DE3519470C2 - Hydraulische hilfskraftlenkung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer durch ein Lenkhandrad antreibbaren Do­ sierpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine Druckmittelsteuereinrichtung, bestehend aus einer von einer Hochdruckpumpe versorgten Hilfskraftlenkung und einer durch dieselbe Hochdruckpumpe versorgten Arbeitshydraulik ist aus der DE-OS 31 49 026 bekannt. Der hydraulische Arbeitskreis der Hilfs­ kraftlenkung ist dabei so aufgebaut, daß eine Arbeitsstromleitung von der Pumpe zum Lenkventil vorgesehen ist, die in den Arbeits­ stellungen des Lenkventils mit einem der beiden Zylinderdruckräume Verbindung hat. Weiterhin ist zwischen Pumpe und Lenkventil eine aus einem Stromteilventil herausgeführte Abzweigleitung für einen sogenannten Pilotstrom vorgesehen. Dieser Pilotstrom fließt in der Neutralstellung zurück zum Tank und dient zur Druckanregelung im Lenkventil, sobald dieses bei einer Lenkbewegung verstellt wird. Diese Druckanregelung erfolgt an Rücklaufsteuerkanten des Lenkven­ tils, welche als Drosselstelle wirken. Der Strömungsquerschnitt ist an diesen Steuerkanten bis auf Null verringerbar.

Insbesondere Hilfskraftlenkungen, die nicht wie diejenigen gemäß der vorge­ nannten DE-OS mit einer Arbeitshydraulik kombiniert sind, verarbei­ ten im Bereich der Rücklaufsteuerkanten des Lenkventils große Rücklaufströme und -leistungen. Als Folge davon ergeben sich Ge­ räusche am Lenkventil. Ein anderes Problem besteht darin, daß auf den Steuerkolben des Lenkventils in Abhängigkeit vom Volumenstrom und vom Druck dynamische Verstellkräfte einwirken. Hierbei ent­ steht eine Tendenz, die Rücklaufsteuerkanten zu schließen. Da häufig mit der gleichen Lenkventilausführung ein weiter Anwen­ dungsbereich abgedeckt werden soll, gibt es besonders bei großen Zulaufströmen Probleme mit dem Durchflußwiderstand.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Lenkventil zu schaf­ fen, welches bei gleichen Abmessungen durch Ausnutzung von weite­ ren im Hydraulikkreis vorhandenen Kanälen einen größeren Zulauf­ strom verarbeiten kann, ohne daß die angeführten Nachteile auf­ treten.

Diese Aufgabe ist durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die den Ölstrom für die Druckanregelung im Lenkventil führende Zweigleitung enthält zum Er­ zeugen einer Druckdifferenz stromabwärts des Anschlusses für das Druckbegrenzungsventil eine Blende. Dieser ist erfindungsgemäß eine Einrichtung zur Beeinflussung der Federseite des Druckbe­ grenzungsventils nachgeordnet. In einer Ausführungsform der Er­ findung besteht die der Blende nachgeordnete Einrichtung aus einem die Zweigleitung mit dem Tank verbindenden Vorsteuerventil und einer dem Vorsteuerventil vorgeschalteten Blende. Dazu gehört außerdem eine zwischen dem Vorsteuerventil und der Blende ange­ schlossene Steuerleitung, die zur Federseite des Druckbegrenzungs­ ventils geführt ist. Mit Hilfe dieser Einrichtung kann das Druck­ begrenzungsventil zwei unterschiedliche Funktionen übernehmen:
Die erste bisher übliche Funktion als Höchstdruckbegrenzer zur Absicherung des Lenkkreises und die zweite Funktion als Stromtei­ ler bei verhältnismäßig niederen Drücken. Durch die zweite Funk­ tion wird erreicht, daß durch die Nutzung eines weiteren im Hy­ draulikkreis ohnehin vorhandenen Strömungsweges ohne Vergrößerung der Kanäle der Durchflußwiderstand verringert wird, da über das Lenkventil nur noch ein verhältnismäßig kleiner Ölstrom fließt. Auf diese Weise kann für verschiedene Lenkungsgrößen ein Einheits­ bauteil als Lenkventil verwendet werden. Die Querschnitte und Kanäle sind immer gleich, unabhängig davon, welche Ströme ge­ braucht werden.

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

Fig. 1 ein Ölschema für eine hydrostatische Lenkanlage mit einem Druckbegrenzungsventil, welches gleichzeitig als Stromteiler wirkt;

Fig. 2 ein Teilschema der Lenkanlage nach Fig. 1 mit einem Differenzflächen-Druckbegrenzungsventil.

