DE3206353A1

DE3206353A1 - Regelvorrichtung zur zufuehrung von hydraulikfluid

Info

Publication number: DE3206353A1
Application number: DE19823206353
Authority: DE
Inventors: Takeshi Higashimatsuyama Saitama Ohe; Hiroshi Ohsaki
Original assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Current assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Priority date: 1981-03-13
Filing date: 1982-02-22
Publication date: 1982-09-23
Also published as: ES510376A0; GB2097961B; ES8303211A1; JPS57154503A; JPS6358140B2; DE3206353C2; US4445818A; GB2097961A

Description

PAT E N TAN WALTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-197«) · Dl PL.-I N G. W. EITLE . D R. RER. NAT. K. H OFFMAN N · D IPL.-1 N G. W. LEH N

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE < (STERNHAUS) . D-8000 MÖNCHEN 81 . TELEFON (089) »11087 · TELEX 05-29619 (PATH E)

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Jidosha Kiki Co., Ltd. Tokyo / Japan

Regelvorrichtung zur Zuführung von Hydraulikfluid

. Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung zur Zuführung von Hydraulikfluid gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei das Hydraulikfluid von mehreren Pumpen zu einer Hydraulikeinheit geführt wird.

Bei Servolenksystemen, die beispielsweise in Automobilen zur Verringerung der aufzuwendenden Kraft bei der Betätigung eines Lenkrades eingebaut sind, kann eine Pumpe als öldruckquelle verwendet werden. Eine derartige Pumpe wird von der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs angetrieben und weist eine Auslaßdruckhöhe auf, die mit der Drehzahl der Antriebsmaschine zu- oder abnimmt. Entsprechend ist es notwendig, daß eine derartige Pumpe eine ausreichende Kapazität hat, um eine ausreichende Fluidmenge zum Betrieb der Hydraulikeinheit, zum Beispiel einer Servolenkung, zuzuführen, auch dann, wenn die Antriebsmaschine mit einer geringen Drehzahl arbeitet, oder wenn die Pumpe eine verminderte Druckhöhe aufweist.

Wenn die Pumpe eine derartige Kapazität aufweist, folgt jedoch, daß eine unnötig große Fluidmenge zugeführt wird,

wenn die Antriebsmaschine bei einer höheren Drehzahl arbeitet. Dies führt nicht nur zu einem Verlust, sondern steigert ebenfalls die Dissipation der Leistung der Antriebsmaschine, die zum Antrieb der Pumpe verwendet wird, welches vom Standpunkt der Energieeinsparnis nicht erwünscht ist. Weiter wurde in der letzten Zeit versucht, die Treibstoffkosten für Kraftmaschinen in Kraftfahrzeugen zu senken, so daß es ebenfalls wünschenswert ist, die Dissipation der Leistung, die zum Antrieb der mit der Servolenkung verbundenen Pumpe so klein wie möglich gemacht wird.

Zur Lösung des Problems wurden die verschiedensten Geräte zur Zuführung des Hydraulikfluids vorgeschlagen, einschließlich eines einzigen Pumpengehäuses mit einem Paar Druckkammern, die zueinander symmetrisch angeordnet sind und die voneinander getrennt sind, um ein Paar Pumpen zu schaffen, wobei dieses Paar jeweils mit verminderter Kapazität verwendet wird, wobei weiter die Pumpen mit einer Strömungswegumschalteinrichtung verbunden sind, so daß wahlweise von ihnen Hydrauliköl zugeführt werden kann. Insbesondere arbeitet die ümschalteinrichtung in der Weise, daß normalerweise nur eine Pumpe zur Zuführung des Hydrauliköls verwendet wird, während die andere Pumpe mit dem zugeordneten Tank verbunden ist, um keine Belastung darzustellen, wodurch eine Verminderung der Dissipation der Leistung erreicht wird. Wenn es jedoch notwendig ist, wird das Hydrauliköl von beiden Pumpen zur Versorgung der Hydraulikeinheit zusammengeführt. Ebenfalls werden unter-0 schiedliche Techniken verwendet, um die Zuführung des Hydrauliköls zu regeln. Beispielsweise gibt es eine Vorrich-. tung, bei der die Drehzahl erfaßt wird, wobei Hydraulikfluid von beiden Pumpen zusammengeführt wird, wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine sich im unteren Bereich befindet oder in Abhängigkeit von der Strömung zusammenge-

führt wird, immer wenn die Druckhöhe der entsprechenden Pumpen gering ist. In einer anderen Anordnung, bei der der Druck erfaßt wird, wird das Hydrauiiköl von den beiden Pumpen in Abhängigkeit von der Erfassung eines hydraulisehen Drucks zusammengeführt, der erzeugt wird, immer wenn eine Hydraulikeinheit zur Betätigung einer Servolenkung belastet wird, und die von der Größe der Drehzahl der Antriebsmaschine unabhängig ist.

