DE2738327B2

DE2738327B2 - Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2738327B2
Application number: DE19772738327
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Ing.(Grad.) 7070 Schwaebisch Gmuend Liebert
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-08-25
Filing date: 1977-08-25
Publication date: 1980-08-21
Also published as: DE2738327C3; DE2738327A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art.

Bei bekannten Lenkeinrichtungen dieser Art (DE-OS 28 531) sind den beiden Dosierpumpen Umschaltventile zugeordnet, die bewirken, daß bei vorhandenem Lieferdruck der Druckmittelquelle die beiden Dosierpumpen parallel fördern und daß bei fehlender hydraulischer Hilfskraft die Druckmittelverbindung zwischen den beiden Pumpen getrennt und die eine von ihnen kurzgeschlossen wird.

Derartige Lenkeinrichtungen haben den Nachteil, daß bei mitlenkenden, auf die gelenkten Fahrzeugteile einwirkenden Kräften die gelenkten Fahrzeugteile gegenüber der Betätigungseinrichtung voreilen. Zwar wird durch die Federvorrichtung, die nun spannungslos wird oder sogar in Gegenrichtung gespannt wird, das Lenkventil zunächst in seine Neutralstellung zurückgeführt and ggf. darüberhinaus in Gegenrichtung verstellt Jedoch erfordert dieser Vorgang zu lange Zeit, da er allein unter dem Einfluß der Federkraft der Federvorrichtung entgegen der zwischen den bewegbaren Teilen des Lenkventils immer vorhandenen Reibung ausgeführt wird. Innerhalb dieser Zeit können aber die gelenkten Fahrzeugteile erhebliche unerwünschte Einschläge gemacht haben. Die Richtungsgenauigkeit und die Sicherheit der Lenkeinrichtung werden damit erheblich beeinträchtigt

Aufgabe und Lösung

Durch die vorliegende Erfindung soll eine hydrostatische Lenkeinrichtung der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art in der Weise ausgebildet werden, daß das Voreilen der gelenkten Fahrzeugteile gegenüber der Betätigungseinrichtung verhindert oder jedenfalls auf ein unschädliches Maß reduziert wird. Diese Aufgabe wird bei der erwähnten bekannten hydrostatischen Lenkeinrichtung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.

Dadurch, daß jede der Dosierpumpen mit je einem Anschluß an jeweils eine der zum Lenkmotor führenden beiden Arbeitsleitungen angeschlossen ist, ist nun bei einem Lenkeinschlag nicht mehr einer der Arbeitsräume des Lenkmotors drucklos an den Flüssigkeitsablauf angeschlossen, sondern kann über eine Flüssigkeitssäule an der einen Dosierpumpe abgestützt werden. Haben die gelenkten Fahrzeugteile die Tendenz, gegenüber der Betätigungseinrichtung vorzueilen, wird der zunächst druckentlastete Raum des Stellmotors zum Druckraum. Durch das an der zugehörigen Dosierpumpe auftretende Druckgefälle wird diese Pumpe als Hydromotor angetrieben. Sie fördert dann zwar im gleichen Sinne wie vorher, wirkt aber der Federspannung entgegen, die von der Betätigungseinrichtung her in der Federvorrichtung im Antrieb der beiden Dosierpumpen unter Verstellung des Steuerventils aufgebracht wurde. Diese Spannung wird nun sehr schnell abgebaut, wodurch das Steuerventil zumindest in seine Zentralstellung zurückgeführt, ggf. darüberhinaus in Gegenrichtung eingestellt wird.

Dieser Vorgang spielt sich mit um so größerer Geschwindigkeit ab, je höher die von den gelenkten Fahrzeugteilen in Richtung ihrer Voreilung auf den Lenkmotor ausgeübte Kraft ist. Die Lenkeinrichtung nach der Erfindung wirkt somit dem unerwünschten Voreilen der gelenkten Fahrzeugteile augenblicklich entgegen und verhindert so jedes nennenswerte Voreilen, so daß Richtungsgenauigkeit und Sicherheit der Lenkung verbessert werden.

Bei einer Ausbildung des Lenkventils mit offener Mittenstellung haben bekannterweise die gelenkten Fahrzeugteile die Möglichkeit, nach einem Lenkeinschlag von selbst unter dem Einfluß der Fahrbahnkräfte in ihre Neutralstellung zurückzukehren. In diesem Falle hört nach einem Voreilen der gelenkten Fahrzeugteile und zwangsweisem Rückführen des Lenkventils in seine Zentralstellung die Wirkung einer der beiden Dosier-

pumpen als Hydromotor nicht auf, sondern das Lenkventil wird auch in Gegenrichtung versteilt, wenn die Fahrbahnkräfte die gelenkten Fahrzeugteile weiter im Sinne der Voreilung beeinflussen.