Die hydrostatische Lenkanlage besteht aus einer Hochdruck­ pumpe 1 sowie einem Tank 2 für die Ölstromversorgung, einem Lenk­ getriebe 3 und einem Stellmotor 4. Das Lenkgetriebe 3 enthält in einem Gehäuse ein Lenkventil 5, eine Dosierpumpe 6, ein Druckbe­ grenzungsventil 7 und weitere zum Betrieb der Anlage erforderliche Ventile, deren Darstellung zum Verständnis der Erfindung jedoch nicht notwendig ist. Die Dosierpumpe 6 ist unmittelbar mit einem Lenkhandrad 8 verbunden und synchronisiert die Bewegung des Stell­ motors 4 mit der Bewegung des Lenkhandrades. Ein Gestänge 10 deu­ tet an, daß das Lenkventil 5 in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Lenkhandrades 8 verstellbar ist. Mit 11 und 11 A sind Rück­ stellfedern bezeichnet, die das Lenkventil 5 nach einer Lenkbewe­ gung in die dargestellte Neutralstellung zurückbewegen. Eine den Ölstrom der Pumpe 1 führende Druckleitung 12 steht in der Neutral­ stellung des Lenkventils 5 über eine Zweigleitung 13, das Lenk­ ventil 5 und über eine Rücklaufleitung 14 mit dem Tank 2 in Ver­ bindung. Bei einer Drehbewegung am Handrad 8 wird das Lenkventil 5 zunehmend ausgelenkt, wobei die Verbindung der Zweigleitung 13 zur Rücklaufleitung 14 im Lenkventil 5 zunehmend gedrosselt bzw. ganz unterbrochen wird. Bei diesem Vorgang handelt es sich um die so­ genannte Druckanregelung an einem Anschluß 15, wobei die zugehö­ rigen Steuerkanten im Lenkventil 5 als Drosselstelle wirksam sind. Damit steigt der Druck in der Druckleitung 12 in Abhängigkeit von der Stellung des Lenkventils 5 an. Der Druck in der Drucklei­ tung 12 wirkt über einen Anschluß 16 in einem der Anschlüsse 17 oder 17 A des Lenkventils 5 und damit auf die jeweils zugehörige Zulaufseite 18 bzw. 18 A der Dosierpumpe 6. Über die Dosierpumpe 6, das Lenkventil 5 und Leitungen 21 bzw. 21 A ist dieser Druck im Stellmotor 4 wirksam. Sobald der erzeugte Druck im Stellmotor größer ist als die Gegenkraft am Arbeitskolben, bewegt sich die­ ser und es fließt ein Ölstrom über die Druckleitung 12 und die Dosierpumpe zum Stellmotor.

Zwischen jeder Zulaufseite der Dosierpumpe 6 und der Rück­ laufleitung 14 ist ein Nachsaugventil 22 bzw. 22 A eingebaut, wel­ ches bei einem evtl. Ausfall der Pumpe 1 ein Nachsaugen von Druck­ öl aus dem Tank 2 ermöglicht. In einem solchen Falle muß der Fahrer die gesamte Lenkkraft manuell aufbringen, da das Öl in den Leitungen und Kanälen lediglich als "hydraulisches Gestänge" wirkt.

Bis hierher ist der Aufbau und die Funktion der Lenkanlage allgemein bekannt. Nach der Erfindung ist in die Zweigleitung 13 eine Blende 23 zum Erzeugen eines Differenzdruckes eingebaut. Das ohnehin in der Lenkanlage zur Begrenzung des Höchstdruckes erfor­ derliche Druckbegrenzungsventil 7 ist in der Zweigleitung 13 so angeordnet, daß bei durch einen Kolben 24 geöffneter Steuernut 29 der Ölstrom vor der Drosselstelle 23 zum Tank 2 abfließen kann. Zur Beeinflussung des Druckbegrenzungsventils 7 ist eine Einrich­ tung vorgesehen, die aus einem Vorsteuerventil 25, einer auf der Zulaufseite des Vorsteuerventils eingebauten Blende 26 und einer Steuerleitung 27 besteht. Das Vorsteuerventil 25 und die Blende 26 sind stromabwärts der Blende 23 an die Zweigleitung 13 angeschlos­ sen. Die Steuerleitung 27 ist zwischen der Blende 26 und dem Vor­ steuerventil 25 angeschlossen und führt zu einer Federseite 28 des Kolbens 24. Steigt der Druck in der Zweigleitung 13 an, so wirkt dieser über die Drosselstelle 26 auch auf das Vorsteuerventil 25. Dieses öffnet bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckes zum Tank 2. Hinter der Drosselstelle 26 entsteht dabei ein Druckab­ fall. Dieser Druckabfall entlastet auch die Federseite 28 des Kol­ bens 24. Auf die Federseite 28 wirkt somit ein geringerer Druck als auf einer gegenüberliegenden Anschlußseite 30. Der Kolben 24 des Druckbegrenzungsventils 7 verschiebt sich daher nach links und läßt den Ölstrom der Pumpe 1 über die geöffnete Steuernut 29 zum Tank abfließen. Das Druckbegrenzungsventil 7 erfüllt auf diese Weise seine Funktion als Höchstdruckbegrenzer.

