DE3149026A1

DE3149026A1 - Steuereinrichtung fuer zwei ueber je einen stromzweig durch eine hochdruckpumpe versorgte hydraulische stellvorrichtungen

Info

Publication number: DE3149026A1
Application number: DE19813149026
Authority: DE
Inventors: Rolf 7075 Mutlangen Fassbender
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1981-12-11
Publication date: 1983-06-30
Also published as: GB2111925B; DK154279B; FR2518030A1; DE3149026C2; US4558631A; DK154279C; JPS58105879A; FR2518030B1; GB2111925A; DK549182A

Description

Stand der Technik

Eine Steuereinrichtung für zwei über je einen Stromzweig durch eine Hochdruckpumpe versorgte hydraulische Stellvorrichtungen ist bereits aus der DE-OS 27 16 868 bekannt. Ein Stromzweig der Pumpe ist durch ein Stromteilventil aufgeteilt und führt über eine Leitung einen relativ kleinen Pilotstrom zu einem Lenkventil für eine erste Stellvorrichtung und über eine weitere Leitung einen Arbeitsstrom zu einem Betätigungsventil einer zweiten Stellvorrichtung, z. B. einer Hubhydraulik.

Der kleine Pilotstrom kann in der Neutralstellung des Lenkventils zu einem ölbehälter abfließen und dient zur Anregelung eines Arbeitsdruckes zu Beginn einer Lenkbewegung„ Der andere Stromzweig ist unter Umgehung des Stromteilventils unmittelbar an das Lenkventil angeschlossen und in Neutralstellung abgesperrt. Das Lenkventil ist so ausgeführt, daß im Falle der Anregelung von Arbeitsdruck durch eine Lenkventilverstellung der Pilotstrom dem Arbeitsstrom zugeleitet wird. Durch die Verzweigung vor dem Stromteilventil ist dabei sichergestellt, daß die zur Lenkeinrichtung gehörende erste Stellvorrichtung immer den Stromanteil erhält, der ihrer Stromaufnahme im jeweiligen Belastungszustand entspricht.

In einer derartigen Verknüpfung von Lenkungs- und Arbeitshydraulik muß das Lenkventil entsprechend■dem Druckzustand im Arbeitshydraulikkreis entweder selbst einen höheren Druck anregein oder von einem höheren Druck herunterregeln. Dabei ist der hohe Druck der Arbeitshydraulik unvorteilhaft, da dieser Druck mit speziell ausgebildeten Steuerkanten (Steuerfaseh, Steuerfacetten usw.) auf einem möglichst großen Kolbenweg am Lenkventil heruntergeregelt werden muß. Je nachdem, ob der Druck der Arbeitshydraulik größer oder kleiner als der Lenkungsdruck ist, sollte die optimale Form der Steuerkanten am Lenkventil unterschiedlich ausgeführt sein. - Nachteilig ist auch die Belastung der übrigen hydraulischen Bauteile der Lenkeinrichtung mit dem u. D. wesentlich höhe-" ren Druck der Arbeitshydraulik. - Hinzu kommt noch, daß bei glei-

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chem Lenkwiderstand das Betatigungsmoment am Lenkhandrad unterschiedlich ist, je nachdem, mit welchem Druckniveau die Arbeitshydraulik gerade arbeitet.

