DE3201794C1 - Hydraulische Steuervorrichtung fuer einen Servomotor,insbesondere fuer Fahrzeuglenkungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuervorrichtung für einen Servomotor, insbesondere für Fahrzeuglenkungen, mit einer vorzugsweise richtungsabhängig arbeitenden Mengeneinstellvorrichtung, die zwischen einem Pumpenanschluß und dem jeweiligen Servomotoranschluß in Reihe eine Mengenmeßvorrichtung und eine in Abhängigkeit von einem Betätigungsorgan und der Mengenmeßvorrichtung verstellbare Zuflußdrossel aufweist

Solche Steuervorrichtungen sind beispielsweise durch Danfoss-Lenkeinheiten Typ OSPA und OSPB bekannt Der grundsätzliche Aufbau entspricht DE-PS 12 93 029, wonach zwei konzentrische Drehschieberhülsen in einer Gehäusebohrung angeordnet sind, von denen die eine mit dem Betätigungsorgan und die andere mit der Ausgangs-Gelenkwelle eines als Mengenmeßvorrichtung dienenden Zahnradmotors verbunden ist und mit Hilfe dieser Drehschieberhülsen die Zuflußdrossel, eine Rückflußdrossel, ein Richtungsventil und ein Verteilerventil für den Zahnradmotor gebildet wird. Die Servomotoranschlüsse dieser Lenkeinheiten können direkt mit den beiden Seiten des Servomotors verbunden werden. Wegen der durch den Zahnradmotor bewirkten Rückführung ist die Verstellung des Servomotors' proportional der Verstellung des Betätigungsorgans. Beim Ausfall der Druckmittelpumpe kann der Zahnradmotor als Hilfspumpe wirken, so daß ein Notbetrieb möglich ist Die Durchsatzmenge einer Mengenmeßvorrichtung ist begrenzt Daher ist die Verstellgeschwindigkeit des Servomotors beschränkt

Zur Erhöhung der Verstellgeschwindigkeit ist es bekannt, zwei Mengenmeßeinrichtungen hydraulisch parallel zu schalten und mechanisch miteinander zu verbinden (DE-OS 19 01 588). In diesem Fall wirken die Mengenmeßvorrichtungen als Meßpumpe. Die Zufluß- und Rückflußdrossel wird in Abhängigkeit vom Meßpumpendruck verstellt Bei Ausfall der Druckpumpe spricht ein Ventil an, das die eine Meßpumpe kurzschließt, so daß die nunmehr als Hilfspumpe wirkende andere Meßpumpe noch mit Handkraft verstellt werden kann. Dies erfordert aber wegen der zweiten Meßpumpe einen erheblichen zusätzlichen Aufwand. Außerdem muß im Notbetrieb bei der Betätigung der Hilfspumpe die Reibung und der Strömungswiderstand in der unwirksamen Meßpumpe überwunden werden.

Des weiteren ist es bekannt (DE-OS 29 32 847), zur Speisung eines Servomotors einen Steuerkreis und einen Arbeitskreis parallel zu schalten. Im Steuerkreis liegt eine Mengeneinstellvorrichtung mit Mengenmeßvorrichtung und Zuflußdrossel in Reihe mit einer Steuerdrossel. Im Arbeitskreis gibt es die Reihenschaltung eines zur Druckpumpe hin schließenden Rückschlagventils, eines Druckregelventils und einer Arbeitsdrossel. Steuerdrossel und Arbeitsdrossel sind an einem gemeinsamen Schieber ausgebildet und haben zueinander proportionale Öffnungsquerschnitte. Der Schieber bildet gleichzeitig einen das Druckregelventil steuernden Druckvergleicher, der den Druckabfall der Steuerdrossel gleich dem Druckabfall an der Arbeitsdrossel hält Auf diese Weise kann mit nur einer Mengenmeßeinrichtung dem Servomotor eine wesentlich größere Druckmittelmenge zugeführt werden, weil die durch den Arbeitskreis strömende Arbeitsmittelmenge proportional der durch den Steuerkreis strömenden Steuerkreismenge ist Im Steuerkreis ist aber eine zusätzliche Steuerdrossel erforderlich, die zu einem erhöhten Druckabfall führt Außerdem muß der Schieber des Druckvergleichers für insgesamt drei Funktionen ausgelegt werden.