Wenn bei der letzten Vorrichtung das Fahrzeug sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt oder die Antriebsmaschine eine hohe Drehzahl aufweist, wird nur eine der Pumpen angetrieben, wodurch eine Verminderung der in Wärme umgewandelten Leistung erreicht wird. Im unteren Drehzahlbereich der Antriebsmaschine ist jedoch ein Energieverlust unvermeidbar, welches nachteilig ist. Dies beruht auf der Tatsache, daß eine größere Menge Hydrauiiköl nur während des Steuervorgangs notwendig ist, das heißt, wenn eine Belastung auftritt, und die Versorgung des Hydrauliköls wesentlich geringer sein kann, wenn das Automobil steht oder geradeaus fährt, auch wenn sich die Antriebsmaschine in einem niedrigen Drehzahlbereich bewegt. Insbesondere wird beispielsweise bei der Zehner-Laufart (10 mode running patterns), welches das Fahrverhalten im Stadtverkehr darstellt, am häufigsten bei Kraftfahrzeugen verwendet, und es ist daher wünschenswert, daß die Dissipation der Leistung vermindert wird, wenn das Kraftfahrzeug sich bei derartig geringen Geschwindigkeiten bewegt.

0 Bei der letzteren Anordnung kann das Problem bei geringen Drehzahlen der Antriebsmaschine verhindert werden, wodurch man Energie einspart, während jedoch ein Energieverlust im hohen Bereich unvermeidbar ist. Insbesondere im unteren Drehzahlbereich der Maschine, wenn die Servolenkung nicht betätigt wird, kann die andere Pumpe mit dem Tank

verbunden werden, so daß sie keine Belastung darstellt, wodurch eine Verminderung der Dissipation der Leistung möglich ist. Im hohen Drehzahlbereich der Maschine, bei der eine einzige Pumpe eine ausreichende Menge Hydrauliköl zuführt, bewirkt die Betätigung der Servolenkung, daß der Strömungsweg so umgeschaltet wird, daß das Hydraulik-Öl von beiden Pumpen zusammengeführt wird. Hierdurch wird jedoch mehr Hydrauliköl als notwendig der Servolenkung zugeführt, was zu einem Verlust und einer Fehlfunktion infolge einer übermäßigen Durchflußmenge führt. Um dies zu vermeiden, ist ein Durchflußmengenregelventil bei der Anordnung so vorgesehen, daß eine konstante Versorgung im hohen Drehzahlbereich der Maschine aufrechterhalten wird, während die übermäßige Menge des Hydraulikfluids zum Tank zurückgeführt wird. Hierbei tritt jedoch das Problem der Laufstabilität auf.

Insbesondere führt eine gesteigerte Zuführung von Hydrauliköl, wenn da« Kraftfahrzeug sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, zu einer verminderten, von dem Fahrer erfaßten Reaktion des Steuerrades, wodurch beim Fahrer eine Unsicherheit erzeugt wird, so daß dies für eine gute Steuerbarkeit nicht erwünscht ist. Weiter soll darauf hingewiesen werden, daß das Steuerrad bei hohen Geschwindigkeiten selten stark eingeschlagen werden muß.

Es wird angenommen, daß eine Betätigung des Steuerrades erforderlich ist, wenn sich das Automobil mit geringer Geschwindigkeit bewegt. Aus diesem Grund ist die beschriebene Anordnung gewöhnlich mit einem Begrenzer versehen, der dem Durchflußmengenregelventil so zugeordnet ist, daß die Versorgung des Hydrauliköls auf ein Maß im hohen Drehzahlbereich der Maschine begrenzt wird. Ein derartiger Begrenzer wird häufig in Personenkraftfahrzeugen mit Erfolg verwendet.

Die Verwendung des Begrenzers schafft eine geeignete, für den Fahrer spürbare Reaktion, wenn er das Lenkrad betätigt, da er die Versorgung unter einem bestimmten Wert im hohen Drehzahlbereich der Maschine begrenzt, und somit die Steuerbarkeit verbessert und sehr wirksam ist, wenn sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Die vom Fahrer erfaßte Reaktion bei der Betätigung des Lenkrads wird weiter durch die Verwendung des Begrenzers verbessert, da er eine allmähliche Steigerung der Versorgung gestattet, die notwendig ist, um eine größere Belastung im Hydraulikdruckschaltkreis während des Betriebs des Lenkrads zu kompensieren. Weiter ist der Begrenzungsmechanismus wirksam und nützlich bei der Verminderung de;s Leistungsverlustes., indem ein Druckverlust vermindert wird, der in den Rohrleitungen und innerhalb der Servolenkung auftritt, indem die Zuführung von Hydrauliköl zur Servolenkung vermindert wird, wenn sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt.

