DE3149026C2

DE3149026C2 -

Info

Publication number: DE3149026C2
Application number: DE3149026A
Authority: DE
Inventors: Rolf 7075 Mutlangen De Fassbender
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1981-12-11
Publication date: 1987-08-13
Also published as: JPS58105879A; DE3149026A1; DK154279C; GB2111925A; DK154279B; DK549182A; FR2518030A1; GB2111925B; FR2518030B1; US4558631A

Description

Stand der Technik

Eine Steuereinrichtung für zwei über je einen Stromzweig durch eine Hochdruckpumpe versorgte hydraulische Stellvorrichtun gen ist bereits aus der DE-OS 27 16 868 bekannt. Der eine Stromzweig ist unmittelbar an ein Lenk ventil angeschlossen und in Neutralstellung abgesperrt. Der andere Stromzweig der Pumpe ist durch ein Stromteilventil aufgeteilt und führt über eine Leitung einen relativ kleinen Pilotstrom zum Lenkventil und über eine weitere Leitung einen Arbeitsstrom zu einem Betätigungsventil einer zweiten Stell vorrichtung, z. B. einer Hubhydraulik.

Der kleine Pilotstrom kann in der Neutralstellung des Lenkventils zu einem Ölbehälter abfließen und dient zur Anregelung eines Ar beitsdruckes zu Beginn einer Lenkbewegung. Das Lenk ventil ist so ausgeführt, daß im Falle der Anregelung von Arbeits druck durch eine Lenkventilverstellung der Pilotstrom dem Arbeits strom zugeleitet wird. Durch die Verzweigung vor dem Stromteilven til ist dabei sichergestellt, daß die zur Lenkeinrichtung gehö rende erste Stellvorrichtung immer den Stromanteil erhält, der ihrer Stromaufname im jeweiligen Belastungszustand entspricht.

In einer derartigen Verknüpfung von Lenkungs- und Arbeits hydraulik muß das Lenkventil entsprechend dem Druckzustand im Ar beitshydraulikkreis entweder selbst einen höheren Druck anregeln oder von einem höheren Druck herunterregeln. Dabei ist der hohe Druck der Arbeitshydraulik unvorteilhaft, da dieser Druck mit speziell ausgebildeten Steuerkanten (Steuerfasen, Steuerfacetten usw.) auf einem möglichst großen Kolbenweg am Lenkventil herunter geregelt 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 hyrauli schen Bauteile der Lenkeinrichtung mit dem u. U. wesentlich höhe ren Druck der Arbeitshydraulik. - Hinzu kommt noch, daß bei glei chem Lenkwiderstand das Betätigungsmoment am Lenkhandrad unter schiedlich ist, je nachdem, mit welchem Druckniveau die Arbeits hydraulik gerade arbeitet.

Aufgabe und Lösung

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

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der Patentansprüche ge löst.

Nach der Erfindung ist in den von der Pumpe zum Lenkventil geführten Stromzweig 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 Er fordernisse der Lenklast abgestimmten Druck ein. Ein Rückschlag ventil 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 Druck aufbau stattfinden kann. Durch die Erfindung können unterschied liche statische Maximaldrücke in der Lenkeinrichtung und der Ar beitshydraulik verwirklicht werden. Außerdem ist es möglich, im Lenkventil einen Serienkolben mit der üblichen einfachen Steuer kantenausbildung zu verwenden.

Erläuterung der Erfindung

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

Fig. 1 ein Ölschema der erfindungsgemäßen Steuereinrich tung 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 Lenkhand rad 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 Druckregel ventil 5 und über einen Leitungsabschnitt 30 zu einem Lenkven til 6. Über das Lenkventil 6 ist eine zu einer Lenkeinrichtung gehörende erste Stellvorrichtung 7 mit einem Arbeitskolben 9 steuerbar.

Der Stromzweig 4 enthält ein handelsübliches Stromteilven til 8, dessen Aufgabe darin besteht, von dem über den Stromzweig 3 zugeführten Ölstrom einen im wesentlichen konstantgehaltenen kleinen Teilstrom T in eine Pilotstromleitung 10 abzuleiten. In einer Leitung 11 fließt demgemäß ein entsprechender Rest strom R. Der Reststrom R wird einem Betätigungsventil 12 zugeführt, welches eine zweite Stellvorrichtung 13, z. B. eine Hubhydraulik, steuert. Das Betätigungsventil 12 ist in der Neu tralstellung gezeichnet, in der das zugeführte Drucköl (Rest strom 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 Stellvorrich tung 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 Lenk ventil 6 ist in bekannter Weise einerseits eine Dosierpumpe 17 und andererseits die Stellvorrichtung 7 angeschlossen. Die Dosier pumpe 17 ist unmittelbar mit dem Lenkhandrad 16 verbunden und synchronisiert die Bewegung der Stellvorrichtung 7 mit der Bewe gung des Lenkhandrades 16.