Das Druckbegrenzungsventil 7 nach der Erfindung hat noch eine weitere wesentliche Funktion als Stromteiler bei großem Pumpen­ strom und geringem Druck: Der durch die Blende 23 erzeugte Diffe­ renzdruck wirkt dabei gleichfalls auf den Kolben 24 des Druck­ begrenzungsventils 7. Der hinter der Blende 23 abgenommene und über die Steuerleitung 27 auf der Federseite 28 des Kolbens 24 wirksame Druck ist dabei verhältnismäßig niedrig. Übersteigt der Differenzdruck an der Blende 23 den Quotienten Federkraft divi­ diert durch die Kolbenfläche des Kolbens 24, dann öffnet dieser auch bei einem geringen Druck. Der Strom der Pumpe 1 teilt sich und fließt von der Zweigleitung 13 teils über das Lenkventil 5 und teils über das Druckbegrenzungsventil 7 in den Tank 2. Der Quer­ schnitt der Blende 23 wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß sich bei maximalem Strom der Pumpe 1 ein Minimum des Durchflußwider­ standes ergibt.

Entsprechend der Ausführung nach Fig. 1 läßt sich die gleiche Wirkung auch mit einem direkt gesteuerten Differenzflächen-Druck­ begrenzungsventil, wie in Fig. 2 dargestellt, erreichen. Das eigentliche Druckbegrenzungsventil 31 ist hier der Einfachheit halber symbolisch dargestellt. Mit Fig. 1 übereinstimmende Bau­ teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Der an der Blen­ de 23 entstehende Differenzdruck entlastet eine auf einer Feder­ seite 32 wirkende, hier als Flächenteil 33 ausgeführte Einrich­ tung. Dadurch öffnet das Druckbegrenzungsventil 31 bei einem ent­ sprechend großen Strom und geringen Druck in der Zweigleitung 13. Die Aufteilung des Pumpenstromes erfolgt nunmehr über das Druck­ begrenzungsventil 31 und das Lenkventil 5, wie in Fig. 1.

Steigt der Druck dagegen im System so weit an, daß durch die Blende 23 kein Öl mehr fließt, dann stellt sich auch vor und hin­ ter der Blende 23 derselbe Druck ein. Das Druckbegrenzungsven­ til 31 arbeitet dann wie üblich und begrenzt den Druck in der Druckleitung 12 auf den vorgegebenen Höchstwert.

Claims (4)

1. Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge mit folgenden Merkmalen:

• - eine durch ein Lenkhandrad antreibbare Dosierpumpe steht über ein Lenkventil mit einem Stellmotor in Verbindung;
• - das Lenkventil arbeitet in der Neutralstellung mit offener Mitte, d. h., der durch eine Hochdruckpumpe erzeugte Ölstrom fließt in Neutralstellung drucklos zum Tank;
• - der Ölstrom ist in Neutralstellung des Lenkvenils über eine Zweigleitung der Pumpendruckleitung geführt;
• - mit zunehmender Auslenkung des Lenkventils ist zur Druckanregelung der Strömungsquerschnitt zwischen Pumpe und Tank an einer Drosselstelle bis auf Null verringerbar;
• - die Begrenzung des Systemdruckes erfolgt durch ein zwischen die Zweigleitung und den Tank eingebautes Druckbegrenzungsventil;
• - die Zweigleitung enthält zur Erzeugung einer Druckdifferenz stromabwärts des Anschlusses für das Druckbegrenzungsventil eine Blende,

gekennzeichnet durch das folgende Merkmal:
der Blende (23) ist eine Einrichtung (25, 26, 27; 33) zur Druckbeeinflussung der Federseite (30; 32) des Druckbegrenzungsventils (7; 31) nachgeordnet.

2. Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - die der Blende (23) nachgeordnete Einrichtung besteht aus einem die Zweigleitung (13) mit dem Tank verbindenden Vorsteuerventil (25) und einer diesem vorgeschalteten weiteren Blende (26);
• - zwischen dem Vorsteuerventil (25) und der weiteren Blende (26) ist eine zur Federseite (28) des Druckbegrenzungsventils (7) führende Steuerleitung (27) angeschlossen (Fig. 1).

3. Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Blende (23) nachgeordnete Einrichtung ein auf der Federseite (32) des Druckbegrenzungsventils (31) wirkender Flächenteil (33) ist, der mit Druck stromab der Blende (23) beaufschlagt ist (Fig. 2).