Wirkt bei Lenkeinrichtungen, in denen e:n Lenkventil mit geschlossener Mittenstellung verwendet ist, in Zentralstellung des Lenkventils bereits eine Fahrbahnkraft auf die gelenkten Fahrzeugteile ein und soll dann anschließend in der gleichen Richtung gelenkt werden, so besteht die Gefahr, daß die gelenkten Fahrzeugteile plötzlich ei; κ; η erheblichen Ausschlag machen. Dieser Fehler tritt z. B. bei einer Kurvenfahrt von Kraftfahrzeugen auf, deren gelenkte Räder über ein Sperrdifferential angetrieben werden. Hier wirkt bei der Kurvenfahrt auf die Räder ein Moment ein, das sie in Geradeausstellung zurückzudrehen sucht Wird nun eine Kurve bei zunächst gleichbleibendem Radeinschlag und somit in Mittelstellung stehendem Lenkventil, d. h. mit abgesperrten Arbeitsleitungen, gefahren und will der Fahrer dann den Lenkeinschlag verkleinern, so werden die gelenkten Fahrzeugteile schlagartig in eine der Geradeausstellung näherliegenden Stellung zurückgeführt.

Diese nachteilige Wirkung wird durch die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung dadurch ausgeschaltet, daß entgegen der vom Fahrer eingeleiteten Lenkbewegung das Steuerventil durch aktiven hydraulischen Antrieb der einen Dosierpumpe schlagartig in seine Zen tralstellung zurückgeführt wird, in der es die Arbeitsräume des Lenkmotors wieder absperrt und ein weiteres Rücklaufen der gelenkten Fahrzeugteile in die Neutralstelkuig verhindert.

Wird bei einer Lenkanlage nach der Erfindung als Lenkmotor ein Hydraulikzylinder mit einseitiger Kolbenstange verwendet, so müßten die Verdrängungsvo- lumina der Dosierpumpen auf die unterschiedlichen Hubvolumina der beiden Arbeitsräume des Lenkmotors abgestimmt wenden, was zusätzlichen baulichen Aufwand bedeuten würde. Durch eine Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 wird dies durch die Anordnung eines Ausgleichsventils verhindert. Das Ausgleichsventil ist so eingerichtet, daß es in jedem Betriebszustand immer nur die druckentlastete Seite des Lenkmotors mit dem Flüssigkeitsablauf über eine Drosselstelle verbindet, dagegen die Verbindung des Druckraumes des Stellmotors mit der zugehörigen Dosierpumpe gegen den Flüssigkeitsablauf absperrt. Das Ausgleichsventil behindert infolgedessen nicht die erfindungsgemäße Wirkung der zwangsweisen Rückstellung des Lenkventils.

Erläuterung der Erfindung

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer Lenkeinrichtung mit einem Lenkventil mit offener Mittenstellung,

F i g. 2 eine Einzelheit einer Lenkeinrichtung mit einem Lenkventil mit geschlossener Mittenstellung, w>

F i g. 3 einen Längsschnitt durch ein Ausgleichsventil und

F i g. 4 den Querschnitt nach Linie IV-IV in F i g. 3. Erste Ausführungsform

Mit 2 ist ein Lenkmotor bezeichnet, der auf ein gelenktes Fahrzeugrad 4 einwirkt. Seine beiden Arbeitsräume 6 und 6a haben Anschlüsse 9 und 9a, die über Arbeitsleitungen 8 und Ba mit den beiden Förderanschlüssen 10 bzw. 10a der beiden hier ais Verdrängerzellenpumpen ausgebildeten Dosierpumpen 12 bzw. 12a verbunden sind. Die beiden Versorgungsanschlüsse 14 und 14a der Dosierpumpen sind über Leitungen 16 bzw. 16a mit dem Lenkventil 18 verbunden.

Aus einem Druckmittelbehälter 20 wird von einer Hochdruckpumpe 22 Druckmittel in eine zum Lenkventil führende Hochdruckleitung 24 eingespeist. Die Hochdruckleitung steht über ein Druckbegrenzungsventil 26 mit einer zum Druckmittelbehälter 20 führenden Flüssigkeitsablaufleitung 28 in Verbindung. Ein Rückschlagventil 30 dient als Nachsaugeventil für die Dosierpumpen für den Fall, daß die Hochdruckpumpe 22 ausfällt In diesem Fall verbindet das Rückschlagventil 30 die Ablaufleitung 28 mit der dann als Ansaugleitung fungierenden Hochdruckleitung 24.