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

Aus Fig. 2 ist der Aufbau des Druckregelventils 5 ersichtlich. Eine einer Stirnfläche 20 eines Kolbens 21 zugekehrte Kammer 19 ist an die Pilotstromleitung 10 und einer anderen Stirnfläche 22 zugekehrte Kammer 23 an den zum Lenkventil 6 führenden Leitungsab schnitt 30 des Stromzweiges 3 angeschlossen. In einer Bohrung des Kolbens 21 befindet sich ein in Richtung zur Pilotstromlei tung 10 öffnendes Rückschlagventil 24, das in geöffneter Stellung an einem Anschlag 25 anliegt. Ist der Druck in der Pilotstromlei tung 10 kleiner als im Stromzweig 3 zwischen Pumpe 2 und Druckre gelventil 5, dann regelt eine Steuerkante 26 den Druck in dem zum Lenkventil 6 führenden Leitungsabschnitt 30 unabhängig vom Durch flußstrom auf die Höhe des Druckes in der Pilotstromleitung 10 ein.

Wird das Lenkventil 6 aus der in Fig. 1 gezeigten Neutral stellung, z. B. nach rechts, bewegt, so erfolgt eine Abregelung des Teilstromes T am Steuerkanal 14, wobei der Druck in der Pilot stromleitung 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 je weiligen Stromaufnahme der Stellvorrichtung 7 bei der zugehörigen Lenklast entspricht. Im angenommenen Fall des nach rechts verscho benen 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 Neutral stellung des Lenkventils 6 geschlossener Steuerkante 26 einen durch Lecköl verursachten Druckaufbau im Druckregelventil 5 und damit auch am Lenkventil 6 zu verhindern.

Ist der statische Höchstdruck in der Lenkeinrichtung niedri ger als in der Arbeitshydraulik, so muß zusätzlich zum Überdruck ventil 18 ein Überdruckventil 180 in der Pilotstromleitung 10 vorgesehen werden. Ist dagegen der statische Höchstdruck in der Arbeitshydraulik niedriger, so muß ein zusätzliches Überdruckven til (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 des Betätigungsventils der Arbeitshydraulik durch das Lenk ventil fließt. In der nachfolgenden Beschreibung der Fig. 3 und 4 sind mit Fig. 1 übereinstimmende Bauteile mit dem zusätzlichen Buchstaben A bezeichnet. Die Pilotstromleitung 10 A ist an das in den Stromzweig 4 A eingebaute Betätigungsventil 12 A der zweiten Stellvorrichtung 13 A angeschlossen. Die Vorrangschaltung der Len kung gegenüber der zweiten Stellvorrichtung wird, wie in Fig. 1, über den direkten Stromzweig 3 A ermöglicht. Sofern bei einer sol chen Anordnung der statische Höchstdruck des Druckbegrenzungsven tils 18 A für die Pumpe 2 A nicht erreicht ist, kann über das Lenk ventil 6 A Druck angeregelt werden, so daß ein Druckregelventil 5, entsprechend Fig. 1 und 2, angesteuert werden könnte. Bei Errei chen des statischen Höchstdruckes des Druckbegrenzungsventils 18 A kann jedoch, da die Pilotstromleitung 10 A an den jeweils nicht beaufschlagten Arbeitsraum der Arbeitshydraulik angeschlossen ist, vom Betätigungsventil 12 A her kein Drucköl über die Pilotstromleitung 10 A zum Lenkventil 6 A gelangen, so daß eine Druckanregelung nicht mehr möglich ist. Durch entsprechende Ände rung des zwischen dem Stromzweig 3 A und die Pilotstromleitung 10 A eingebauten Druckregelventils 5 A kann jedoch in jedem Fall ein Pilotstrom für die Druckanregelung der Lenkung sichergestellt werden. Aus diesem Grunde ist eine in Öffnungsrichtung auf den Kolben 21 A wirkende Feder 27 und im Kolben eine Meßblende 28 vor gesehen ( Fig. 4). Der federbelastete Kolben 21 A wird somit über den Differenzdruck der Meßblende 28 gesteuert. Durch die Anord nung der Meßblende 28, in Strömungsrichtung gesehen nach der Steuerkante 26 A des Kolbens 21 A, ist sowohl ein Mindestölstrom für die Druckanregelung der Lenkung sichergestellt als auch der Hochdruck der Arbeitshydraulik vom Lenkventil 6 A ferngehalten.

In der in Fig. 3 gezeichneten Neutralstellung des Betäti gungsventils 12 A gelangt der gesamte Leerlaufstrom der Pumpe 2 A über die Pilotstromleitung 10 A und das in Neutralstellung befind liche Lenkventil 6 A zur Rücklaufleitung 15 A. Da sich in dem Strom zweig 3 A kein Druck aufbauen kann, ist das Druckregelventil 5 A durch die Kraft der Feder 27 geöffnet. Wird das Betätigungsven til 12 A z. B. nach links verschoben, so wird der rechte Druckraum der Stellvorrichtung 13 A beaufschlagt, während das Drucköl aus dem linken Druckraum über das Ventil 12 A und die Pilotstromlei tung, wie oben erläutert, zum Ölbehälter abströmen kann. Da nun mehr in dem Stromzweig 3 A der Druck der Arbeitshydraulik herrscht, ist die Steuerkante 26 A des Druckregelventils 5 A geschlossen. Dieser Druck kann somit am Lenkventil 6 A nicht wirksam werden. Bei einer gleichzeitigen Lenkbewegung bzw. einer Verstellung des Lenkventils 6 A regelt letzteres einen Druck in der Pilotstromlei tung 10 A an, wodurch der Kolben 21 A des Druckregelventils 5 A in Öffnungsstellung bewegt wird. Die Kraft aus dem Anregeldruck und der Feder 27 auf den Kolben 21 A sind daher maßgebend für die ent gegengerichtete Druckkraft des Arbeitsdruckes, der über das ver stellte Lenkventil 6 A auch im entsprechenden Druckraum der Stell vorrichtung 7 A wirksam ist.

