DE3247745C2

DE3247745C2 - Power steering for vehicles with a modulating valve to generate a reaction pressure

Info

Publication number: DE3247745C2
Application number: DE19823247745
Authority: DE
Inventors: Arno 7257 Ditzingen Röhringer
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1982-07-05
Filing date: 1982-12-23
Publication date: 1987-01-29
Also published as: DE3247745A1

Abstract

Eine Servolenkung arbeitet mit einem auf den Lenkeinschlag eines Handlenkrades ansprechenden Steuerventil für den Arbeitsdruck eines Lenkservomotores und einem in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter, insbesondere der Fahrgeschwindigkeit, arbeitenden Modulierventil. Das Modulierventil bildet unter Reduzierung eines vom Arbeitsdruck abgeleiteten Ausgangsdruckes einen von den Parametern abhängigen Reaktionsdruck. Am Handlenkrad ist als druckabhängige Rückwirkung ausschließlich der Reaktionsdruck durch Beaufschlagung einer am Ventilstellglied des Steuerventiles ausgebildeten und in einer Reaktionsdruckkammer liegenden Reaktionsdruckfläche fühlbar, weil die Reaktionsdruckkammer mit einer Arbeitsdruckkammer des Lenkservomotores und die Arbeitsdruckkammer über einen zugehörigen Ventilanschluß des Steuerventiles mit einer Arbeitsdruckquelle verbunden und dabei das Modulierventil in Reihe mit wenigstens einer Drossel zwischen die Arbeitsdruckquelle einerseits und einen im wesentlichen druckentlasteten Druckmittelablauf andererseits eingeschaltet ist. Die beiden einerseits mit jeweils einer Arbeitsdruckkammer verbundenen Reaktionsdruckkammern sind andererseits untereinander durch eine Kurzschluß-Druckverbindung verbunden. Zur Vermeidung von Leckölmengen bei niedrigeren Fahrgeschwindigkeiten über das Modulierventil enthält die Kurzschluß-Druckverbindung die mit dem Modulierventil in Reihe liegende Drossel. Das Modulierventil ist in die Druckverbindung zwischen einer ............A power steering system works with a control valve for the working pressure of a steering servo motor that responds to the steering angle of a hand steering wheel and a modulating valve that works depending on at least one parameter, in particular the driving speed. The modulating valve creates a reaction pressure that depends on the parameters by reducing an output pressure derived from the working pressure. The only pressure-dependent reaction that can be felt on the hand steering wheel is the reaction pressure by applying pressure to a reaction pressure surface formed on the valve actuator of the control valve and located in a reaction pressure chamber, because the reaction pressure chamber is connected to a working pressure chamber of the steering servo motor and the working pressure chamber is connected to a working pressure source via an associated valve connection of the control valve, and the modulating valve is connected in series with at least one throttle between the working pressure source on the one hand and an essentially pressure-relieved pressure medium outlet on the other. The two reaction pressure chambers, each connected to a working pressure chamber on the one hand, are connected to one another on the other hand by a short-circuit pressure connection. To avoid oil leakage at low driving speeds via the modulating valve, the short-circuit pressure connection contains the throttle in series with the modulating valve. The modulating valve is integrated in the pressure connection between a ............

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a power steering system according to the preamble of patent claim 1.