Es wurde daher versucht, eine Kombination eines Begrenzers, der diese Vorteile mit sich bringt, mit einem Hydraulikfluidzuführgerät, wie oben erwähnt, zu schaffen, um Energie einzusparen. Hierbei tritt jedoch das Problem auf, daß die gewünschten beschriebenen Begrenzungswirkungen nicht zur Verfügung stehen, wenn der Begrenzer einfach an die Vorrichtung angebaut wird, die den Druck erfaßt, wie oben beschrieben, wenn nicht die Drehzahl der Maschine einen Wert erreicht, der höher als die Drehzahl ist, bei der er wirksam wird, wenn die Einrichtung mit einer gewöhnlichen Pum-0 pe arbeitet. Somit tritt das Problem im Bezug auf die dynamische Rückantwort auf. Dies aufgrund der Tatsache, daß ein gewöhnlicher Begrenzer ein Durchflußmengenregelventil verwendet, das in einem Druckkanal für Hydraulikfluid angeordnet ist, wobei das Ventil mit dem zugeführten Hydrauliköl betrieben wird, welches nur erhalten wird, wenn die

Drehzahl einen höheren Wert als in der gewöhnlichen Anordnung erreicht.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Regelvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die in Wärme umgewandelte Leistung zum Antrieb der Pumpe auf ein erforderliches Minimum reduziert wird, wodurch weiter Energie eingespart wird, und die weiter einen zufriedenstellenden Betrieb entsprechend den Betriebserfordernissen ermöglicht, ohne daß irgendwelche nachteiligen Einflüsse auf die Hydraulikeinheit auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Kombination eines Strömungswegumschaltventils, das auf eine erfaßte Belastung des Hydraulikfluids zur Zusammenführung des Hydraulikf luids von mehreren Pumpen anspricht, und einem Durchflußmengenregelventil erreicht, das auf die erfaßte Veränderung der auf die Hydraulikeinheit einwirkenden Last anspricht, um einen Teil des durch den Versorgungskanal fließenden Hydraulikfluids zum Tank zurückzuführen, um somit eine veränderbare Durchflußmenge zu erzielen. Im nicht belasteten Zustand wird die 'Zuführung von Hydraulikfluid so klein wie möglich gehalten, und wenn die Belastung ansteigt, wird die Durchflußmenge allmählich gesteigert, um sicherzustellen, daß eine ausreichende Durchflußmenge für den Betrieb der Hydraulikeinheit zugeführt wird.

Mit der Erfindung wird in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung zur Zuführung eines Hydraulikfluids geschaffen, die 0 eine einfache Konstruktion aufweist, wobei eine Durchflußmengensteuerung hoher Zuverlässigkeit sichergestellt ist. Dabei wird die Durchflußmenge durch die Verwendung einer variablen Durchflußöffnung geregelt, die ihre Drosselöffnung in Abhängigkeit von dem Betrieb des Strömungswegumschaltventils ändert.

Weiter wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Zuführung von Hydraulikfluid geschaffen/ bei der Zuführung im nicht belasteten Zustand auf ein erforderliches Minimum vermindert wird, und, im Falle einer Servolenkung, die in Wärme umgewandelte Energie vermindert, immer wenn das Lenkrad nicht betätigt, wird, und zwar unter allen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, und mit der die Festigkeit des Lenkrads im Bereich der neutralen Stellung verbessert wird, so daß eine Erergieeinsparnis erreicht wird, während eine bequeme und sichere Steuerung sichergestellt ist.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher

beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Regelvorrichtung zur Zuführung von Hydraulikfluid zu einer Servolenkung;

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung der Regelvorrichtung im Betriebszustand;

Fig. 3 Diagramme zur Darstellung der Durchflußmengencharakteristik der Regelvorrichtung; und

Fig. 5 schematische Darstellungen weiterer Ausführungs-^1S formen der Regelvorrichtung.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der Regelvorrich-0 tung zur Zuführung von Hydraulikfluid für eine Servolenkung eines Fahrzeugs dargestellt. Man sieht eine erste und zweite Pumpe 1, 2, die getrennt Hydrauliköl zuführen. Beide Pumpen werden zur Drehung von einer Maschine (nicht gezeigt) angetrieben. Jede der Pumpen 1, 2 dient zur Kreis-

laufförderung eines in einem Tank 3 enthaltenen Arbeitsöls zu einer Servolenkung 5 durch eine Regelung 4.

Die Pumpen 1, 2 brauchen nicht voneinander getrennt angeordnet sein, sondern können in einem Gehäuse aufgenommen sein, so daß sie das gemeinsame Gehäuse und die Antriebswelle gemeinsam haben. Es können auch Druckkammern als getrennte Pumpen verwendet werden, die symmetrisch in einem einzigen Pumpengehäuse angeordnet sind. In diesem Fall kann die erste Pumpe eine Förderleistung haben, die geringer als die Förderleistung der zweiten Pumpe ist, um den Energiespareffekt zu erhöhen. Die Pumpen 1, 2 umfassen Saugleitungen 1a, 2a und Druckleitungen bzw. Ausgabeleitungen 1b, 2b. Die Leitungen 1a, 2a sind mit einer Leitung 3a mit dem Tank verbunden. Über eine zwischen der Regelung 4 und der Servolenkung 5 angeordnete Leitung 5a wird der Servolenkung 5 Hydrauliköl zugeführt, welches dann von der Servolenkung 5 durch eine andere Leitung 5b zum Tank 3 zurückgeführt wird.

