DE2903988A1

DE2903988A1 - Hydraulische hilfskraftlenkung

Info

Publication number: DE2903988A1
Application number: DE19792903988
Authority: DE
Inventors: Armin Lang
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1979-02-02
Filing date: 1979-02-02
Publication date: 1980-08-14
Also published as: BR8000627A; GB2042443B; GB2042443A; SU1322990A3; JPS6256816B2; DE2903988C2; FR2449580B1; JPS55106869A; ES488054A1; IT1126916B; IT8047766A0; FR2449580A1; US4344284A

Description

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ANWENDUNGSGEBIET, STAND DER TECHNIK

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind z. B. Hilfskraftlenkungen bekannt, die nach dem sogenannten "offenen" Lenksystem arbeiten/ das heißt, es wird andauernd ein Druckmittelstrom durch das Lenkventil unter.Aufbringung der dafür erforderlichen Durchlaufdruckverluste gefördert. Diese hydraulischen Hilfskraftlenkungen haben insbesondere den Nachteil, daß man auch bei einem normalen Personenkraftwagen mit einem zusätzlichen Treibstoff verbrauch von 0,5 bis 1 Liter pro 100 km rechnen muß. Besonders ins Gewicht fallen diese Verluste dann, wenn z. B. bei Autobahnfahrten die Antriebsmaschine und damit die Servopumpe mit hoher Drehzahl umläuft, also viel Druckmedium gefördert wird und so gut wie überhaupt keine Lenkbewegung notwendig ist.

Nach der DT-AS 1 001 132 ist eine hydraulische Hilfskraftlenkung bekannt geworden, bei der anstelle des "offenen" ein "geschlossenes" System verwendet wird, bei dem also das Lenkventil in der Neutralstellung den Zulauf von der Servopumpe absperrt. Wird nicht gelenkt, so fließt infolgedessen nur Leckflüssigkeit durch das Steuerventil, jedoch unter dem vom Maximaldruckbegrenzer zugelassenen Höchstdruck. Weiterhin nachteilig :

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erweist sich, daß für die meisten Lenkvorgänge, die nicht den vollen Servodruck erfordern, das hochgespannte Druckmedium unter Wärmeentwicklung auf den tatsächlich benötigten Arbeitsdruck entspannt wird und damit Energie vernichtet wird.

AUFGABE, LÖSUNG, VORTEILE

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hilfskraftlenkung so auszubilden, daß in jedem Fahrzustand ein minimaler Energieaufwand notwendig ist und unnötige Energieverluste ausgeschaltet werden.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Vorteilhaft an der hydraulischen HiIfskraftlenkung ist insbesondere, daß der erfindungsgemäße Vorschlag bei beliebigen Hydrolenkungen eingesetzt werden kann, so z. B, bei Kugelmutterhydrolenkungen mit integriertem Servomotor und bei Zahnstangenhydrolenkungen .

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ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag erläutert.

Die Fig. zeigt einen Schnitt durch ein Steuerventil in Drehkolbenbauart für eine Hilfskraftlenkung.

Dabei sind das Gehäuse des Steuerventils mit 1, ein Ventilkörper mit 2 und zwei im ringförmigen ölzulaufraum 3 quer und außermittig zur Längsachse eines mit einem nicht näher gezeigten Handlenkrad verbundenen Drehstabes 4 angeordnete Steuerventilkolben mit 6 und 7 bezeichnet.

In zwei Längsbohrungen 9 und 10 in den Steuerventilkolben 6 und greifen Zapfen 11 und 12 einer gabelförmigen mit dem Drehstab 4 verbundenen Lenkspindel ein, die in bekannter Weise zum Betätigen der Steuerventilkolben 6 und 7 dienen. Durch eine zentrale Bohrung 14 im Ventilkörper 2 greift der Drehstab 4, um eine Drehbewegung des Lenkhandrades mechanisch weiterzuübertragen.

