DE3540236A1 - Steuereinrichtung fuer zwei ueber je einen stromzweig durch eine hochdruckpumpe versorgte hydraulische stellvorrichtungen - Google Patents

Description

• Steuereinrichtung für zwei über je
• einen Stromzweig durch eine Hochdruckpumpe versorgte hydraulische Stellvorrichtugen Die Erfindung betrifft eine Steuerrichtung für zwei über je einen Stromzweig durch eine Hochdruckpumpe versorgte hydraulische Stellvorrichtungen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine derartige Steuereinrichtung ist bereits aus der DE-PS 27 16 868 bekannt. Ein Stromzweig der Pumpe ist durch ein Stromteilventil aufgeteilt und führt über eine Meßblende im Stromteilventil und eine Leitung einen relativ kleinen Pilotstrom zu einem Lenkventil für eine erste Stellvorrichtung und über eine weitere Leitung einen Arbeitsstrom zu einem Betätigungsventil einer zweiten Stellvorrichtung, z. B. einer Hubhydraulik.
• Der kleine Pilotstrom kann in der Neutralstellung des Lenkventils zu einem ölbehälter abfließen und dient zur Anregelung eines Arbeitsdruckes zu Beginn einer Lenkbewegung. Der andere Stromzweig ist unter Umgehung des Stromteilventils unmittelbar an das Lenkventil angeschlossen und in Neutralstellung abgesperrt.
• Das Lenkventil ist so ausgeführt, daß im Falle der Anregelung von Arbeitsdruck durch eine Lenkventilverstellung der Pilotstrom dem Arbeitsstrom zugeleitet wird. Durch die Verzweigung vor dem Stromteilventil ist dabei sichergestellt, daß die zur Lenkeinrichtung gehörende erste Stellvorrichtung immer den Stromanteil erhält, der ihrer Stromaufnahme im jeweiligen Belastunaszustand entspricht.
• In einer derartigen Verknüpfung von Lenkungs- und Arbeitshydraulik mit einem Abgriff r des Arbeitsstromes für die Lenkeinrichtung vor dem Stromteilventil, muß das Lenkventil entsprechend dem Druckzustand im Arbeitshydraulikkreis 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 heruntergeregelt werden muß. Je nachdem, ob der Druck der Arbeitshydraulik größer oder kleiner als der enkungsdruck ist, sollte die optimale Form der Steuerkanten am Lenkventil unterschiedlich ausgeführt sein. Nachteiliq ist auch die Belastung der übrigen hydraulischen Bauteile der Lenkeinrichtung mit dem unter Umstanden wesentlich höheren Druck der Arbeitshydraulik. Hinzu kommt noch, daß bei gleichem Lenkwiderstand das Betatigungsmoment am Lenkhandrad unterschiedlich ist, je nachdem, mit welchem Druckniveau die Arbeitshydraulik gerade arbeitet.
• Eine weitere derartige Steuereinrichtung nach der DE-OS 31 49 C26 ist dahingehend verbessert, daß das Lenkventil vor dem hohen Druck der Arbeitshydraulik geschützt ist. Diese Steuereinrichtung baut auf der vorbeschriebenen DE-PS 27 16 868 auf und weist zwischen dem unmittelbar an das Lenkventil angeschlossenen Stromzweig für den Arbeitsstrom und der vom Stromteilventil weggeführten Pilotstromleitung für die Lenkungsdruckanregeltung ein Druckregelventil auf. Dieses Druckregelventil arbeitet als Druckwaage und ist einerseits vom Anregeldruck des Pilotstromes und andererseits vom Druck des zum Lenkventil geführten Arbeitsstromes steuerbar. Beide Drücke werden dadurch auf gleiches Niveau geregelt, so daß sich in dem zum Lenkventil geführten Leitungsabschnitt für den Arbeitsstrom ein auf die Erfordernisse der Lenklast abgestimmter Druck einstellt. Das Lenkventil ist also vom Druck der Arbeitshydraulik entlastet und es kann ein serienmäßiges, auf den niedrigeren Druck der Lenkeinrichtung ausgelegtes Lenkventil verwendet werden. Ein solches Druckregelventil ist kostenaufwendig.