Die Konstruktion der Regelung bzw. Regelvorrichtung 4, die wahlweise das von der ersten und zweiten Pumpe 1, 2 ausgegebene Hydrauliköl der Servolenkung 5 zuführt, soll nun beschrieben werden. Ein Hauptkanal 10 ist so verbunden, daß er das Hydrauliköl von der ersten Pumpe 1 der Servolenkung 5 zuführt, während ein Hilfskanal 11 so verbunden ist, daß er das Hydrauliköl von der zweiten Pumpe 2 aufnimmt. Ein Strömungswegumschaltventil, im folgenden als umschaltventil 12 bezeichnet, ist zwischen den Kanälen 10 und 11 0 angeordnet und erfaßt und spricht auf eine Änderung des Drucks des Hydrauliköls an, das durch den Hauptkanal 10 fließt, welche wiederum von der Belastungsgröße der Servolenkung 5 abhängt.

Insbesondere umfaßt das Umschaltventil 12 eine in einem Gehäuse 4a ausgebildete Ventilöffnung 12a, die sich quer zum Hauptkanal 10 erstreckt, wobei eine Spindel 13 gleitbar innerhalb der Ventilöffnung 12a aufgenommen ist. Die Spindel 13 wird normalerweise mittels einer Feder 14 in Richtung eines Endes der Ventilöffnung 12a gedrückt, die dem Hauptkanal 10 näherliegt. Unter diesem Umstand ist der Hilfskanal 11, der sich in eine axial mittlere Zone der Ventilöffnung 12a öffnet, vom Hauptkanal 10 getrennt und durch eine Ringnut 13a in dem äußeren Umfang der Spindel 13 mit einem parallel zum Hilfskanal 11 verlaufenden Entleerungskanal 15 verbunden. Der Entleerungskanal 15 ist dann durch eine Entleerungsleitung 15a mit dem Tank 3 verbunden.

Entsprechend ist, wenn das Umschaltventil 12 nicht betätigt wird, nur die Druckleitung der ersten Pumpe 1 mit der Servolenkung 5 über den Hauptkanal 10 verbunden, während das Hydrauliköl aus der zweiten Pumpe 2 lediglich durch den Tank 3 im Kreis geführt wird, mit der Folge, daß die zweite Pumpe 2 im nicht belasteten Zustand läuft. Entsprechend wird die Dissipation der Leistung zum Antrieb der Pumpe im wesentlichen vermindert, wodurch man eine Energieersparnis erhält. Ein derartiger Vorteil ist insbesondere bei niedriger Geschwindigkeit und niedrigen Druckbedingungen bemerkenswert, wenn die Pumpendruckhöhe niedrig und die Servolenkung 5 nicht belastet ist.

Das Umschaltventil 12 ist mit einem Rückschlagventil 16 0 versehen, das in einem Ende der Spindel 13 in der Nähe des

Hauptkanals 10 angeordnet ist. Die Spindel 13 weist eine Bohrung 13b auf, die sich diametral durch die Spindel erstreckt' und die mit einer Ringnut 13c am äußeren Umfang der Spindel verbunden ist, wobei das Rückschlagventil 16 mit dem Hilfskanal 11 verbunden ist, wenn sich die Spin-

del 13 nach rechts bewegt hat. In dieser Arbeitsstellung trennt die Spindel 13 offensichtlich die Verbindung zwischen dem Hilfskanal 11 und dem Entleerungskanal 15. Das Rückschlagventil 16 kann mittels des von der zweiten Pumpe 2 zugeführten Hydrauliköls geöffnet werden, wodurch es in den Hauptkanal 10 fließt, und mit dem Hydrauliköl von der ersten Pumpe, wie in Fig. 2 angedeutet, zusammengeführt wird.

Am rechten Ende der Ventilöffnung 12a ist eine Niederdruckkammer 14a vorgesehen, in die der Hydraulikdruck des Tanks 3 durch eine kleine öffnung 13d eingeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt erstreckt sich das linke Ende der Spindel 13 durch das Ende der am Hauptkanal 10 liegenden Ventilöffnung. Da die Spindel 13 einen erhöhten Druck im Hauptkanal 10 abtastet und auf ihn antwortet, der in Abhängigkeit einer erhöhten Belastung der Servolenkung 5 auftritt, bewegt sich die Spindel nach rechts, wie man dies in der Zeichnung sieht, und schaltet damit die Strömungswege um.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß in der Anordnung des Umschaltventils 12 benachbart zu seinem linken, am Hauptkanal 10 angeordneten Ende die Spindel 13 eine Zone 17a verminderten Durchmessers und eine abgeschrägte Zone 17b aufweist, die daran angrenzt, wodurch eine Durchflußöffnung 20 zwischen der Spindel und einer stromabwärtigen öffnung des Hauptkanals 10 ausgebildet wird, die sich zur Ventilöffnung 12a hin öffnet, und die, wenn sich die Spu-Ie 13 bewegt, veränderbar ist. Die veränderbare Durchflußöffnung 20 ist in der Weise aufgebaut, daß sie die Durchflußmenge des von der ersten Pumpe kommenden Hydrauliköls, das durch den Hauptkanal 10 fließt, oder das zusammengeführte Hydrauliköl von der ersten und zweiten Pumpe 1,2 als eine an der Durchflußöffnung 20 auftretende Druckdif-

ferenz erfaßt, die zur Steuerung eines Durchflußmengenregelventils 21 im Hauptkanal 10 verwendet wird.