Aufgabe und Lösung

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Steuereinrichtung
ist es Aufgabe der Erfindung, diese Steuereinrichtung so zu verbessern, daß die Belastung der Lenkeinrichtung mit dem hohen Druck der Arbeitshydraulik vermieden wird. Dabei soll das am Lenkhandrad spürbare Betätigungsmoment nicht durch den jeweiligen Arbeitsdruck, beispielsweise einer Hubhydraulik, beeinflußt werden.
Schließlich soll im Lenkventil ein serienmäßiger Steuerkolben verwendbar sein.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Nach der Erfindung ist zwischen den unmittelbar von der Pumpe zum Lenkventil geführten Stromzweig und die vom Stromteilventil
zum Lenkventil geführte Pilotstromleitung ein Druckregelventil
eingebaut. Dieses Druckregelventil arbeitet als Druckwaage und ist einerseits vom Anregeldruck des Pilotstromkreises und andererseits vom Druck in einem vom Druckregelventil zum Lenkventil geführten Leitungsabschnitt des Stromzweigs steuerbar. Beide Drücke werden dadurch auf gleiches Niveau geregelt, d. h. das Druckregelventil stellt in dem Leitungsabschnitt zum Lenkventil einen auf die Erfordernisse der Lenklast abgestimmten Druck ein. Ein Rückschlagventil innerhalb des Druckregelventils gemäß Fig. 1 und 3 kann
eine Verbindung von dem unmittelbar an die Pumpe angeschlossenen Stromzweig zur Pilotstromleitung herstellen. Auf diese Weise ist verhindert, daß bei hohen Betriebsdrücken der Arbeitshydraulik am Lenkventil ein durch Lecköl am Druckregelventil bedingter Druckaufbau stattfinden kann. Durch die Erfindung können unterschiedliche statische Maximaldrücke in der Lenkeinrichtung und der Ar-

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beitshydraulik verwirklicht werden. Außerdem ist es möglich, im Lenkventil einen Serienkolben mit der üblichen einfachen Steuerkantenausbildung zu verwenden.

Erläuterung der Erfindung

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1 ein ölschema der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für die Verknüpfung einer hydrostatischen Lenkeinrichtung mit einer Arbeitshydraulik,

Fig. 2 das in Fig. 1 verwendete Druckregelventil, Fig. 3 das ölschema einer weiteren Ausführungsform, Fig. 4 das in Fig. 3 verwendete Druckregelventil und .

Fig. 5 eine Ausführungsform gemäß Fig. 1, bei der jedoch

eine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkhandrad und den gelenkten Fahrzeugrädern vorhanden ist.

In der Steuereinrichtung nach Fig. 1 ist ein Ölbehälter 1 vorgesehen, aus dem eine Hochdruckpumpe 2 Drucköl ansaugt. Eine Druckleitung ist hinter der Pumpe 2 in einen Stromzweig -3 und einen Stromzweig 4 aufgeteilt. Der Stromzweig 3 führt über ein noch näher zu erläuterndes, zur Erfindung gehörendes Druckregelventil 5 und über einen Leitungsabschnitt 30 zu einem Lenkventil 6. über das Lenkventil 6 ist eine zu einer Lenkeinrichtung gehörende erste Stellvorrichtung 7 mit einem Arbeitskolben 9 steuerbar.

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Der Stromzweig 4 enthält ein handelsübliches Stromteilventil 8, dessen Aufgabe darin besteht, von dem über den Stromzweig 3 zugeführten öIstrom einen im wesentlichen konstant gehaltenen kleinen Teilstrom T in eine Pilotstromleitung 10 abzuleiten. Dieser Teilstrom T geht von dem dem Stromteilventil 8 zugeführten ölstrom ab, so daß in einer Leitung 11 ein entsprechender Reststrom R fließt. Der Reststrom R wird einem Betätigungsventil 12 zugeführt, welches eine zweite Stellvorrichtung 13, z. B. eine Hubhydraulik, steuert. Das Betätigungsventil 12 ist in der Neutralstellung gezeichnet, so daß das zugeführte Drucköl (Reststrom R) zum ölbehälter 1 abströmen kann. Im übrigen finden für das Betätigungsventil 12 und die Stellvorrichtung 13 allgemein bekannte Bauelemente Verwendung, so daß es sich erübrigt, auf deren Arbeitsweise näher einzugehen. Die zweite Stellvorrichtung 13 ist so dimensioniert, daß sie bei der größten verlangten Arbeitsgeschwindigkeit gerade mit dem vollen Reststrom R auskommt.