Bei einer bekannten Hilfskraftlenkung dieser Art (DE-OS 31 22 370) können beim Parkieren - also bei hohem Bedarf an Lenkunterstützung und niedriger Fahrgeschwindigkeit - größere Leckölmengen über das Modulierventil unter Umgehung des Lenkhilfskraftmotores in den Druckmittelablauf gelangen, weil das Modulierventil die Kurzschluß-Druckverbindung unmittelbar mit dem Vorratsbehälter verbindet. Würde das Modulierventil beim Parkieren jedoch in einer diese Verbindung blockierenden Sperrstellung stehen, dann ist die Reaktionskraft am Handlenkrad Null, weil sich der Reaktionsdruck in den beiden Reaktionsdruckkammern über die Kurzschluß-Druckverbindung ausgleicht. Dies hat seine Ursache darin, daß die Reaktionsdruckkammern durch je ein Rückschlagventil gegenüber dem Vorratsbehälter abgesperrt sind. Bei der bekannten Hilfskraftlenkung hat also der Fahrer gerade dann kein Gefühl für die äußeren Lenkkräfte, wenn letztere bei langsamer Fahrt - wie beim Parkieren - sehr hoch sind.In a known power steering system of this type (DE-OS 31 22 370), when parking - i.e. when there is a high demand for steering assistance and the vehicle is travelling at a low speed - large amounts of leaked oil can enter the pressure medium drain via the modulating valve, bypassing the power steering motor, because the modulating valve connects the short-circuit pressure connection directly to the reservoir. However, if the modulating valve were to be in a locking position blocking this connection when parking, the reaction force on the manual steering wheel would be zero because the reaction pressure in the two reaction pressure chambers would equalise via the short-circuit pressure connection. This is because the reaction pressure chambers are each blocked off from the reservoir by a check valve. With the known power steering system, the driver therefore has no feeling for the external steering forces, especially when the latter are very high when driving slowly - such as when parking.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, eine Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 so auszubilden, daß das Modulierventil bei gegen Null gehenden Fahrgeschwindigkeiten in einer Sperrstellung stehen kann, in welcher sein Durchfluß abgesperrt ist.The object underlying the invention consists essentially in designing a power steering system according to the preamble of patent claim 1 in such a way that the modulating valve can be in a blocking position in which its flow is blocked at driving speeds approaching zero.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.The explained object is solved according to the invention in an advantageous manner with the characterizing features of patent claim 1.

Bei der Hilfskraftlenkung nach der Erfindung sind die beiden Reaktionsdruckkammern durch die Konstant-Drosseln voneinander getrennt und jeweils eine der beiden Reaktionsdruckkammern über das Steuerventil mit dem Vorratsbehälter verbunden, so daß das Modulierventil ohne Aufhebung der Reaktionswirkung am Handlenkrad in eine Sperrstellung bringbar ist, um Leckölverluste zu vermeiden.In the power steering system according to the invention, the two reaction pressure chambers are separated from one another by the constant throttles and one of the two reaction pressure chambers is connected to the reservoir via the control valve, so that the modulating valve can be brought into a blocking position without canceling the reaction effect on the hand steering wheel in order to avoid oil leakage.

Bei der Hilfskraftlenkung nach der Erfindung ist es vorteilhaft, daß stets durch eine zwischen Modulierventil und Vorratsbehälter eingeschaltete Drossel - und zwar durch die Konstant-Drossel in der einen Lenkrichtung und durch das als Drossel wirkende Steuerventil in der anderen Lenkrichtung - mit niedrigeren Druckwerten und zeitlichen Durchflußmengen für den Reaktionsdruck gearbeitet werden kann.In the power steering system according to the invention, it is advantageous that lower pressure values and temporal flow rates for the reaction pressure can always be used by means of a throttle inserted between the modulating valve and the reservoir - namely by the constant throttle in one steering direction and by the control valve acting as a throttle in the other steering direction.

Bei der bekannten gattungsgemäßen Hilfskraftlenkung sind in der Kurzschluß-Druckverbindung zwei Konstant-Drosseln sowie in den beiden Druckverbindungen zwischen den Reaktionsdruckkammern einerseits und der zugehörigen Arbeitsdruckkammer andererseits je ein die Durchströmung in Richtung Arbeitsdruckkammer blockierendes Rückschlagventil erforderlich.In the known generic power steering system, two constant throttles are required in the short-circuit pressure connection and a check valve blocking the flow in the direction of the working pressure chamber is required in each of the two pressure connections between the reaction pressure chambers on the one hand and the associated working pressure chamber on the other.

Bei der Hilfskraftlenkung nach der Erfindung ist der bauliche Aufwand für die Bildung des Reaktionsdruckes gering, weil eine Konstant-Drossel und die Rückschlagventile gemäß der bekannten Hilfskraftlenkung entbehrlich sind.In the power steering system according to the invention, the structural effort for the formation of the reaction pressure is low because a constant throttle and the check valves according to the known power steering system are unnecessary.

Bei der Hilfskraftlenkung nach der Erfindung ist es von Vorteil, daß die Strömungsrichtung sowohl im Modulierventil als auch in der in Reihe liegenden Konstant-Drossel mit dem Wechsel des Lenkeinschlages umgekehrt wird. Hierdurch entsteht an den Drosselstellen ein Spüleffekt, der das Zusetzen dieser empfindlichen Querschnitte durch kleine Schmutzpartikelchen verhindert.In the power steering system according to the invention, it is advantageous that the direction of flow in both the modulating valve and the constant throttle arranged in series is reversed when the steering angle changes. This creates a flushing effect at the throttle points, which prevents these sensitive cross sections from becoming clogged with small dirt particles.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in Form eines hydraulischen Blockschaltbildes einer Hilfskraftlenkung schematisch dargestellt und nachfolgend beschrieben.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing in the form of a hydraulic block diagram of a power steering system and is described below.

