumpe 15 in der anhand von Fig.4 bereit: beschriebenen Weise. — Beim Überfahren der Steuerkante zwischen der Gehäusenut 47 und der Kolbennu¹ 46 durch den Kolbenteil 102 kann sich auf der Stirnseite 12 kurzzeitig ein Druck aufbauen, der den Umschaltvor gang durch die Feder 18 unterstützt

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit einem durch das Lenkhandrad betätigbaren Lenkventil, einem Servomotor, einer vom Fahrzeugmotor angetriebenen Servopumpe, die aus einem ersten Druckmittelbehälter ansaugt, einer weiteren, von den Fahrzeugrädern her angetriebenen Notlenkpumpe, die aus einem zweiten Druckmittelbehälter ansaugt und mit einem Umschaltventil, dessen Steuerkolben in eine erste Schaltstellung durch von der Servopumpe gelieferten Druckmitteldruck und in eine zweite Schaltstellung durch von der Notlenkpumpe gelieferten Druckmitteldruck sowie eine erste Feder verstellt wird und dessen Gehäuse einen ersten, durch eine Förderleitung und einen zweiten, durch eine Rücklaufleitung mit dem Lenkventil verbundenen Gehäuseanschluß sowie für die Servopumpe und die Notlenkpumpe jeweils einen Druck- und einen Rücklaufanschluß aufweist, wobei durch den Steuerkolben bei fördernder Servopumpe der Druck- und der Rücklaufanschluß der Servorpumpe mit der Förder- bzw. Rücklaufleitung und der Förderanschluß der Notlenkpumpe mit dem zugehörigen Rücklaufanschluß verbunden wird, dagegen bei Druckausfall der Servopumpe der Druck- und Rücklaufanschluß der Noüenkpumpe mit der Förder- bzw. Rücklaufleitung verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß gleichachsig zum Steuerkolben (2; 102, 103) ein Abstützkolben (3) sowie ein Zusatzkolben (4) und zwischen Steuerkolben und Abstützkolben die ers;te Feder (18) und zwischen Abstützkolben (3) und Zusatzkolben (4) eine zweite Feder (22) angeordnet ist, wobei bei fördernder Servopumpe (8) der Abstützkolben (3) an einem Anschlagring (21) iim Gehäuse (1) anliegt und bei gleichzeitig fördernder Notlenkpumpe (15) der Zusatzkolben (4) gegen die Kraft der zweiten Feder (22) am Abstützkolben (3) in Anlage gehalten wird und der Zusatzkolben (4) eine Gehäusenut (44) freigibt, über die der Förderanschluß der Notlenkpumpe (15) mit dem zugehörigen Rücklaufanschluß (Gehäusenut 47) in Verbindung gelangt, daß in der Ruhestellung der Pumpen (8 und 15) der Steuerkolben (2) und der Zusatzkolben (4) jeweils an einem das Gehäuse durchdringenden und als Anschlag wirkenden Stift (20 bzw. 23) anliegt und daß ein zwischen dem Abstützkolben (3) und dem Steuerkolben (2) liegender die erste Feder (18) aufnehmender Raum (40) über eine Drossel (42) und eine Bohrung (41) mit dem zum Lenkventil (26) führenden ersten Gehäuseanschluß (Gehäusenut 32) verbunden ist.

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Zusatzkolben (4) ein Absatz (9) gebildet ist, der durch den Anschlagring (21) hindurchgreifen und am Abstützkolben (3) anliegen kann.

3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschläge wirkende Stifte (20 bzw. 23) als elektrische Kontaktstifte ausgebildet sind.

4. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben aus einem ersten (100) und einem zweiten Kolbenteil (Ifltt) besteht, zwischen die eine Feder (104) eingeschaltet ist und daß durch den ersten Kolbenteil (100) der zum Lenksteuerventil (26) führende, erste Gehäuseanschluß (Gehäusenut 105) gesteuert wird und im ersten Kolbenteil (100) ein, eine Verbindung vom Druckanschluß der Servopumpe (8) zur Stirnseite (101) des zweiten Kolbenteils (102) herstellender Drosseleinsatz (103) vorhanden ist und daß die Kante zwischen Stirnseite (101) und Mantelfläche des zweiten Kolbenteils (102) als Steuerkante für einen weiteren, zum Lenksteuerventil (26) führenden Gehäuseanschluß (Gehäusenut 32) dient