Der über die Pilotstromleitung 10 gelieferte Teilstrom T kann in der dargestellten Neutralstellung des Lenkventils 6 über einen Steuerkanal 14 und eine Rücklaufleitung 15 zum ölbehälter 1 zurückfließen. An das durch ein Lenkhandrad 16 verstellbare Lenkventil 6 ist in bekannter Weise einerseits eine Dosierpumpe 17 und andererseits die Stellvorrichtung 7 angeschlossen. Die Dosierpumpe 17 ist unmittelbar mit dem Lenkhandrad 16 verbunden und synchronisiert die Bewegung der Stellvorrichtung 7 mit der Bewegung des Lenkhandrades 16.

Sind die statischen Höchstdrücke im Lenk- und Arbeitshydraulikkreis gleich, so ist zwischen den Stromzweig 4 und den ölbehälter 1 ein Überdruckventil 18 geschaltet, welches den Arbeitsdruck in der gesamten Steuereinrichtung auf einen Höchstwert begrenzt.

Bis hierher ist die Steuereinrichtung bekannt. Nach der Erfindung ist zwischen den Stromzweig 3 und die Pilotstromleitung 10 das Druckregelventil 5 eingebaut. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß eine einer Stirnfläche 20 eines Kolbens 21 zugekehrte Kammer 19

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an die Pilotstromleitung 10 und eine einer anderen Stirnfläche 22 zugekehrt. Kammer 23 an den zum Lenkventil 6 führenden Leitungsabschnitt 30 des Stromzweiges 3 angeschlossen ist. In einer Bohrung des Kolbens 21 befindet sich ein in Richtung zur Pilotstromleitung 10 öffnendes Rückschlagventil 24, das in geöffneter Stellung an einem Anschlag 25 anliegt. Ist der Druck in der Pilotstromleitung 10 kleiner als im Stromzweig 3 zwischen Pumpe 2 und Druckregelventil 5, dann regelt eine Steuerkante 26 den Druck in dem zum Lenkventil 6 führenden Leitungsabschnitt 30 unabhängig vom Durchflußstrom auf die Höhe des Druckes in der Pilotstromleitung 10 ein.

Wird das Lenkventil 6 aus der in Fig. 1 gezeigten Neutralstellung, z. B. nach rechts, bewegt, so erfolgt eine Abregelung des Teilstromes T am Steuerkanal 14, wobei der Druck in der Pilotstromleitung 10 ansteigt. Da dieser Druck die Stirnfläche 20 des Kolbens 21 beaufschlagt und andererseits auf die Stirnfläche 22 der Arbeitsdruck im Stromzweig 3 wirkt, werden die beiden Drücke auf gleiches Niveau geregelt. Die Steuerkante 26 wird im Falle einer Lenkbewegung daher immer so weit geöffnet, wie es der jeweiligen Stromaufnahme der Stellvorrichtung 7 bei der zugehörigen Lenklast entspricht. Im angenommenen Fall des nach rechts verschobenen Lenkventils 6 kann daher der Arbeitsstrom vom Stromzweig 3 bzw. Leitungsabschnitt 30 über die rechte und dann linke Seite der Dosierpumpe 17 in den linken Druckraum der Stellvorrichtung 7 gelangen, worauf sich der Arbeitskolben 9 nach rechts verschiebt. Das aus dem rechten Druckraum ausgeschobene Drucköl strömt über die Rücklaufleitung 15 zum ölbehälter 1 ab.

Das Rückschlagventil 24 hat die Aufgabe, bei in der Neutralstellung des Lenkventils 6 geschlossener Steuerkante 26 einen durch Lecköl verursachten Druckaufbau im Druckregelventil 5 und damit auch am Lenkventil 6 zu verhindern.