Eine Lenkspindel 37 ist in nicht mehr dargestellter Weise an ihrem einen Ende mit einem Handlenkrad und am anderen Ende mit einer Lenkschnecke 4 jeweils drehfest verbunden. Die Lenkschnecke 4 ist ihrerseits in einem Arbeitszylinder 34 eines Lenkhilfskraftmotors 6 drehbar und axial unverschiebbar gelagert sowie mit einer Lenkmutter schraubbeweglich verbunden. Die Lenkmutter ist in einem den Arbeitszylinder 34 in zwei Arbeitsdruckkammern 13 und 14 unterteilenden Arbeitskolben 33 drehbar und axial unverschiebbar gelagert, der in üblicher Weise mit dem Lenkstockhebel der Fahrzeuglenkung in Triebverbindung steht. Die Lenkmutter ist mit einem zu ihr bewegungsfesten radialen Steuerlineal versehen, das ein Steuerventil 5 betätigt. Zwei Ventilanschlüsse 15 und 16 des Steuerventiles 5 sind jeweils über eine Druckverbindung 38 bzw. 39 mit einer zugehörigen Arbeitsdruckkammer 13 bzw. 14 verbunden. Zwei weitere Ventilanschlüsse 15 und 16 des Steuerventiles 5 sind jeweils über eine Druckverbindung 38 bzw. 39 mit einer zugehörigen Arbeitsdruckkammer 13 bzw. 14 verbunden. Zwei weitere Ventilanschlüsse des Steuerventiles 5 sind an eine als Druckmittelablauf verwendete Rücklaufleitung 22 angeschlossen, die zu einem Druckmittel-Vorratsbehälter 42 führt. Eine aus dem Vorratsbehälter 42 ansaugende Druckpumpe 17 ist über ihre Förderdruckleitung 43 mit einem weiteren Ventilanschluß des Steuerventiles 5 verbunden. Das Ventilstellglied ist mit zwei Steuerkanten-Paaren versehen, über die am Arbeitskolben 33 entweder Druckgleichgewicht für Geradeausfahrt oder eine den jeweiligen Lenkeinschlag unterstützende Differenzdruckkraft durch Drosselung oder Absperrung von entsprechenden Ventildurchgängen zwischen den Ventilanschlüssen 15 und 16 einerseits und den Ventilanschlüssen für Druckpumpe 17 und Vorratsbehälter andererseits einstellbar ist. Die Stirnenden des Ventilstellgliedes sind als jeweilige Reaktionsdruckfläche 11 bzw. 12 verwendet, die in entsprechenden, bewegungsfest zum Ventilgehäuse des Steuerventiles 5 ausgebildeten Reaktionsdruckkammern 9 bzw. 10 liegen.A steering spindle 37 is connected in a manner not shown at one end to a hand steering wheel and at the other end to a steering worm 4 in a rotationally fixed manner. The steering worm 4 is in turn mounted in a working cylinder 34 of a power steering motor 6 so that it can rotate and cannot move axially and is screwably connected to a steering nut. The steering nut is mounted in a working piston 33 which divides the working cylinder 34 into two working pressure chambers 13 and 14 and which is in a driving connection in the usual way to the steering column lever of the vehicle steering. The steering nut is provided with a radial control ruler which is fixed to it and which actuates a control valve 5. Two valve connections 15 and 16 of the control valve 5 are each connected to an associated working pressure chamber 13 or 14 via a pressure connection 38 or 39 . Two further valve connections 15 and 16 of the control valve 5 are each connected via a pressure connection 38 or 39 to an associated working pressure chamber 13 or 14. Two further valve connections of the control valve 5 are connected to a return line 22 used as a pressure medium outlet, which leads to a pressure medium reservoir 42. A pressure pump 17 sucking from the reservoir 42 is connected via its delivery pressure line 43 to another valve connection of the control valve 5. The valve actuator is provided with two control edge pairs, via which either pressure equilibrium for straight-ahead travel or a differential pressure force supporting the respective steering angle can be set on the working piston 33 by throttling or blocking off corresponding valve passages between the valve connections 15 and 16 on the one hand and the valve connections for the pressure pump 17 and reservoir on the other. The front ends of the valve actuator are used as respective reaction pressure surfaces 11 and 12 , which are located in corresponding reaction pressure chambers 9 and 10 , which are designed to be fixed to the valve housing of the control valve 5 .