Das Durchflußmengenregelventil 21, das mittels der veränderbaren Durchflußmengenöffnung 20 geregelt wird, hat die Aufgabe, die durch den Hauptkanal 10 fließende Hydraulikölmenge durch Rückführung der überschüssigen Menge des Hydrauliköls zum Tank 3 zu regeln. Es umfaßt eine sich parallel zum Hauptkanal 10 erstreckende Ventilöffnung 21a, in der eine Spindel 22 gleitbar aufgenommen ist. Eine Hochdruckkammer 23 ist benachbart zum linken Ende der Spindel 22 und von ihr begrenzt angeordnet, während eine Niederdruckkammer 25 am rechten Ende der Spindel 22 und von ihr begrenzt angeordnet ist. Stromaufwärts von der veränderbaren Durchflußmengenöffnung 22 wird das Hydrauliköl in die Hochdruckkammer 23 durch einen Kanal 24 geleitet, während das Hydrauliköl stromabwärts von der veränderbaren Durchflußmengenöffnung 20 in die Niederdruckkammer 25 durch einen Kanal 26 fließt, der eine Durchflußöffnung 26a aufweist, die dazu dient, eine Schwingung des Ventils zu verhindern. Die Spindel 22 wird normalerweise mittels einer Feder 27 in der Nieder.druckkammer 25 in Richtung der Hochdruckkammer 23 vorgespannt. In dieser Stellung der Spindel ist ein sich in eine seitliche Wand der Ventilöffnung 21a mündender Entleerungskanal 28 von der Hochdruckkammer 23 getrennt. Der Entleerungskanal 28 ist mittels einer Eritleerungsleitung 28a mit dem Tank 3 verbunden, wobei ein Sicherheitsventil 29 innerhalb der Spindel 22 angeordnet ist.

Im Betrieb bewegt sich das Durchflußmengenregelventil 21 allmählich in Abhängigkeit von der Druckdifferenz an der veränderbaren Durchflußmengenöffnung 20 in Richtung der Niederdruckkammer 25, wodurch eine Verbindung zwischen der Hochdruckkammer 23 und dem Entleerungskanal 28 ausgebildet

wird, um einen Teil des Hydrauliköls vom Hauptkanal 10 durch den Kanal 24 zum Tank 3 zurückzuführen. Das Maß der Drosselwirkung durch die veränderbare Durchflußmengenöffnung 20 wird durch das Umschaltventil 12 verändert, welches auf eine Erhöhung der Belastung der Servolenkung 5 anspricht.

Das heißt, bei einer üblichen Anordnung dieser Art wird eine feste Durchflußmengenöffnung mit einer gegebenen Drosselöffnung verwendet, um die Durchflußmenge des durch den Hauptkanal 10 fließenden Hydraulikfluids festzustellen, wodurch das Durchflußmengenregelventil arbeitet, um eine konstante Zuführung von Hydrauliköl beizubehalten. Im Gegensatz dazu wird gemäß der Erfindung das Durchflußmengenregelventil 21 entsprechend der Drosselöffnung der veränderbaren Durchflußmengenöffnung 20 oder durch eine Bewegung des Umschaltventils 12 geregelt, wodurch die zum Tank 3 zurückgeführte Durchflußmenge verändert wird. Auf diese· Weise wird die Durchflußmenge des Hydrauliköls, die vom Hauptkanal 10 zur Servolenkung 5 fließt, geregelt eingestellt.

Wenn weiter die Servolenkung nicht belastet ist, das heißt, wenn keine Steuerung durchgeführt wird, verbleibt das Umschaltventil 12 in der inaktiven, in Fig. 1 gezeigten Stellung, wodurch die Drosselöffnung der variablen Durchflußmengenöffnung 20 auf ihrem kleinsten Wert innerhalb des veränderbaren Bereichs verbleibt. Entsprechend wird nur Hydrauliköl von der ersten Pumpe durch den Hauptkanal 10 zugeführt. Wenn die Durchflußmenge einen bestimmten Wert überschreitet, wird das Durchflußmengenregelventil 21 entsprechend der Druckdifferenz über der veränderbaren Durchflußmengenöffnung 20 betätigt, um eine konstante Zuführung des Hydrauliköls beizubehalten. Ein derartiger Zustand ist mittels einer gestrichelten Linie P_Q in Fig. 3, die der Durchflußmenge Q₁ entspricht, dargestellt.

Es ist wichtig darauf hinzuweisen, daß die im nicht belasteten Zustand zugeführte Durchflußmenge des Hydrauliköls auf das erforderliche Minimum vermindert wird, das etwa der Hälfte der Durchflußmenge nach dem Stand der Technik entspricht, und welches im wesentlichen gleich der Durchflußmenge der gewöhnlichen Anordnung entspricht, wenn eine Begrenzungswirkung (drooping action) verwendet wird.