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Ist der statische Höchstdruck in der Lenkeinrichtung niedriger als in der Arbeitshydraulik, so muß zusätzlich zum Oberdruckventil 18 ein überdruckventil 180 in der Pilotstromleitung 10 vorgesehen werden. Ist dagegen der statische Höchstdruck in der Arbeitshydraulik niedriger, so muß ein zusätzliches überdruckventil (nicht dargestellt) in der Leitung 11 vorgesehen sein.

In Fig. 3 ist eine Steuereinrichtung dargestellt, in welcher in der Neutralstellung des Lenkventils der gesamte Leerlaufstrom der Pumpe nach Durchströmen der Arbeitshydraulik durch das Lenkventil fließt. In der nachfolgenden Beschreibung der Fig. 3 und 4 sind mit Fig. 1 übereinstimmende Bauteile mit dem zusätzlichen Buchstaben A bezeichnet. Die Pilotstromleitung 1OA ist an das in den Stromzweig 4A eingebaute Betätigungsventil 12A der zweiten Stellvorrichtung 13A angeschlossen. Die Vorrangschaltung der Lenkung gegenüber der zweiten Stellvorrichtung wird, wie in Fig. 1, über den direkten Stromzweig 3A ermöglicht. Sofern bei einer solchen Anordnung der statische Höchstdruck des Druckbegrenzungsventils 18A für die Pumpe 2A nicht erreicht ist, kann über das Lenkventil 6A Druck angeregelt werden, so daß ein Druckregelventil 5, entsprechend Fig. 1 und 2, angesteuert werden könnte. Bei Erreichen des statischen Höchstdruckes des Druckbegrenzungsventils 18A kann jedoch vom Betätigungsventil 12A her kein Drucköl über die Pilotstromleitung 1OA zum Lenkventil 6A gelangen, so daß eine Druckanregelung nicht mehr möglich ist. Durch entsprechende Änderung des zwischen dem Stromzweig 3A und die Pilotstromleitung 1OA eingebauten Druckregelventils 5A kann jedoch in jedem Fall ein Pilotstrom für die Druckanregelung der Lenkung sichergestellt werden. Aus diesem Grunde ist eine in Öffnungsrichtung auf den Kolben 21A wirkende Feder 27 und im Kolben eine Meßblende 28 vorgesehen (Fig. 4). Der federbelastete Kolben 21A wird somit über den Differenzdruck der Meßblende 28 gesteuert. Durch die Anordnung der Meßblende 28, in Strömungsrichtung gesehen nach der Steuerkante 26A des Kolbens 21A, ist-sowohl ein MindestöIstrom für die Druckanregelung der Lenkung sichergestellt als auch der Hochdruck der Arbeitshydraulik vom Lenkventil 6A ferngehalten.

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In der in Fig. 3 gezeichneten Neutralstellung des Betätigungsventils 12A gelangt der gesamte Leerlaufstrom der Pumpe 2A über die Pilot stromleitung 1OA und das in Neutralstellung befindliche Lenkventil 6A zur Rücklaufleitung 15A. Da sich in dem Stromzweig 3A kein Druck aufbauen kann, ist das Druckregelventil 5A durch die Kraft der Feder 27 geöffnet. Wird das Betätigungsventil 12A z. B. nach links verschoben, so wird der rechte Druckraum der Stellvorrichtung 13A beaufschlagt, während das Drucköl aus dem linken Druckraum über das Ventil 12A und die Pilotstromleitung, wie oben erläutert, zum ölbehälter abströmen kann. Da nunmehr in dem Stromzweig 3A der Druck der Arbeitshydraulik herrscht, ist die Steuerkante 26A des DruckregeIventiIs 5A geschlossen. Dieser Druck kann somit am Lenkventil 6A nicht wirksam werden. Bei einer gleichzeitigen Lenkbewegung bzw. einer Verstellung des Lenkventils 6A regelt letzteres einen Druck in der Pilotstromleitung 1OA an, wodurch der Kolben 2IA des Druckregelventils 5A in Öffnungsstellung bewegt wird. Die Kraft aus dem Anregeldruck und der Feder 27 auf den Kolben 2IA sind daher maßgebend.für die entgegengerichtete Druckkraft des Arbeitsdruckes, der über das verstellte Lenkventil 6A auch im entsprechenden Druckraum der Stellvorrichtung 7A wirksam ist.