Das Steuerventil 5 weist in seiner neutralen Stellung 58 eine sogenannte "offene Mitte 61" auf, d. h., alle vier angeschlossenen Leitungen 22, 38, 39 und 43 sind miteinander verbunden, so daß einerseits am Arbeitskolben 33 als auch andererseits an den Reaktionsdruckflächen 11 und 12 in den Reaktionsdruckkammern 9 und 10 des Steuerventiles 5 - welche Kammern jeweils durch eine Druckverbindung 20 bzw. 21 an eine der Arbeitsdruckkammern 13 bzw. 14 angeschlossen sind - Druckgleichgewicht herrscht.In its neutral position 58, the control valve 5 has a so-called "open center 61 ", ie all four connected lines 22, 38, 39 and 43 are connected to one another, so that pressure equilibrium prevails on the one hand on the working piston 33 and on the other hand on the reaction pressure surfaces 11 and 12 in the reaction pressure chambers 9 and 10 of the control valve 5 - which chambers are each connected to one of the working pressure chambers 13 and 14 by a pressure connection 20 or 21 .

Die Reaktionsdruckkammern 9 und 10 sind untereinander durch eine eine Drossel 57 enthaltende Kurzschluß-Druckverbindung 32 verbunden. Ein in Abhängigkeit von wenigstens einem Parameter, insbesondere der Fahrgeschwindigkeit, arbeitendes Modulierventil 7 stellt die zeitliche Durchflußmenge der Drossel 57 ein und ist zu diesem Zweck in eine der Druckverbindungen 20 und 21, im gezeichneten Beispiel in die Druckverbindung 20, eingeschaltet.The reaction pressure chambers 9 and 10 are connected to one another by a short-circuit pressure connection 32 containing a throttle 57. A modulating valve 7 operating as a function of at least one parameter, in particular the driving speed, sets the flow rate of the throttle 57 over time and is connected to one of the pressure connections 20 and 21 for this purpose, in the pressure connection 20 in the example shown.

Beim Auslenken des Steuerventiles 5 in die Stellung 59 wird in der Arbeitskdruckkammer 13 ein höherer Druck als in der Arbeitsdruckkammer 14 eingestellt und eine hierzu proportionale Druckdifferenz an der Drossel 57 erzeugt, deren Höhe vom Modulierventil 7 beeinflußbar ist. Aufgrund der Druckdifferenz an der Drossel 57 ist in der Reaktionsdruckkammer 9 ein Reaktionsdruck aufgebaut, der an der Reaktionsdruckfläche 11 eine am Handlenkrad fühlbare Reaktionsdruckkraft erzeugt.When the control valve 5 is deflected into position 59, a higher pressure is set in the working pressure chamber 13 than in the working pressure chamber 14 and a pressure difference proportional to this is generated at the throttle 57 , the level of which can be influenced by the modulating valve 7. Due to the pressure difference at the throttle 57 , a reaction pressure is built up in the reaction pressure chamber 9 , which generates a reaction pressure force on the reaction pressure surface 11 that can be felt on the hand steering wheel.