Entsprechend wird bei der Erfindung, wenn ein Fahrzeug sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt, die Starrheit des Lenkrades bis zu einem Maß gesteigert, die in ähnlicher Weise ■ mittels des Begrenzungseffekts bei einer gewöhnlichen Anordnung erreicht wird, wodurch eine LaufStabilität bei einer verbesserten Steuerbarkeit sichergestellt ist. Durch das Erreichen einer geringen Durchflußmenge des Hydrauliköls, die im nicht belasteten Zustand verwendet wird, wird der auf die Pumpe einwirkende Gegendruck vermindert, wodurch der Druckverlust über die Rohrleitungen vermindert wird, wodurch eine weitere Energiee.insparung ermöglicht wird. Es soll weiter darauf hingewiesen werden, daß im nicht belasteten Zustand das Umschaltventil 12 die zweite Pumpe vom Hauptkanal 10 trennt, und sich daher die zweite Pumpe im nicht belasteten Zustand befindet, wobei der in Wärme umgewandelte Teil der Energie, die zum Antrieb der Pumpe verwendet wird, vermindert wird, wodurch weiter Energie eingespart wird.

Wenn aufgrund der Betätigung der Servolenkung 5 eine Belastung auftritt, wird das Umschaltventil 12 aktiv, um Hydrauliköl von der zweiten Pumpe 2 mit Hydrauliköl der ersten Pumpe 1 zusammenzuführen, so daß es durch den Hauptkanal 10 ausgegeben wird, obwohl die Drehzahl der Pumpen gering ist, wodurch eine verminderte Druckhöhe zur Verfügung steht. Hierbei verändert sich die Drosselöffnung der variablen Durchflußmengenöffnung 20 ebenfalls, wodurch das

Durchflußmengenregelventil 21 in die mittels eines Pfeils A in Fig. 2 dargestellte Richtung gedrückt wird, mit dem Ergebnis, daß die Durchflußmenge des Hydrauliköls, welches zum Tank 3 zurückgeführt wird, begrenzt wird, wodurch eine erhöhte Versorgung der Servolenkung 5 zur Schaffung einer Reaktion auf die Steuerung, die von der Belastungsgröße abhängt, erreicht wird.

Diese Wirkung wird durch Verminderung der Drosselöffnung der veränderbaren Durchflußmengenöffnung 20 in Abhängigkeit der Arbeitsweise des Umschaltventils 12 erreicht, wobei eine entsprechende Verminderung der Druckdifferenz über die veränderbare öffnung 20 erreicht wird, wodurch sich die Spindel 22 des Durchflußmengenregelventils 21 in einer Richtung bewegt, um den zum Tank 3 führenden Kanal 28 zu schließen. In Fig. 3 stellt eine gestrichelte Linie P₁ die Durchflußmenge bei geringer Last dar, während eine ausgezogene Linie P_? die Durchf !"ußmenge bei hoher Last darstellt.

In Fig. 4 sind graphisch die typischen Veränderungen der geregelten Durchflußmenge als Funktion eines sich verändernden Belastungsdrucks in einer Weise dargestellt, die der Drehzahl der Pumpen N₁ , N_ und N-, in Fig. 3 entsprechen.

Es wird angenommen, daß die Federkraft der Feder 14 so gewählt ist, daß das Umschaltventil 12 zur Druckerfassung arbeitet, wenn der Hydraulikdruck innerhalb des Kanals den Wert P₁ in Abhängigkeit von der Betätigung der Servolenkung 5 erreicht. Indem das Umschaltventil 12 entsprechend der Größe der Belastung arbeitet, verändert es die Drosselöffnung der veränderbaren Durchflußmengenöffnung 22, wo-' durch das Durchflußmengenregelventil 21 so geregelt wird, daß die gewünschte Durchflußmenge der Servolenkung 5 zugeführt wird.

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Es ist wichtig darauf hinzuweisen, daß die Regelung des Durchflußmengenregelventils 21 entsprechend einer Änderung der veränderbaren Durchflußmengenöffnung 20, wenn das Umschaltventil 12 arbeitet, ein Ansprechen auf die sich frei ändernde, geregelte Durchflußmenge mittels geeigneter Auswahl der Federkraft der Feder 14, einen Schaltpunkt der Spindel oder der Form der veränderbaren Durchflußmengenöffnung 20 im Umschaltventil 12 gestattet. Beispielsweise kann die Form der Spindel 13 dos Umschaltventils 12 entsprechend einer Zunahme oder Abnahme der Belastung geändert werden, wodurch die Drosselöffnung der veränderbaren Durchflußmengenöffnung 2 0 verändert wird, um eine Durchflußmenge zu ermöglichen, die mittels des Durchflußmengenregelventils 21 in gewünschter Weise eingestellt werden soll.

Wie erläutert kann mit der Regelvorrichtung die zum Betrieb der Servolenkung 5 erforderliche Durchflußmenge entsprechend der aufgebrachten Belastung zugeführt werden, so daß eine bequeme Steuerung ohne irgendwelche negativen Einflüsse auf die Arbeitsweise der Servolenkung 5 sichergestellt wird, wobei man Energie einspart.

In Fig. 2 stellt P₁ die erste Pumpe 1, P_ die zweite Pumpe 2, T den Tank 3, bzw. P.S. die Servolenkung 5 dar.