Sollte durch überlastung der Stellvorrichtung 13A das überdruckventil 18A ansprechen, so kann, wie bereits erwähnt, über das Betätigungsventil 12A kein Pilotstrom mehr in der Leitung 1OA fließen. In diesem Falle wird jedoch ein Pilotstrom über den Stromzweig 3A und die Drosselblende 28 zum Lenkventil 6A aufrechterhalten.

Sind die statischen Höchstdrücke in der Arbeitshydraulik und der Lenkeinrichtung gleich groß, dann genügt das überdruckventil 18A für die gesamte .Steuereinrichtung. Soll der statische Höchstdruck der Lenkeinrichtung dagegen niedriger sein als der statische Höchstdruck der Arbeitshydraulik, so muß die Pilotstromleitung 1OA mit einem zusätzlichen überdruckventil 180A niedriger abgesichert werden.

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Die Erfindung ist nicht nur in Verbindung mit hydrostatischen Lenkeinrichtungen verwendbar, sondern entsprechend Fig. 5, auch in Lenkeinrichtungen, bei denen über ein Lenkgetriebe und ein Lenkgestänge, wie mit Ziffer 29 angedeutet, eine mechanische Verbindung vom Lenkhandrad zu den gelenkten Rädern vorhanden ist.

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TZS fr-hg
04.12.1981

	Bezugszeichenliste	19/19A	3149026
	ölbehälter	20/20A
	Hochdruckpumpe	21/21A	Kammer
1	Stromzweig	22/22A	Stirnfläche
2/ 2A	Stromzweig	23/23A	Kolben
3/ 3A	Druckregelventil	24	Stirnfläche
4/ 4A	Lenkventil	25	Kammer
5/ 5A	Erste Stellvorrichtung	26/26A	Rück s ch la gve nt i 1
6/ 6A	Stromteilventil	• 27	Anschlag
7/ 7A	Arbeitskolben	28	Steuerkante
8	Pilotstrbmleitung	29	Feder
9	Leitung	30	Meßblende
10/lOA	Betätigungsventil		Lenkgestänge
11	Zweite Stellvorrichtung	180/180A	Leitungsab
12/12Α "	Steuerkanal		schnitt von 3
13/13Α	Rücklaufleitung	T	Übe rdruckve nti1
14	Lenkhandrad	R
15/15Α	Dosierpumpe		Pilotström
16	Oberdruckventil	Reststrom
17
18/18Α

Akte 5804 G 02.12.1981 TZS fr-hg

Claims

ZÄHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft Friedrichshafen Steuereinrichtung für zwei über je einen Stromzweiq durch eine Hochdruckpumpe versorgte hydraulische Stellvorrichtungen Patentansp r ü c h e

1.)Steuereinrichtung für zwei über je einen Stromzweig durch eine Hochdruckpumpe versorgte hydraulische Stellvorrichtungen mit folgenden Merkmalen:

die erste Stellvorrichtung ist eine über ein Lenkventil versorgte Lenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge; ein Stromzweig für den Arbeitsstrom ist unmittelbar an ein Lenkventil angeschlossen;

der andere Stromzweig führt einen Rest-Arbeitsstrom über ein Stromteilventil sowie ein Betätigungsventil zu einer zweiten Stellvorrichtung, z. B. einer Hubeinrichtung; an das Stromteilventil ist außerdem eine Pilotstromleitung zum Anregein des Arbeitsdruckes am Lenkventil angeschlossen; - in der Neutralstellung des Lenkventils ist der Pilotstrom auf einen ölbehälter geschaltet und der Arbeitsstrom gesperrt; in einer Lenkstellung des Lenkventils ist der Pilotstrom gesperrt und der Stromzweig für den Arbeitsstrom auf die erste Stellvorrichtung geschaltet, wobei eine entsprechende Verminderung des zur zweiten Stellvorrichtung geleiteten Arbeitsstromes eintritt,

dadurch gekennzeichnet ,

daß zwischen den unmittelbar an das Lenkventil (6) angeschlossenen Stromzweig (3) und die Pilotstromleitung (10) ein als Druckwaage wirkendes Druckregelventil (5) zum Regeln des Arbeitsdruckes der Lenkeinrichtung eingebaut ist.