Ferner ist ein hydraulisch betätigter Antrieb bekannt (DE-OS 19 22 073), bei dem in einer der beiden von einem Umsteuerventil zu einem Servomotor führenden Leitungen ein Stromregelventil vorgesehen ist durch welches die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens in dereinen Richtung begrenzt wird. Das Stromregelventil besteht aus der Reihenschaltung einer fest einstellbaren Drossel und einer Druckregelvorrichtung, welche den Druckabfall an der Drossel konstant hält Die Drossel ist dem Umsteuerventil und die Druckregelvorrichtung dem Servomotor zugewandt Die Reihenschaltung ist von einem Rückschlagventil überbrückt das zum Servomotor hin öffnet

Der Erfindung, liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuervorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die bei einem sehr einfachen Aufbau die Möglichkeit bietet, dem Servomotor eine größere Druckflüssigkeitsmenge zuzuführen als es dem Durchsatzvermögen der Mengenmeßvorrichtung entspricht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst

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daß Pumpenanschluß und jeweiliger Servomotoranschluß zusätzlich durch einen Bypaßpfad verbunden sind, der in Reihe eine mechanisch mit der Zuflußdrossel verbundene und proportional mit ihr verstellbare Bypaßdrossel und eine Druckregelvorrichtung, die den Druckabfall an der Bypaßdrossel gleich dem Druckabfall an der Zuflußdrossel hält, aufweist.

Bei dieser Konstruktion kann die Mengeneinstellvorrichtung in üblicher Weise zwischen Pumpe und Servomotor eingebaut werden, da der Bypaßpfad zwischen Pumpenanschluß und Servomotoranschluß liegt. Der zusätzliche Aufwand für die Bypaßdrossel ist äußerst gering, da sie wegen der mechanischen Verbindung mit der Zuflußdrossel durch eine einfache Maßnahme am Stellglied, wie Schieber, der Mengenein-Stellvorrichtung verwirklicht werden kann. Die Druckregelvorrichtung braucht nur eine Funktion zu erfüllen und kann daher ebenfalls einfach aufgebaut sein. Der Gesamtaufwand für die neue Steuervorrichtung ist daher gering. Wegen der Zwangsverbindung von Zufluß- und Bypaßdrossel ergibt sich auch eine sehr exakte Steuerung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die Druckregelvorrichtung eine mit der einen Seite der Bypaßdrossel verbundene Drosselstelle aufweist, die von einem Druckvergleicher gesteuert wird, der vom Druck auf der einen Seite der Zuflußdrossel und in Gegenrichtung vom Druck auf der einen Seite der Bypaßdrossel beaufschlagt ist, und daß die anderen Seiten von Zufluß- und Bypaßdrossel miteinander verbunden sind. Dadurch, daß Zufluß- und Bypaßdrossel einseitig miteinander verbunden sind, kann man mit Hilfe eines Druckvergleichs auf der anderen Seite den Druckabfall an beiden Drosseln einander gleich halten.

Insbesondere kann die vom Druckvergleicher gesteuerte Drosselstelle der Bypaßdrossel und die Mengenmeßvorrichtung der Zuflußdrossel vorgeschaltet sein und der Servomotoranschluß kann mit Zufluß- und Bypaßdrossel verbunden sein. Dies ermöglicht die Beibehaltung des bewährten Aufbaus einer insbesondere richtungsabhängig arbeitenden Mengeneinstellvorrichtung, bei der die Mengenmeßvorrichtung der Zuflußdrossel vorgeschaltet ist.

Im Bypaßpfad sollte ein zum Pumpenanschluß schließendes Rückschlagventil vorgesehen sein. Dieses steht im Normalbetrieb offen, schließt aber, wenn im Notbetrieb die Mengenmeßvorrichtung als Hilfspumpe verwendet wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.

Eine Druckmittelpumpe 1 saugt Druckflüssigkeit aus einem Behälter 2 an. Ihr Maximaldruck ist durch ein Überdruckventil 3 festgelegt. Eine Mengeneinstellvorrichtung 4 weist einen Pumpenanschluß 5 und einen Behälteranschluß 6 sowie zwei Servomotoranschlüsse 7 und 8 auf. Letztere sind mit den beiden Druckräumen 9 und 10 eines Servomotors 11 verbunden.