Nachfolgend wird der hydraulische Aufbau des Steuerventils beschrieben:

Eine antriebsmaschinendrehzahlabhängige Servopumpe 15 fördert Druckmedium über eine Zulaufleitung 16 in den ringförmigen ölzulaufraum 3. Ein Servomotor" ' 18 mit seinen beiden Arbeitsräumen ist in bekannter Weise über Leitungen 19 und 20 mit zwei im Ventil-

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körper 2 eingebrachten Steuernuten 22 und 23 verbunden. Da die Steuernut 22 bzw. 23 breiter ist als der Bund 25 des Steuerventilkolbens 6 bzw. der Bund 26 des Steuerventilkolbens Ί₎ stehen die Arbeitsräume des Servozylinders in der gezeigten Neutralstellung des Steuerventils sowohl über den ringförmigen ölzulaufraum mit der Zulaufleitung 16 als auch über eine Rücklaufleitung und 29 mit dem Tank 30 in Verbindung.

Zwei Ansaugnuten 32 und 33 sind in der Neutralstellung jeweils durch einen Bund 35 bzw. 36 abgeriegelt. Die Ansaugnuten 32 und sind durch einen Kanal 38 verbunden, von dem eine Leitung 39 zu einem Anschluß 40 und von dort . eine Ansaugleitung 42 zur Servopumpe 15 führt.

Durch ein Druckbegrenzungsventil 44, das in einer Leitung 45 zwischen der Servopumpe 15 und dem Tank angeordnet ist, wird der maximale Systemdruck begrenzt. Aus Gründen der Energieeinsparung kann das Druckbegrenzungsventil 44 auch zwischen der Zulaufleitung 16 und der Ansaugleitung 42 angeordnet sein.

Im folgenden wird die Funktion der hydraulischen Hilfskraftlenkung beschrieben.

in der

In derΓZeichnung gezeigten Neutralstellung sind die zwei Ansaugnuten 32 und 33 von den Rücklaufleitungen 28 und 29 zum Tank getrennt. Die Servopumpe 15 kann somit über die Ansaugleitung

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kein Druckmedium ansaugen. Wird als Servopumpe eine saugregelbare Pumpe verwandt, also mit einem Rückschlagventil auf der Hochdruckseite, so kavitiert die Pumpe in bekannter Weise und dem Steuerventil wird über die Zulaufleitung 16 kein Pumpmedium zugeführt. Eventuell vorhandene Leckströme können von der Servopumpe 15 über den ringförmigen ölzulaufraum 3, die Steuernuten 22 und 23 und die Rücklaufleitungen 28 und 29 zum Tank 30 entweichen. Durch diese Anordnung ist das gesamte System drucklos.

Durch Drehen des Handlenkrades werden der Drehstab 4 und damit über die nicht gezeigte Lenkspindel die Zapfen 11 und 12 verdreht, z. B. so, daß der Steuerventilkolben 7 nach unten und der Steuerventilkolben 6 nach oben verstellt wird. Dadurch riegelt der Steuerkolben 7 mit dem Bund 26 die Leitung 20 zum Servomotor· 10 '.; von der Rücklaufleitung 29 ab, und öffnet mit dem Bund 36 die Ansaugnut 33. In dieser Stellung wird die Servopumpe 15 vom Tank über die Rücklaufleitung 29, die Ansaugnut 33, den Kanal 38 und die Ansaugleitung 42 mit Druckmedium versorgt und pumpt es weiter über die Zulaufleitung 16/ den ringförmigen ölzulaufraum 3, die Steuernut 23 und die Leitung 20 zum Servomotor 18.

Das aus dem anderen Arbeitsraum des Servomotor : .. 18 über die Leitung 19 zurückströmende Pumpmedium fließt, da in der oberen Stellung des Steuerventilkolbens 6 der Bund 25 den hochdruckführenden ringförmigen ölzulaufraum 3 abriegelt, über die Rücklaufleitung 28 zum Tank 30.