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2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennz eichnet durch folgende Merkmale:

eine der einen Stirnfläche (20) eines Kolbens (21) des Druckregelventils (5) vorgelagerte Kammer (19) ist an die Pilotstromleitung (10) angeschlossen und

eine der anderen Stirnfläche (22) des Kolbens (21) vorgelagerte Kammer (23) steht über einen Leitungsabschnitt (30) des Stromzweigs (3) für die Ärbeitsstromversorgung mit der Lenkeinrichtung in Verbindung»

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch- gekennzeichnet,

daß in eine Bohrung des Kolbens (21) ein in Richtung zur Pilotstromleitung (10) öffnendes Rückschlagventil (24) eingesetzt ist.

4. Steuereinrichtung für zwei über je einen Stromzweig durch eine Hochdruckpumpe versorgte hydraulische Stellvorrichtungen mit folgenden Merkmalen:

die erste Stellvorrichtung ist eine über ein Steuerventil versorgte Lenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge;

- ein Stromzweig für den Arbeitsstrom ist unmittelbar an ein Lenkventil angeschlossen;

der andere Stromzweig führt einen Arbeitsstrom über ein Betätigungsventil zu einer zweiten Stellvorrichtung, z. B. einer Hubeinrichtung;

es ist eine an das Lenkventil angeschlossene Pilotstromleitung zum Anregein des Arbeitsdruckes vorgesehen; in der Neutralstellung des Lenkventils ist der Pilotstrom auf einen ölbehälter geschaltet und der Arbeitsstrom gesperrt; in einer Lenkstellung des Lenkventils ist der Pilotstrom gesperrt und der Stromzweig für den Arbeitsstrom auf die erste Stellvorrichtung geschaltet, wobei eine entsprechende Vermin-_? derung des zur zweiten Stellvorrichtung geleiteten Rest-Arbeitsstromes eintritt,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

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die Pilotstromlextung (10A) ist an das Betätigungsventil (12A) der zweiten Stellvorrichtung (13A) angeschlossen, wobei in der Neutralstellung des Lenkventils (5A) und des Betätigungsventils (12A) der gesamte Leerlaufstrom auf die Pilotstromlextung (10A) geschaltet ist und zwischen dem an das Lenkventil (6A) angeschlossenen Stromzweig (3A) und der Pilotstromlextung (10A) ist ein Druckregelventil (5A) zum Regeln des Arbeitsdruckes der Lenkeinrichtung eingebaut (Fig. 3) .

5, Steuereinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

eine der einen Stirnfläche (20A) eines Kolbens (21A) des Druckregelventils (5A) vorgelagerte Kammer (19A) ist an die Pilotstromlextung (10A) angeschlossen; eine der anderen Stirnfläche (22A) des Kolbens (21A) vorgelagerte Kammer (23A) steht über einen Leitungsabschnitt (3OA) des Stromzweigs (3A) für die Arbeitsstromversorgung mit der Lenkeinrichtung in Verbindung;

der Kolben (21A) enthält eine den Leitungsabschnitt (30A) mit der Pilotstromlextung (10A) verbindende Drosselblende (28).

6. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet ,

daß die ölkreise der Lenkeinrichtung und der Arbeitshydraulik durch unterschiedlich eingestellte Überdruckventile (180 bzw. 18, 180A bzw. 18a) abgesichert sind.

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