Die beiden Dosierpumpen 12 und 12a stehen miteinander in einer synchron wirkenden mechanischen Antriebsverbindung 32, die so wirkt, daß beim Fördern einer der Dosierpumpen in eine der Arbeitsleitungen 8 oder 8a die andere Pumpe aus der anderen dieser Leitungen die gleiche Druckmittelmenge aufnimmt. Beide Dosierpumpen 12 und 12a werden vom Lenkhandrad 34 her gemeinsam angetrieben. Dies geschieht über einen Drehstab 38.

In der dargestellten Mittelstellung des Lenkventils sind über eine Kurzschlußverbindung 40 die Hochdruckleitung 24 mit der Ablaufleitung 28 und die beiden Versorgungsanschlüsse 14 und 14a der Dosierpumpen miteinander verbunden.

Der Lenkmotor 2 ist mit einseitiger Kolbenstange ausgebildet. Die beiden Arbeitsräume 6 und 6a haben daher unterschiedliche HuDvolumina. Dagegen haben zweckmäßigerweise die beiden Dosierpumpen 12 und 12a gleiche Verdrängungsvolumina. Zum Volumenausgleich ist ein Ausgleichsventil 42 vorgesehen. Herrscht in der Leitung 8 der höhere Druck, so wird das Ausgleichsventil über eine BetätigungsPäche 44 in die dargestellte Lage gebracht, in der es die Arbeitsieitung 8a über eine Drossel 46 mit der Ablaufleitung 28 verbindet und die Arbeitsleitung 8 gegen die Ablaufleitung sperrt. Das entsprechend Umgekehrte gilt für den Fall, daß in der Arbeitsleitung 8a der höhere Druck herrscht.

Aufbau und Wirkungsweise des Ausgleichsventils

F i g. 3 und 4 zeigen den Aufbau des Ausgleichsventils 42 im einzelnen. In einem Ventilgehäuse 48 sind zwei gegeneinander gekehrte Ventilsitze 50 und 50a vorgesehen. Als Ventilkörper dienen zwei Stahlkugeln 52 und 52a, die starr durch einen Distanzstab 54 miteinander verbunden sind, und zwar unter einem Abstand, der größer ist als der gegenseitige Abstand der beiden Ventilsitze 50 und 50a.

Die Stahlkugeln sind in Ventilkammern 56 und 56a beweglich untergebracht. Die äußeren Enden der Kammern sind mit den Arbeitsleitungen 8 bzw. 8a verbunden, die beiden inneren Enden, jenseits der Ventilsitze, mit der Ablaufleitung 28.

Das Ausgleichsventil hat die Wirkung zweier Rückschlagventile. Beim Druckaufbau in der Arbeitsleitung 8 wird die Stahlkugel 52 gegen ihren Ventilsitz 50 gedrückt und sperrt die Arbeitsleitung 8 gegen die Ablaufleitung 28 ab. Dagegen wird die Arbeitsleitung 8a über die Drossel 46a mit der Ablaufleitung 28 verbunden. Die Drosseln 46, 46a sind hier durch

achsparallele Nuten in den Wänden der Ventilkammern gebildet. Die Nuten sind so angeordnet, daß sie nur bei von ihrem Sitz abgehobener Stahlkugel einen Umgehungsweg um diese bilden. Baut sich in der Arbeitsleitung 8a ein Druck auf, während in der Arbeitsleitung 8 der Druck abfällt, so erhält, unterstützt durch die Wirkung der Drossel 46a, die in F i g. 3 rechte Seite der Stahlkugel 52a gegenüber ihrer linken Seite einen höheren Druck, wodurch die Stahlkugel 52a nach links gegen ihren Sitz bewegt wird, diesen absperrt und die Stahlkugel 52 von ihrem Sitz abhebt.

Arbeitsweise der ersten Ausführungsform

Wird bei der Ausführungsform nach F i g. t das Lenkhandrad beispielsweise so betätigt, daß die Hochdruckleitung 24 über die Dosierpumpe 12 und die Arbeitsleitung 8 mit dem Arbeitsraum 6 des Lenkmotors 2 verbunden wird, so wird der Kolben des Lenkmotors nach rechts bewegt, und aus dem Arbeitsraum 6a strömt Druckmittel in die Arbeitsleitung 8a und über die Dosierpumpe 12a und das Lenkventil 18 zur Ablaufleitung 28. Das Ausgleichsventil 42 befindet sich in der dargestellten Lage. Zum Volumenausgleich strömt Druckmittel aus der Leitung 28 durch die Drossel 46 in die Arbeitsleitung 8a. Die hier erwähnten Strömungs- und Bewegungsrichtungen sind durch Pfeile eingezeichnet.