Sollte durch Überlastung der Stellvorrichtung 13 A das Über druckventil 18 A ansprechen, so kann, wie bereits erwähnt, über das Betätigungsventil 12 A kein Pilotstrom mehr in der Leitung 10 A fließen. In diesem Falle wird jedoch ein Pilotstrom über den Stromzweig 3 A und die Drosselblende 28 zum Lenkventil 6 A aufrecht erhalten.

Sind die statischen Höchstdrücke in der Arbeitshydraulik und der Lenkeinrichtung gleich groß, dann genügt das Überdruckven til 18 A für die gesamte Steuereinrichtung. Soll der statische Höchstdruck der Lenkeinrichtung dagegen niedriger sein als der statische Höchstdruck der Arbeitshydraulik, so muß die Pilotstrom leitung 10 A mit einem zusätzlichen Überdruckventil 18 A niedriger abgesichert werden.

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 Ver bindung vom Lenkhandrad zu den gelenkten Rädern vorhanden ist.

Claims

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;
- einer der beiden Stromzweige führt den Arbeitsstrom für die Lenkeinrichtung und ist an das Lenkventil angeschlossen;
- der andere der beiden Stromzweige dient zur Versorgung der zweiten Stellvorrichtung, z. B. einer Hubeinrichtung, mit einem Restarbeitsstrom und/oder zur Bereitstellung eines Pilotstromes in einer Pilotstromleitung;
- die Pilotstromleitung ist an das Lenkventil angeschlossen und dient zum Anregeln eines Arbeitsdruckes;
- in der Neutralstellung des Lenkventiles ist der Pilotstrom auf einen Ölbehälter geschaltet und der Arbeitsstrom für die Lenkeinrichtung gesperrt;
- in einer Lenkstellung des Lenkventiles 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 zur Druckabsenkung für die Lenkeinrichtung in dem zum Lenkventil (6 ) führenden Stromzweig (3) ein in Abhängigkeit vom Druck in der Pilotstromleitung (10) aufsteuerbares Druckregelventil (5) eingesetzt ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (21) des Druckregelventiles (5) in einer Bohrung ein in Richtung zur Pilotstromleitung (10) öffnendes Rückschlagventil (24) enthält.

3. 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;
- einer der beiden Stromzweige führt den Arbeitsstrom für die Lenkeinrichtung und ist unmittelbar an das Lenkventil angeschlossen;
- der andere der beiden Stromzweige dient zur Versorgung der zweiten Stellvorrichtung, z. B. einer Hubeinrichtung, mit einem Restarbeitsstrom und/oder zur Bereitstellung eines Pilotstromes in einer Pilotstromleitung;
- die Pilotstromleitung ist an das Lenkventil angeschlossen und dient zum Anregeln eines Arbeitsdruckes;
- in der Neutralstellung des Lenkventiles ist der Pilotstrom auf einen Ölbehälter geschaltet und der Arbeitsstrom für die Lenkeinrichtung gesperrt;
- in einer Lenkstellung des Lenkventiles ist der Pilotstrom gesperrt und der Stromzweig für den Arbeitsstrom auf die erste Stellvorrichtung geschaltet, wobei eine entsprechende Verminderung des zur zweiten Stellvorrichtung geleiteten Restarbeitsstromes eintritt,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- der Stromzweig (4 A) für die zweite Stellvorrichtung (13 A) ist unmittelbar an ein Betätigungsventil ( 12 A) angeschlossen;
- die Pilotstromleitung (10 A) ist an das Betätigungsventil (12 A) der zweiten Stellvorrichtung (13 A) angeschlossen wobei in der Neutralstellung des Lenkventiles (5 A) und des Betätigungsventiles (12 A) der gesamte Leerlaufstrom auf die Pilotstromleitung (10 A) geschaltet ist;
- zur Druckabsenkung für die Lenkeinrichtung ist in den zum Lenkventil (6 A) führenden Stromzweig (3 A) ein in Abhängigkeit vom Druck in der Pilotstromleitung (10 A) aufsteuerbares Druckregelventil (5 A) eingesetzt (Fig. 3).

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kolben (21 A) des Druckregelventiles (5 A) eine den zum Lenkventil (6 A) weiterführenden Leitungsabschnitt ( 30 A) des Lenk-Stromzweiges mit der Pilotstromleitung (10 A) verbindende Drosselblende (28) enthält.