• Ausgehend von der eingangs beschriebenen Steuereinrichtung ist es Aufgabe der Erfindung, eine Druckbelastung der Lenkeinrichtung mit dem herein Druck der Arbeitshydraulik ohne zusätzlichen Aufwand zu vermeiden.
• Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches gelöst.
• Nach der Erfindung ist die Meßblende des Stromteilventils in Strömungsrichtung nach einer Steuerkante für einen Konstantstrom in der Pilotstromleitung vorgesehen. Der Anschluß des Stromzweiges für den Arbeitsstrom der Lenkeinrichtung kann somit zwischen der vorgenannten Steuerkante und der Meßblende vorgenommen werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sich die in der Regel höheren Drücke im Stromzweig zur zweiten Stellvorrichtung (Hubhydraulik) nicht auf den an der Meßblende herrschenden Absolutdruck auswirken konnen. Da, wie erwähnt, der Anschluß des Stromzweiges für den Arbeitsstrom der Lenkeinrichtung zwischen der Steuerkante und der Meßblende erfolgt, kann der Arbeitsdruck der zweiten Stellvorrichtung den Arbeisdruc im Stromzweig zur Lenkeinrichtung gleichfalls nicht beeinflussen.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher erlutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Clschema der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung mit einer Servolenkung als erste Stellvorrichtung und einer Arbeitshydraulik als zweite Stellvorrichtung mit in Neutralstellung dargestellten Steuerventilen.
• Fig. 2 das Clschema nach Fig. 1, je doch bei betätigter Lenkeinrichtung.
• Fig. 3 zeigt den Aufbau des in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Stromteilventils.
• In der Steuereirrichtung nach Fig. 1 ist ein ölbehälter 1 vorgesehen, aus dem eine Hochdruckpumpe 2 Drucköl ansaugt. Die Hochdruckpumpe 2 ist durch eine Antriebsmaschine ständig angetrieben und stellt daher eine bestimmte Druckölmenge bereit. An die Hochdruckpumpe 2 ist ein Stromteilventil 3 angeschlossen. Das Stromteilventil 3 hat die Aufaabe, den Druckölstrom der Pumpe 2 auf in einen im wesentlichen konstant gehaltenen kleinen Teilstrom T in einer Pilotstromleitung 4 zu begrenzen. Dieser Teilstrom T geht von dem dem Stromteilventil 3 zugeführten ölstrom ab, so daß in einem Stromzweig 5 ein entsprechender Reststrom R fließt. Die Pilotstromleitung 4 ist an ein Lenkventil 6 angeschlossen. Das Lenkventil 6 steuert eine zu einer Lenkeinrichtung gehörende erste Stellvorrichtung 7 mit einem Arbeitskolben 8. Der Reststrom R wird einem Betätigungsventil 10 zugeführt, welches eine zweite Stellvorrichtung 11, z. B. eine Hubhydraulik, steuert.
• Das Bettigungsventil 10 ist in der Neutralstellung gezeichnet, so daß das zugeführte Druckct (Reststrom R) über eine Rückiaufleitung 9 zum Clbehelter 1 abstrcmen kann. Zwischen dem Stromzweig 5 und der Rücklaufleitung 9 ist ein Druckbegrenzungsventil 12 vorgesehen, welches in den Arbeitsstellungen des Betätigungsventlls 10 den Arbeitsdruck auf einen Höchstwert begrenzt.
