DE2800405C2 - Hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit einem Umschaltventil zum Zuschalten einer Reservepumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Es sind bereits verschiedene derartige Vorrichtungen bekannt, die federbelastete Ventile aufweisen, die druck- oder stromabhängig schalten (z. B. DE-OS

23 29 328 und US-PS 37 47 725).

Nachteilig ist dabei jedoch, daß verschiedene notwendige Ventile im Kreis, wie z. B. das Druckbegrenzungsventil der Hauptpumpe, hierbei nicht überwacht werden können, da sie nach dem Zuschaltven til angeordnet werden müssen.

Ein weiterer sehr großer Nachteil bei diesen Einrichtungen besteht darin, daß die im Notfall vorzunehmende Umschaltung auf die Reservepumpe durch das Verschieben eines federkraftbetätigten Kolbens erfolgt Es besteht hierbei die Gefahr, daß dieser Kolben durch Verspannen, Schmutz oder andere Einflüsse klemmt und dadurch von der Feder nicht in die entsprechende Lage geschoben werden kann. Einer Erhöhung der die Umschaltung vornehmenden Federkraft ist jedoch aus Gründen des Durchflußwiderstandes Grenzen gesetzt.

In der US-PS 40 43 124 ist eine Vorrichtung zum Zuschalten einer Reservepumpe beschrieben, bei der eine zweite Druckmittelquelle über ein Kugelventil zugcschaltet wird, was durch eine entsprechende Verdrehung der Lenkspindel geschieht.

In der US-PS 31 70 535 ist eine hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei der ein in einer Nut laufender Querstift dazu dient, das Lenkventil der Lenkeinrichtung zu betätigen.

Der vorliegenden Erfindung liegl die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, durch die eine sichere Umschaltung auf die Reservepumpe gegeben ist und durch die darüber

hinaus auch eine stetige Überwachung notwendiger weiterer Ventile, insbesondere eines Druckbegrenzungsventil möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale bei Einrichtungen nach dessen Oberbegriff gelöst.

Im Normalbetrieb wirken Ventilkolben und Querslift wie eine starre Verbindung, wodurch die Lenkkraft entsprechend weitergeleitel wird. Dies wird dabei durch die Feder erreicht, die den Querstift in den Nutgrund drückt.

Um ein Zuschalten der Reservepumpe bei normalen Lenkvorgängen und intakter Stromversorgung durch die Hauptpumpe zu vermeiden, ist es lediglich erforderlieh, die Kraft der Feder bzw. die Steigung der V-förmigen Nut auf die Belätigungskraft der Lenkung abzustimmen. Beträgt die Betätigungskraft der Lenkung zum vollen Auslenken des Lenkveniils z. B. 3 kp am Lenkrad, dann kann z. B. die Grenzkraft der bcschriebenen Ventileinrichtung so ausgelegt sein, daß sich der Ventilkolben erst bei Handkräften von beispielsweise >10kp am Lenkrad verschiebt. Dadurch wird sowohl eine ungewollte Zuschaltung der Reservepumpe als auch bei Hauptpumpenbetrieb eine Vergrößerung des Spiels am Lenkrad vermieden. Da die Feder im Unterschied zum Stand der Technik nur die Rückstellung des Kolbens bewirkt, wird die Umschaltung beim Eintreten des Notfalls unabhängig von einer Federkraft über die Handkraft am Lenkrad bewirkt.

Wenn erfindungsgemäß z. B. die zur Entkopplung der Haupt- und Reservepumpe erforderlichen Rückschlagventile direkt am Pumpenanschluß der Lenkung angebracht sind und sich sämtliche für die Steuerung und Überwachung des Hauptpumpenstroms erforderlichen Ventile wie Strombegrenzung, Druckbegrenzung, Durchflußanzeiger usw. zwischen Pumpe und letztgenannten Rückschlagventilen befinden, dann läßt sich mit der beschriebenen Einrichtung der gesamte Hauptpum-

28 OO 405

penstromzweig einschließlich aller erforderlichen Ventile bis zum Pumpenanschluß der Lenkung überwachen.

Ist in der Leitung eine hydraulische Endbegrenzung eingebaut, dann kann am Endanschlag bei entsprechend kräftigem Ziehen am Lenkhandrad zwar die Reservepumpe zur Lenkung geschaltet werden, da aber gleichzeitig über die Endbegrenzungseinrichiung der Ölstrom am Pumpenanschluß der Lenkung drucklos in den Tank geleitet wird, kommt die Reservepumpe hierbei nicht auf Druck.