Die Mengeneinstellvorrichtung 4 weist in bekannter Weise drei Drosseln auf. In der veranschaulichten Stellung, in der der Kolben des Servomotors 11 nach rechts bewegt wird, dient die Drossel 12 als Zuflußdrossei, die Drossel 13 als Rückflußdrossel und die Drossel 14 als Nebenschlußdrossel. Letztere ist durch ein zum Behälter 2 hin schließendes Rückschlagventil 15 überbrückt. Die drei Drosseln 12, 13 und 14 werden gemeinsam von einer Steuervorrichtung 16 verstellt, in der die Stellung eines Betätigungsorgans 17 und eines Meßmotors 18 miteinander verglichen werden. Der Meßmotor 18 ist in Reihe mit der Zuflußdrossel 12 in die Zuflußleitung 19 geschaltet, während die Rückflußleitung 20 direkt von der Rückflußdrossel 13 zum Behälteranschluß 6 führt. In der Neutralstellung· ist die Nebenschlußdrossel 14 voll geöffnet, während die Drosseln 12 und 13 geschlossen sind. In der veranschaulichten Arbeitsstellung sind die Drosseln 12 und 13 ganz oder teilweise geöffnet und dementsprechend die Nebenschlußdrossel 14 ganz oder teilweise geschlossen. Bei einer Drehrichtungsumkehr des Betätigungsorgans 17 dient die Drossel 13 als Zulaufdrossel und die Drossel 12 als Rückflußdrossel. Zu diesem Zweck wird der Anschluß A des Meßmotors 18 statt mit dem Punkt B mit dem Punkt C der Schaltung verbunden und der Motoranschluß D statt mit dem Punkt Cmit dem Punkt E Des weiteren werden die Punkte Bund Fmiteinander verbunden.

Gemäß vorliegender Erfindung wird die Mengeneinstellvorrichtung 4 durch den Schaltungsteil 21 ergänzt. Er weist einen Bypaßpfad 22 auf, der sich zwischen dem Pumpenanschluß 5 und einem der Servomotoranschlüsse, in der vorliegenden Betriebsweise mit dem Servomotoranschluß 7, erstreckt. Der Bypaßpfad weist in Reihe ein zur Pumpe 1 hin schließendes Rückschlagventil 23, eine Druckregelvorrichtung 24 und eine Verstärkerdrossel 25 auf. Letztere ist mechanisch mit den drei Drosseln 12, 13 und 14 verbunden. Ihr Öffnungsquerschnitt ändert sich proportional mit dem Öffnungsquerschnitt der Drossel 12.

Die Druckregelvorrichtung hält den Druckabfall an der Bypaßdrossel 25 gleich dem Druckabfall an der Zuflußdrossel 12. Zu diesem Zweck ist eine von einem als Kolben ausgebildeten Druckvergleicher 26 gesteuerte Drosselstelle 27 vorgesehen. Der Kolben wird an der einen Stirnseite 28 vom Druck in einem Druckraum 29 beaufschlagt, der mit der Zuflußleitung in Verbindung steht. Die andere Stirnseite 30 steht unter dem Einfluß des Drucks im Raum 31, welcher mit der einen Seite der Verstärkerdrossel 25 verbunden ist. Eine schwache Rückstellfeder 32 dient dazu, die Drosselstelle 27 bei fehlendem Zuflußdruck zu schließen.

Bei Drehrichtungsänderung des Betätigungsorgans 17 wird der obere Anschlußpunkt Gdes Bypaßpfades 22 von dem Punkt /fabgetrennt und an den Punkt /gelegt. Außerdem wird der Druckraum 29 vom Punkt B abgetrennt und an den Punkt E gelegt. In diesem Fall wirkt die Drossel 13 als Zuflußdrossel und der Druckabfall an der Bypaßdrossel 25 wird gleich deren Druckabfall gehalten.