Wenn das Modulierventil 7 in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit arbeitet, ist es an sich erwünscht, daß die Reaktion bei höheren Fahrgeschwindigkeiten größer ist als bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten. Analog hierzu wäre der Durchfluß im Modulierventil 7 - d. h. in der Druckverbindung 20 - bei gegen Null gehenden Fahrgeschwindigkeiten, also auch beim Parkieren mit Bedarf an hoher Lenkunterstützung im wesentlichen ungehindert freigegeben, wodurch unter diesen Umständen das Modulierventil 7 eine unerwünschte Leckstelle darstellen würde, über welche die Druckpumpe 17 beträchtliche Leckmengen unter Umgehung des Lenkhilfskraftmotores 6 zurück in den Vorratsbehälter 42 fördern würde. Da das Modulierventil 7 jedoch quasi in Parallelschaltung mit dem zugehörigen Ventilanschluß 15 des Steuerventiles 5 an der Arbeitsdruckkammer 13 anliegt und die Drossel 57 in die Kurzschluß-Druckverbindung 32 eingeschaltet ist, kann das Modulierventil 7 ohne weiteres in eine die Druckverbindung 20 sperrende und damit Leckagen verhindernde Sperrstellung gebracht werden, ohne daß dies zu einer Blockierung des Steuerventiles 5 führen kann. Denn beim Auslenken des Steuerventiles 5 kann auch bei geschlossenem Modulierventil 7 ein Volumenausgleich zwischen den Reaktionsdruckkammern 9 und 10 über die Drossel 57 erfolgen. Diese Wirkung ist auch dann gegeben, wenn das Steuerventil 5 gegensinnig in seine Stellung 60 ausgelenkt wird, in welche sich in der anderen Arbeitsdruckkammer 14 der höhere Druck einstellt. In diesem Fall liegt die Drossel 57 im Strömungsweg nicht hinter, sondern vor dem Modulierventil 7 - an der besagten Möglichkeit für den Volumenausgleich wie auch an der Funktion des Modulierventiles 7 zur Bemessung der Druckdifferenz an der Drossel 57 ändert sich jedoch nichts. Dies gilt auch für den Fall, daß das Modulierventil 7 - wie bei 7 a angedeutet - in der Druckverbindung 21 der anderen Reaktionsdruckkammer 10 angeordnet ist.If the modulating valve 7 operates as a function of the driving speed, it is desirable that the reaction is greater at higher driving speeds than at lower driving speeds. Analogously, the flow in the modulating valve 7 - ie in the pressure connection 20 - would be released essentially unhindered at driving speeds approaching zero, ie also when parking with a need for high steering assistance, whereby under these circumstances the modulating valve 7 would represent an undesirable leak point through which the pressure pump 17 would pump considerable leakage quantities back into the reservoir 42 , bypassing the power steering motor 6 . However, since the modulating valve 7 is connected in parallel with the associated valve connection 15 of the control valve 5 to the working pressure chamber 13 and the throttle 57 is connected to the short-circuit pressure connection 32 , the modulating valve 7 can easily be brought into a blocking position that blocks the pressure connection 20 and thus prevents leaks, without this leading to a blockage of the control valve 5. This is because when the control valve 5 is deflected, a volume equalization between the reaction pressure chambers 9 and 10 can take place via the throttle 57 even when the modulating valve 7 is closed. This effect is also present when the control valve 5 is deflected in the opposite direction to its position 60 , in which the higher pressure is established in the other working pressure chamber 14 . In this case, the throttle 57 is not located behind, but in front of the modulating valve 7 in the flow path - however, nothing changes in the aforementioned possibility for volume compensation or in the function of the modulating valve 7 for measuring the pressure difference at the throttle 57. This also applies in the case that the modulating valve 7 - as indicated at 7 a - is arranged in the pressure connection 21 of the other reaction pressure chamber 10 .

Claims

1. Auxiliary power steering for vehicles with a control valve operated by a steering handwheel for the working pressure in the two working pressure chambers of an auxiliary power steering motor, a modulating valve dependent on at least one parameter, in particular the driving speed, for forming a reaction pressure, two reaction pressure surfaces on the valve actuator of the control valve that work in opposite directions in a reaction pressure chamber each, a pressure connection between the control valve and a pressure pump, a pressure connection between the control valve and the working pressure chambers, a pressure connection between the reaction pressure chambers on the one hand and the associated working pressure chamber on the other hand, a short-circuit pressure connection containing at least one constant throttle between the reaction pressure chambers and with a modulating pressure connection containing the modulating valve, which is connected on the one hand to the short-circuit pressure connection so that a reaction pressure chamber is connected to the modulating valve via a constant throttle, and on the other hand is connected to a pressure medium reservoir belonging to the pressure pump, characterized in that both pressure connections ( 20, 21 ) between the reaction pressure chambers ( 9, 10 ) on the one hand and the associated working pressure chamber ( 13 or 14 ) on the other hand are permanently open and the modulating valve ( 7 ) is connected to one ( 20 ) of these two pressure connections ( 20, 21 ), which is used as a modulating pressure connection and is only blocked off by the modulating valve ( 7 ) in the rest position thereof.

2. Power steering system according to claim 1, characterized in that the short-circuit pressure connection ( 32 ) contains only one constant throttle ( 57 ).