Erfindungsgemäß ist nunmehr eine zweikreisige Stromversorgung der Lenkvorrichtung bis hin zu der Lenkung möglich. Weiterhin läßt sich die Erfindung auch ohne nennenswerten A.ufwand für eine zweikreisige Stromversorgung einer Lenkvorrichtung mit mehr als einem Lenkungskreis verwenden.

Eine einfache konstruktive Lösung der Erfindung ist gegeben, wenn die Feder im Inneren des Ventilkolbens angeordnet ist und zwischen einer Stirnseite oder einem Anschlag des Ventilkolbens und Lenkspindel verspannt ist.

Für Lenkvorrichtungen, die keine hydraulische Endabschaltung besitzen ist es von Vorteil, wenn zwischen der Anschiußbohrung für die Reservepumpe und dem Druckmittelrücklauf ein vom hauptpumpenseitig erzeugten Druck in der Zuführleitung aufsteuerbares Kurzschlußventil angeordnet ist.

Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß die Reservepumpe bei Erreichen des mechanischen Endanschlages bei intakter Hauptpumpe und beliebigen Handkräften am Lenkrad auf Druck kommt.

Für eine zweikreisige Stromversorgung der Lenkvorrichtung ist es vorteilhaft, wenn in bei Einrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannter Weise der Venlilkolben mit Steuerkanten versehen ist, durch die über zwei Rücklaufbohrungen ein getrennter Rücklauf des Druckmittels aus dem Hauptpumpenkreis zu dem dazugehörigen Rücklaufbehälter und des Reservepumpenkreises zu dem Reserve-Rücklauf behälter erfolgt.

Zur Vermeidung einer Vermischung der Ölströme von Haupt- und Resevepumpe im Umsteuerbereich ist dabei in weilerer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Nutgrund der V-Nut an seiner tiefsten Stelle mit einer dem Querstiftsdurchmesser angepaßten Vertiefung versehen ist.

Auf diese Weise wird ein sogenannter Kippeffekt erreicht. Im Normalfalle ruht der Querstift in der Vertiefung der V-Nut. Zum Betätigen der Ventileinrichtung ist daher zunächst ein höheres Drehmoment erforderlich, das dann aber sehr rasch absinkt, wenn der Stift die gerade V-Bahn erreicht hat.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt einer Hilfskraftlenkeinrichtung,

F i g. 2 Schnitt 11-11 nach der F i g. 1,

F i g. 3 Draufsicht auf den Querstift und d'e V-Nut,

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Zusatzventil,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Zweikreissystem,

F i g. 6 Ausschnittsvergrößerng einer V-Nut mit Vertiefung (mit Kraft/Weg-Darstellung).

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt einer serienmäßigen I lalbblockhydrolenkung. Anstelle einer besonderen Einrichtung zum Ausgleich des Axialhubes einer unteren Lenkspindel ist nun die erfindungsgemäße Zuschalt-

Vorrichtung für die Reservepumpe vorgesehen. Der Axialhub der unteren Lenkspindel läßt sich nämlich dabei gleichzeitig mit ausgleichen.

Zwischen einer Lenkspindel 1 und einem unteren Lenkspindelteil 2 ist ein Ventilkolben 3 angeordnet ίη der Lunkspindel 1 fest angeordnet ist ein Querstift 4, der in einer V-Nut 5 des Ventilkolbens 3 geführt ist

Im Inneren des Ventilkolbens 3 ist eine Feder 6 angeordnet, die zwischen einem Anschlag 7 des Ventilkolbens 3 und der Lenkspindel 1 verspannt ist

Eine Hauptpumpe 8, die von einem Rücklaufbehälter 9 aus mit Öl versorgt wird, liefert Drucköl über eine Zuführleitung 10 in das Lenkgetriebe.

In gleicher Weise liefert eine Reservepumpe 11 von einem Rücklaufbehälter 12 aus Drucköl über eine Anschlußbohrung 13 in das Lenkgetriebe. Die Hauptpumpe 8 wird von einem Motor 14, die Reservepumpe 11 von den Rädern 15 herangetrieben.

Zwischen der Hauptpumpe 8 und der Reservepumpe 11 ist eine Verbindungsleitung 16 und weiterhin zwei Rückschlagventile 17 und 18 vorgesehen. Über einen Druckmittelrücklauf 19 wird das Rücklauföl in den Rücklauf behälter 12 zurückgeleitet, von wo es durch einen Überlauf auch in den Rücklaufbehälter 9 der Hauptpumpe gelangt.