Haben die gelenkten Fahrzeugräder 4 nun das Bestreben, unter dem Einfluß von Fahrbahnkräften gegenüber der von der Lenkung her gesteuerten Bewegung vorzueilen, so ändern sich die Druckverhältnisse im Lenkmotor 2. Der Arbeitsraum 6a erhält nun den höheren Druck, die Dosierpumpe 12a wird über die Arbeitsleitung 8a als Hydromotor angetrieben und verstellt ihrerseits über die mechanische Antriebsverbindung 32 und den Drehstab 38 das Lenkventil 18 aktiv gegen dessen Mittelstellung und ggf. darüberhinaus in Gegenstellung. Infolgedessen wird die ursprüngliche Zufuhr von Druckflüssigkeit zur Arbeitsleitung 8 sofort ■s unterbunden, und es wird ggf. Druckflüssigkeit in die Arbeitsleitung 8a eingespeist, wodurch das Voreilen der gelenkten Fahrzeugräder 4 verhindert wird.

Bei dem beschriebenen Druckaufbau in der Arbeitsleitung 8a infolge des Voreilens der gelenkten Räder 4 ίο wurde das Ausgleichsventil 42 über seine Betätigungsfläche 44a umgeschaltet, so daß die Arbeitsleitung 8a gegenüber der Ablaufleitung 28 abgesperrt wurde.

Zweites Ausführungsbeispiel und dessen
Wirkungsweise

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 unterscheidet sich von dem nach F i g. 1 dadurch, daß in der Mittelstellung des Lenkventils 18 zwar eine Kurzschlußverbindung 60 zwischen der Hochdruckleitung 24 und der Ablaufleitung 28 besteht, dagegen die zu den Dosierpumpen 12 und 12a führenden Leitungen 16 und 16a abgesperrt sind.

Die Wirkungsweise ist, einschließlich der Wirkungsweise des Ausgleichsventils, die gleiche, wie sie oben beschrieben wurde, jedoch kann beim Voreilen der gelenkten Fahrzeugräder das Lenkventil von der einen als Hydromotor wirkenden Dosierpumpe nur bis in seine Mittenstellung zurückgeführt werden, wo dann die Hydromotorenwirkung wegen Absperrens der Leitungen 16 und 16a aufhört Dies ist aber auch ausreichend, da bei einer Lenkeinrichtung mit in Lenkventilmittelstellung abgeschlossenen Lenkmotorarbeitsräumen nur erreicht werden soll, daß die gelenkten Fahrzeugteile in einer gewünschten Stellung blockiert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einem federzentrierten Lenkventil, durch das ein von einer Druckmittelquelle geförderter Druckmittelstrom einem Lenkmotor bzw. einem Druckmittelbehälter zuführbar ist, wobei der eine Ventilteil des Lenkventils durch eine Betätigungseinrichtung aussteuerbar ist und dessen anderer Ventüteil mit den Antriebselementen zweier Dosierpumpen drehfest verbunden ist, deren beide Förderauslässe jeweils durch eine Arbeitsleitung an einen der beiden Arbeitsräume des Lenkmotors bzw. an eine Steueröffnung des Lenkventils angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in jede der beiden vom Lenkventil (18) zu einem der Arbeitsräume des Lenkmotors (2) führenden Arbeitsleitungen (16,8; 16a, 8a) jeweils eine der beiden Dosierpumpen (12; 12ajeingeschaltet ist

2. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lenkmotor (2) und den Dosierpumpen (12,12a^ an die Arbeitsleitungen (8, Sa) Betätigungsräume eines hydraulisch schaltbaren Ausgleichsventils (42) angeschlossen sind, das in seinen beiden Schaltstellungen jeweils diejenige Arbeitsleitung, in der der niedrigere Flüssigkeitsdruck herrscht, über eine Drossel (46, 46a; an die Rücklaufleitung (28) anschließt.

3. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsventil (42) zwei Rückschlagventile (50, 52; 50a, 52a) aufweist, die gegen die Rücklaufleitung (28) schließen und deren Ventilsitze (50, 5OaJ gegeneinandergekehrt sind, wobei die Schließkörper (52,52a^ durch einen verschiebbaren Distanzhalter (54) auf einem Abstand voneinander gehalten sind, der größer ist als der Abstand zwischen den Ventilsitzen, die den Ventilsitzen abgekehrten Enden der die Schließkörper enthaltenden Ventilkammern (56, 56a) an je eine der Arbeitsleitungen (8, 8a^ angeschlossen sind und jedes Rückschlagventil in seiner Offenstellung einen gedrosselten Durchfluß freigibt.

4. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkörper (52,52a) Kugeln sind.

5. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseln (46,46a^ durch Überströmkanäle in der Zylinderwand der Ventilkammern gebildet werden, die in Offenstellung der Schließkörper (52, 52a) freigegeben sind.