Die Mengeneinstellvorrichtung 4 arbeitet in üblicher Weise, d. h. die vom Meßmotor 18 gemessene Menge strömt zum Servomotor 11. Da der Druckabfall an der Bypaßdrossel 25 gleich demjenigen an der Zuflußdrossel 12 ist und da die Querschnitte der beiden Drosseln sich proportional ändern, fließt über den Bypaßpfad 22 eine Druckflüssigkeitsmenge, die derjenigen über den Meßmotor 18 genau proportional ist. Man kann daher den Servomotor 11 mit wesentlich größerer Geschwindigkeit betreiben als es dem Durchfluß durch den Meßmotor 18 entspricht, erhält aber trotzdem eine sehr genaue Steuerung.

Wenn die motorgetriebene Pumpe 1 ausfällt, wirkt der Meßmotor 18 bei Drehen des Betätigungsorgans 17 als Hilfspumpe. Es wird Druckflüssigkeit über das

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Saugventil 15 angesaugt und zum Servomotor 11 geleitet. Ein Kurzschluß über die Verstärkerdrossel 25 ist wegen des Rückschlagventils 23 nicht möglich. Die Erhöhung der Druckflüssigkeitsmenge läßt sich ohne Schwierigkeiten durch Wahl der Querschnittsflächenverhältnisse von Zuflußdrossel und Bypaßdrossel wählen. Bei der praktischen Ausgestaltung kann beispielsweise so vorgegangen werden, daß die Druckregelvorrichtung 24 und das Rückschlagventil 23, gegebenenfalls zusammen mit dem Überdruckventil 3 zu einer Einheit zusammengefaßt und außen an dem Gehäuseblock der durch die Bypaßdrossel 25 ergänzten Mengeneinstellvorrichtung 4 angesetzt wird.

In der veranschaulichten Ausführungsform sind in der Neutralstellung Pumpenanschluß 5 und Behälteranschluß 6 über die Nebenschlußdrossel 14 kurzgeschlossen (open center). Statt dessen können Pumpenanschluß 5 und Behälteranschluß 6 in der Neutralstellung auch gesperrt sein (closed center). In der veranschaulichten Ausführungsform sind die beiden Servomotoranschlüsse 7 und 8 voneinander getrennt (non reaction). Sie können aber in der Neutralstellung auch miteinander verbunden sein (reaction). Des weiteren ist eine vom Belastungsdruck abhängige Pumpensteuerung (load sensing) und/oder eine äußere Kräfte berücksichtigende Abbremsung(power beyond) möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Steuervorrichtung für einen Servomotor, insbesondere für Fahrzeuglenkungen, mit einer vorzugsweise richtungsabhängig arbeitenden Mengeneinstellvorrichtung, die zwischen einem Pumpenanschluß und dem jeweiligen Servomotoranschluß in Reihe eine Mengenmeßvorrichtung und eine in Abhängigkeit von einem Betätigungsorgan und der Mengenmeßvorrichtung verstellbare Zuflußdrossel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Pumpenanschluß (5) und jeweiliger Servomotoranschluß (7, 8) zusätzlich durch einen Bypaßpfad (22) verbunden sind, der in Reihe eine mechanisch mit der Zuflußdrossel (12) verbundene und proportional mit ihr verstellbare Bypaßdrossel (25) und eine Druckregelvorrichtung (24), die den Druckabfall an der Bypaßdrossel gleich dem Druckabfall an der Zuflußdrossel hält, aufweist

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregelvorrichtung (24) eine mit der einen Seite der Bypaßdrossel (25) verbundene Drosselstelle (27) aufweist, die von einem Druckvergleicher (26) gesteuert wird, der vom Druck auf der einen Seite der Zuflußdrossel (12) und in Gegenrichtung vom Druck auf der einen Seite der Bypaßdrossel beaufschlagt ist, und daß die anderen Seiten von Zufluß- und Bypaßdrossel miteinander verbunden sind.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Druckvergleicher (26) gesteuerte Drosselstelle (27) der Bypaßdrossel (25) und die Mengenmeßvorrichtung (18) der Zuflußdrossel (12) vorgeschaltet sind und daß der Servomotoranschluß (7) mit Zufluß- und Bypaßdrossel verbunden ist

4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß-im Bypaßpfad (22) ein zum Pumpenanschluß (5) hin schließendes Rückschlagventil (23) vorgesehen ist