Im Normalbetrieb, d.h.,wenn die Hauptpumpe 8 intakt ist, drücKt die Feder 6 den Querstift 4 in den Nutgrund der V-Nut 5 und es besteht eine starre Verbindung zwischen der Lenkspindel 1 und dem Lenkspindelteil 2. Der ölkreislauf des Reservekreises zwischen der Zuleitung von der Reservepumpe 11 und der Rückleitung von dem Druckmittelrücklauf 19 aus ist über Steuerkanten 20 des Ventilkolbens 3 kurzgeschlossen.

Steigt die Handkraft z. B. bei der Ausführung wegen ungenügender Druckmittelversorgung der Lenkung durch die Hauptpumpe 8 über ein bestimmtes Maß an, dann wird der Ventilkolben 3 durch Handkraft verschoben und die Reservepumpe 11 zur Lenkung geschaltet. Die Verschiebung des Ventilkolbens 3 erfolgt über den an der Lenkspindel 1 befestigten Querstift 4, welcher in der V-förmigen Nut 5 des Ventilkolbens gleitet.

Dadurch wird die Kurzschlußverbindung über die Steuerkanten 20 geschlossen und die Reservepumpe 11 liefert über nicht näher dargestellte Steuerkanten und Leitungen Drucköl zur hydraulischen Verstärkung der Handkraft.

1st dabei z. B. ein Druckbegrenzungsventil 21, wie strichliert angedeutet, zwischen Rückschlagventil 17 und Hauptpumpe 8 angeordnet, so kann die Lenkung weiterhin bei einem Defekt des Druckbegrenzungsventiles21 über den Reservekreis betrieben werden.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig.4 ist im wesentlichen von gleichem Aufbau, weshalb die Bezugszeichen (nur die wichtigsten sind noch dargestellt) beibehalten sind. Lediglich zwischen der Zuführleitung 10 und dem Druckmittelrücklauf 19 ist eine Kurzschlußbohrung 22 mit einem Kurzschlußventil vorgesehen.

Diese Einrichtung ist vorgesehen, wenn keine hydraulische Endabschaltung vorhanden ist. Dann kann das auf Druck Fahren der Reservepumpe am Endanschlag bei intakter Hauptpumpe und beliebigen Handkräften am Lenkhandrad durch das Schließventil verhindert werden. Es besteht aus einem Betätigungskolben 23, der über eine Bohrung 22 mi» dem Druck in der Zuführleitung 10 beaufschlagt wird, und einem Schließkolben 24, der durch eine Schließfeder 25 angepreßt wird. Die Federkraft und der Betätigungskolben 23 dieses Kurzschlußventils müssen hierbei so ausgelegt sein, daß bei

28 OO 405

einem Druck von z. B. 80% des statischen Maximaldrucks der Hauptpumpendruckbegrenzung der Schließkolben 24 des Kurzschlußventils gegen die Schließfeder 25 verschoben wird. Dadurch wird bei von der Hauptpumpe 8 am Lenkungseingang erzeugten Drücken von >80% des statischen Maximaldrucks der Hauptpumpendruckbegrenzung die Reservepumpe 11 zum Rücklaufbehälter 12 kurzgeschlossen.

Hier ist zwar das Schließen des Kurzschlußventils ebenfalls von einer Federkraft abhängig, jedoch kann die Feder 25 dieses Ventils entsprechend stark ausgelegt werden, da zum öffnen große Kräfte verfügbar sind und auf Durchflußwiderstände usw. keine Rücksicht genommen werden muß. Da bis zum Zuschalten der Reservepumpe 11 am Lenkhandrad eine deutliche Kraftschwel-Ie überwunden werden muß, wird sich die Verwendung eines solchen Kurzschlußventils ohnehin auf Einzelfälle beschränken.

Durch Anbringen weiterer Steuerkanten 26, 27, und 28 auf dem Ventilkolben 3 — wie in F i g. 5 dargestellt — kann die Stromversorgung der Lenkanlage bis zum Pumpenanschluß der Lenkung völlig zweikreisig aufgebaut werden. Im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die Anschlußbohrung 13 der Reservepumpe 11 und der Druckmittelrücklauf nunmehr umgekehrt angeordnet.