Bei der oben beschriebenen Arbeitsweise wird angenommen, daß das Durchflußmengenregelventil 21 durch die Arbeitsweise des Umschaltventils 12 geregelt wird, wenn das Durch-0 flußmengenregelventil 21 in Betrieb ist, oder wenn zuviel Hydrauliköl zugeführt wird und ein Teil des Hydrauliköls zum Tank 3 zurückgeführt wird. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß, wenn das Durchflußmengenregelventil 21 nicht in Betrieb ist, eine Veränderung der veränderbaren Durchflußmengenöffnung 2 0 aufgrund der Arbeitsweise

des Umschaltventils 12 den Arbeitspunkt des Durchflußmengenregelventils 21 verstellt, wodurch sich die maximale Durchflußmenge, die zugeführt werden kann, verändert.

Fig. 5 bis 9 zeigen andere Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Teile, die mit der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform identisch sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht noch einmal beschrieben werden.

In einer zweiten in Fig. 5 dargestellten Ausfuhrungsform ist das Rückschlagventil 16, das bei der ersten in Fig. gezeigten Ausführungsform innerhalb der Spindel 13 des Umschaltventils 12 angeordnet war, um ein Zusammenfließen des Hydrauliköls der zweiten Pumpe 2 mit dem der ersten Pumpe 1 zu ermöglichen, versetzt und getrennt an einer Stelle zwischen dem Haupt- und dem Hilfskanal 10, 11 angeordnet. Diese Ausführungsform arbeitet in ähnlicher Weise und erreicht die ähnliche Wirkung wie die erste Ausführungsform.

Fig. 6 zeigte eine dritte Ausführungsform, in der die das Umschaltventil 12 bildende Spindel 13 an ihrem linken Ende ein Paar Ringnuten 30a, 30b unterschiedlichen Durchmessers aufweist/ die mit der öffnung 18 des Hauptkanals 10 zusammenwirken, um die veränderbare Durchflußmengenöffnung 20 zu begrenzen. Das von den Pumpen 1, 2 zugeführte Hydrauliköl gelangt in die veränderbare Durchflußmengenöffnung 20 durch einen im linken Ende der Spindel 13 ausgebildeten länglichen Kanal 31a und einen sich diametral durch die 0 Spindel erstreckenden Kanal 31b. Wieder arbeitet diese Ausführungsform in ähnlicher Weise und erzielt die ähnliche Wirkung wie die erste Ausführungsform.

Fig. 7 zeigt eine vierte Ausführungsform, in der der Hauptkanal 10 sich in einer Richtung senkrecht zur Bewe-

gungsrichtung der Spindel 13 erstreckt, die das Umschaltventil 12 ausbildet. Mit der Ausnahme der Tatsache, daß das Hydrauliköl in einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung der Spindel 13 fließt, arbeitet diese Ausführungsform in ähnlicher Weise und erreicht die ähnliche Wirkung wie die erste Ausführungsform. Es soll darauf hingewiesen werden, daß in dieser Figur die Bezugsziffer eine Hochdruckkammer darstellt, in. die Hydraulikdruck vom Hauptkanal 10 durch einen Einlaß 33 gelangt.

Fig. 8 zeigt eine fünfte Ausführungsform, die gegenüber den vorher beschriebenen Ausführungsformen insofern eine größere Veränderung aufweist, als daß die veränderbare Durchflußmengenöffnung 2 0 mittels einer fest eingestellten Drossel 41 und einer veränderbaren Drossel 42 gebildet wird. Insbesondere ist die fest eingestellte Drossel 41 zwischen dem Hauptkanal 10 zur Betätigung des Durchflußmengenregelventils 21 angeordnet. Eine derartige Anordnung hat zum Ergebnis, daß, wenn das Umschaltventil 12 nicht arbeitet, die Durchflußmenge des Hydrauliköls der ersten Pumpe 1 unterhalb eines gegebenen Wertes gehalten wird. Andererseits mündet ein Teil des Hauptkanals 10 in die Ventilöffnung 12a, welche das Umschaltventil 12 darstellt. Die veränderbare Drossel 42 ist so ausgebildet, daß sie normalerweise mittels des äußeren Umfangs der Spindel gesperrt ist. Die veränderbare Drossel 42 wird immer dann geöffnet, wenn das Umschaltventil 12 arbeitet, wodurch eine entsprechende Änderung der öffnung der veränderbaren Durchflußmengenöffnung 2 0 herbeigeführt wird. Entsprechend regelt das Durchflußmengenregelventil 21 die Versorgung mit Hydrauliköl entsprechend der Druckdifferenz, die mittels der Drosselöffnung bestimmt wird, wodurch eine ähnliche Arbeitsweise und eine ähnliche Wirkung wie bei der ersten, oben beschriebenen Ausführungsform erreicht wird.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß bei dieser Ausführungsform die veränderbare Drossel 42 mittels des äußeren Umfangs der Spindel 13 geöffnet oder geschlossen wird, so daß die mittels des Durchflußmengenregelventils 21 geregelte Durchflußmenge in einer Auf-Zu-Weise entsprechend der Belastungsgröße veränderbar ist, auch wenn dies nicht so wesentlich ist. Ebenfalls ist es möglich, eine Durchflußmengenregelung entsprechend der Belastungsgröße in der in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschriebenen Art und Weise vorzusehen, indem man die Form der variablen Drossel 12 und die Arbeitsstellung des Umschaltventils 12 entsprechend der Belastung ändert.