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Bei Geradeausfahrt riegelt jeweils der Bund 35 bzw. 36 wieder die Ansaugnuten 32 und 33 ab, sodaß die Servopumpe 15 wieder nicht mit Pumpmedium versorgt wird und kavitiert.

Der Funktionsablauf bei einer Lenkbewegung in die andere Richtung erfolgt analog.

Den geringsten Energieverbrauch erhält man nach dem Ausführungsbeispiel, wenn bei einer Lenkbewegung zunächst die Steuernut 22 bzw. 23 von der Rückführleitung 28 bzw. 29 durch den Bund 25 bzw.

abge-26^vriegelt und dann erst die Ansaugnut 32 bzw. 33 durch den Bund bzw. 36 geöffnet wird.

Erfolgt die Überdeckung der Steuerkanten in der anderen Reihenfolge , könnte die Servopumpe 15 bereits Druckmedium fördern, bevor die Steuernuten 22 bzw. 23 von den Rücklaufleitungen 28 bzw. 29 abgeriegelt sind, und das überschüssige Druckmedium müßte an diesen Steuerkanten unter Energieverlust abgeregelt werden.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Hilfskraftlenkung ist eine Drossel 47 in einer Leitung 48 zwischen der Ansaugleitung 42 und dem Tank 30 vorgesehen. Durch diese Drossel wird sichergestellt, daß auch in der Neutralstellung des Steuerventils ein bestimmter Pilotstrom gefördert wird. Dadurch bedingt setzt der Druckaufbau in der Zulaufleitung 16 während

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eines Lenkvorganges früher ein. Durch diese Anordnung kann in bestimmten Anwendungsfällen das Anlenkverhalten verbessert werden, ohne den Energiebedarf nennenswert zu erhöhen.

Dieselbe Wirkung kann auch erzielt werden, wenn die Ansaugsteuernut 32, 33 und/oder der Bund 35, 36 so bearbeitet wird, daß an dieser Stelle eine Drosselstelle 50 entsteht, über die auch in Neutralstellung des Steuerventils von den Rücklaufleitungen 28, ein minimaler ölstrom fließt und damit ein Pilotstrom garantiert ist.

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Claims

ZAHNRADFÄBRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft FRIEDRICHSHAFEN

Hydraulische Hilfskraftlenkung

PATENTANSPRÜCHE:

C1 .J Hydraulische Hilfskraftlenkung, insbesondere für Fahrzeuge, mit einer antriebsmaschinendrehzahlabhängigen Servopumpe, einem von einer Betätigungseinrichtung (Handlenkrad) verstellbaren Steuerventil, das einen Servomotor- zur Unterstützung einer Lenkbewegung ansteuert,
dadurch gekennzeichnet,

- daß das Steuerventil in einer vom öltank (30) zur Einlaßseite der Servopumpe (15) führenden Leitung (Rücklaufleitung 28, 29? Ansaugleitung 42) angeordnet ist, und

daß in der Neutralstellung das Steuerventil den Saugstrom zur Servopumpe (15) drosselt oder absperrt.

2. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugnuten (32) bzw. (33) erst dann geöffnet werden, wenn bereits die

..«. _Kec. O30033/01S·

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Verbindung vom ringförmigen Zulaufraum (3) zu den Rücklaufleitungen (28; 29) über die Steuernuten (22; 23) durch die Steuerventilkolben (6; 7) abgeriegelt ist.

3. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1,oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ansaugleitung (42) und dem Tank (3O) eine Drossel (47) angeordnet ist.

4. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1-oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drosselstelle C5O) zwischen der Ansaugleitung (4<2) und dem Tank (30) im Steuerventil vorgesehen ist.

5. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Servopumpe (15) eine saugregelbare Pumpe mit je einem Rückschlagventil am Ausgang eines jeden -Ari>eit~sdrucla:aumes.. vorgesehen ist:. - .

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