Da in diesem Fall auch der Lenkungsrücklauf zu dem entsprechenden Tank umgesteuert werden muß, ist zur Vermeidung einer Vermischung der ölströme von Haupt- und Reservepumpe im Umsteuerbereich ein Kippeffekt des Ventilkolbens von großem Vorteil. Dieser Kippeffekt läßt sich durch entsprechende Formgebung der V-förmigen Nut 5 in dem Ventilkolben 3 auf einfache Weise erreichen. Ist die V-förmige Nut 5 so ausgebildet, daß der Querstift 4 in Neutralstellung, wie in Fig.6 dargestellt, in einer Vertiefung 29 des Nutgrundes ruht, dann ist zum Betätigen der Ventileinrichtung zunächst ein erhöhtes Drehmoment am Lenkhandrad erforderlich. Dieses Drehmoment sinkt dann rasch auf ein Minimum ab, wenn der Querstift 4 die gerade Bahn der Nut erreicht hat. Ab diesem Minimum steigt das Drehmoment mit zunehmendem Kolbenhub entsprechend der Federkennlinie an.

!n der ebenfalls in der F i g. 6 dargestellten Kennlinie ist auf der y- Achse der Weg des Ventilkolbens 3, auf der as x-Achse das Drehmoment am Lenkhandrad angegeben.

Soll die Lenkanlage insgesamt zweikreisig ausgeführt (z. B. zweites Lenkventil oder Servoschaltkreis) sein, dann kann durch eine Anordnung wie sie in der F i g. 1 strichliert angedeutet ist, nach Ausfall eines Betriebskreises und dem dadurch verursachten Anstieg der Lenkkraft jeweils der ausgefallene Lenkungskreis über die Reservepumpe gespeist werden. Hierzu ist lediglich eine Abzweigleitung 30 mit einem Rückschlagventil 31 erforderlich, die von der Verbindungsleitung 16 abzweigt und so mit dem Stromkreis der zweiten Hauptpumpe 32 verbunden ist

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
60

Claims (5)

28 OO 405 Patentansprüche:

1. Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einem über eine Lenkspindel betätigbaren Lenkventil und einem Umschaltventil zum Zuschalten einer Reservepumpe, bei der eine Hauptpumpe über ein Rückschlagventil in eine Zuführleitung des Lenkventils und die Reservepumpe bei fördernder Hauptpumpe über eine Anschlußbohrung und Steuernuten des federbelasteten Ventilkolbens des Umschaltventils in einen Druckmittelrücklauf fördert, wobei dieser Pfad bei nach Druckabfall der Hauptpumpe ausgesteuertem Ventilkolben das Umschaltventils versperrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitung der Reservepumpe (11) über ein Rückschlagventil (18) nach dem der Hauptpumpe (8) zugeordneten Rückschlagventil (17) an die Zuführleitung (10) des Lenkvemils angeschlossen ist und daß die Lenkspindel (1) einen Querstift (4) trägt, der in eine V-förmige, in dem Mantel des Ventilkolbens (3) des Umschaltventil angeordnete Nut (5) eingreift, daß die den Ventilkolben (3) des Umschaltventils beaufschlagende Feder (6) zwischen dem Ventilkolben (3) und der Lenkspindel (1) angeordnet ist und den Querstift (4) unter normalen Lenklasten an der tiefsten Stelle im Nutgrund der V-förmigen Nut des Ventilkolbens (3) hält, während bei Ausfall der hydraulischen Unterstützung durch die dabei erhöhte Betäligungskraft am Lenkhandrad des Fahrzeuges der Venlilkolben (3) über die V-förmige Nut (5) axial verschoben wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (6) im Inneren des Ventilkolbens (3) angeordnet ist und zwischen einer Stirnseite oder einem Anschlag (7) des Ventilkolbens (3) und der Lenkspindel (1) verspannt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in bei Einrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannter Weise zwischen der Anschlußbohrung (13) für die Reservepumpe (11) und dem Druckmittelrücklauf (19) ein vom hauptpumpenseitig erzeugten Druck in der Zuführleitung (10) aufsteuerbares Kurzschlußventil (23,24,25) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in bei Einrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannter Weise der Ventilkolben (3) mit Steuerkanten (26,27, 28) versehen ist, durch die über zwei Rücklaufbohrungen (19, 33) ein getrennter Rücklauf des Druckmittels aus dem Hauptpumpenkreis zu einem zugehörigen Rücklaufbehälter (9) und des Reservepumpenkreises zu einem Reserve-Rücklaufbehälter (12) erfolgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutgrund der V-Nut (5) an seiner tiefsten Stelle mit einer dem Querstiftdurchmesser angepaßten Vertiefung (29) versehen ist.