Fig. 9 zeigte eine Abänderung der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform. In diesem Fall ist das Rückschlagventil 16 vom Umschaltventil 12 getrennt angeordnet. Eine veränderbare Drossel 50 wird mittels einer öffnung 51 im Hauptkanal 10 und einem geneigten Abschnitt 52 rings um den äußeren Umfang der Spindel 13 ausgebildet. Bei dieser An-Ordnung gestattet die Bewegung der Spindel 13 eine kontinuierliche Änderung der Drosselöffnung der veränderbaren Drossel 50 oder der gesamten veränderbaren Durchflußmengenöffnung 20.

In jeder der beschriebenen Ausführungsformen werden ein Paar Pumpen 1, 2 als Quelle für das zuzuführende Hydrauliköl verwendet. Es ist jedoch verständlich, daß die Erfindung nicht hierauf begrenzt ist, sondern daß mehrere Pumpen verwendet werden können, von denen eine als Hauptpum-0 pe arbeitet, während die verbleibenden Pumpen als Hilfspumpen dienen, so daß sie wahlweise mit dem Hauptkanal zur Zusammenführung des von ihnen kommenden Hydrauliköls mit dem Hydrauliköl der Hauptpumpe verbunden werden können.

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PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DIPL.-ING. W.EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN ■ DIPL.-ING. W. LEHN DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERN HAUS) · D-8000 MONCH EN 81 ■ TELEFON (089) 9Π087 · TELEX 05-29619 (PATHE) 36 444 Jidosha Kiki Co., Ltd. Tokyo / Japan Regelvorrichtung zur Zuführung von Hydraulikfluid Patentansprüche

1. J Regelvorrichtung zur Zuführung von Hydraulikfluid, gekennz eich η et durch eine erste Pumpe (1 , 2) zur getrennten Zuführung von Hydraulikfluid, einen Hauptkanal (10) zur Zuführung von Hydrauliköl von der ersten Pumpe (1) zu einer Hydraulikeinheit (5), ein zwischen dem Hauptkanal (10) angeordnetes, normalerweise die zweite Pumpe (2) mit einem Tank (3) verbindendes und auf eine erhöhe Belastung der Hydraulikeinheit (5) mittels Abtrennen der zweiten Pumpe (2) vom Tank (3) und Verbinden der zweiten Pumpe (2) mit dem Hauptkanal (10) ansprechendes Strömungswegumschaltventil (12), und ein zwischen dem Hauptkanal (10) angeordnetes Durchflußmengenregelventil (21) zur Rückführung eines Teils des Hydraulikfluids von der ersten Pumpe (1) oder eines Teils des von der ersten und zweiten Pumpe (1, 2) gemischten Hydraulikfluids zum Tank (3), wobei das Durchflußmengenregelventil (21) mittels der Druckdifferenz über einer variablen, zwischen dem Hauptkanal (10)

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angeordneten Durchflußöffnung (20) geregelt wird, die eine Drosselöffnung (18) aufweist, die sich ändert, wenn das Umschaltventil (12) arbeitet.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Umschaltventil (12) und das Durchflußmengenregelventil (21) Spindelventile sind.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e kennzeichnet, daß die variable Durchflußöffnung (20) vom äußeren Umfang der Spindel (13), die das Umschaltventil (12) ausbildet, und eine dazu gegenüberliegende Öffnung (18) des Hauptkanals (10) begrenzt wird, wobei sich die Drosselöffnung (18) mit der Bewegung der Spindel (13) verändert.

4. Regelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Durchflußöffnung (20) mittels einer zwischen dem Hauptkanal (10) ausgebildeten festen Drossel (41) und einer zur Verbindung der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite der festen Drossel (41) angeordnete variable Drossel (42) und eine in Richtung des Strömungswegumschaltventils (12) gerichtete öffnung begrenzt wird, so daß sie mittels des äußeren Umfangs der Spindel (13) geöffnet oder geschlossen wird.

5. Regelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die variable Durchflußöffnung (.20) mittels einer festen, zwischen dem Hauptkanal

(10) angeordneten Drossel (41) und einer mittels einer in Richtung des Strömungswegumschaltventils (12) gerichteten Öffnung ausgebildeten variablen Drossel (50) und dem äußeren Umfang der Spindel (13), die das Strömungswegumschaltventil (12) ausbildet und zur Verbindung der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite der festen Drossel (41)

angeordnet ist, ausgebildet wird, wobei die Drosselöffnung (51) der variablen Drossel (50) sich mit der Bewegung der Spindel (13) ändert.

6. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Drosselöffnung (18, 51) der variablen Durchflußöffnung mit steigender Bewegung der Spindel (13) abnimmt, die das Strömungswegumschaltventil (12) ausbildet.
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7. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein Sicherheitsventil (16) innerhalb der Spindel (22) vorgesehen ist, die das Strömungswegumschaltventil (12) zur Mischung des Hydraulikfluids von der ersten und zweiten Pumpe (1, 2) ausbildet.

8. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherheitsventil (.16) von dem Strömungswegumschaltventil (12) zur Mischung des Hydraulikfluids von der ersten und zweiten Pumpe (1, 2) getrennt angeordnet ist.