• Für das Bet,tigungsventil 10 und die Stellvorrichtung 11 finden allgemein bekannte Bauelemente Verwendung, so daß sich ein näher res Eingehen auf die Arbeitsweise dieser Bauteile erübrigt. Die zweite Stellvorrichtung 11 ist so dimensioniert, daß sie bei der größten verlangten Arbeitsgeschwindigkeit gerade mit dem vollen Reststrom R auskommt. Im vorliegenden Falle kann z. B. der Teilstrom T in der Pilotstromleitung 4 5 1/min und der Reststrom R im Stromzweig 5 max. 145 1/min betragen.
• Der von dem Stromteilventil 3 gelieferte Teilstrom T dient als Pilotstrom für das Lenkventil 6. In der gezeichneten Stellung des Lenkventils 6 fließt der Teilstrom T oder Pilotstrom über einen Steuerkanal 13 und eine Rücklaufleitung 14 zum blbehälter 1 ab. Zwischen der Pilotstromleitung 4 und der Bücklaufleitung 14 ist ein Druckbegrenzungsventil 15 eingebaut, welches den Arbeitsdruck in der ersten Stellvorrichtung 7 (Lenkeinrichtung) auf einen Höchstwert begrenzt. An das durch ein Lenkhandrad 16 verstellbare Lenkventil 6 ist in bekannter Weise einerseits eine Dosierpumpe 17 und ardererseits die Stellvorrichtung 7 angeschlossen. Die Dosierpumpe 17 ist unmittelbar mit dem Lenkhandrad 16 verbunden, die bei einer Drehbewegung dafür sorgt, daß der Stellvorrichtung 7 jeweils von der richtigen Druckseite her das Drucköl zugemessen wird, um den gewünschten Lenkeinschlag zu erhalten. In der dargestellten Neutralstellung des Lenkventils 6 sind die Anschlüsse von Dosierpumpe 17 und Stellmotor 7 blockiert.
• Nach der Erfindung ist zwischen einer nach einer Steuerkante 18 angeordneten Meßblende 19 und einem Ventilkolben 20 des Stromteilventils 3 ein Stromzweig 21 für den Arbeitsstrom der Lenkeinrichtung angeschlossen. In der in Fig. 1 gezeichneten Neutralstellung des Lenkventils 6 ist der Stromzweig gesperrt.
• Die Wirkungsweise ist nachfolgend anhand der Fig. 2 näher erläutert. Diese zeigt das Lenkventil 6 in einer Extremstellung.
• Die gezeichnete Extremstellung ergibt sich aufgrund einer Verdrehung des Lenkhandrades 16, durch die das Lenkventil 6 in bekannter Weise verschoben wird. Rei Verstellung des Lenkventils 6 aus der Neutralstellung verringert sich der Durchlaßquerschnitt des Steuerkanals 13 bis auf Null. Der Teilstrom T wird gedrosselt und ein Druck in der Pilotstromleitung 4, und damit auch im Stromzweig 21, angeregelt. Ein Steuerkanal 22 des Lenkventils 6 führt den Arbeitsstrom des Stromzweiges 21 zur Dosierpumpe 17. Über den Steuerkanal 22 fließt dabei so viel Drucköl, wie von der Dosierpumpe 17 aufgenommen wird. Die Dosierpumpe leitet das zugeführte Drucköl über einen weiteren Steuerkanal 23 der linken Seite des Arbeitskolbens 8 zu. Damit verstellt sich der Arbeitskolben 8 nach rechts. Von der rechten Seite des Arbeitskolbens 8 fließt das Drucköl über einen Steuerkanal 24 zur Rücklaufleitung 14 und von dort in den ölbehälter 1 ab. Wird bei schnellster Betätigung des Lenkhandrades (z. B. Einparken mit etwa Leerlaufdrehzahl) von der Lenkung ein ölstrom angefordert, der großer als der um den Pilotstrom verminderte Förderstrom ist, dann kann im Stromzweig A der gesamte Pumpenstrom zur Dosierpumpe fließen, d. h., der Pilotstrom in der Pilotstromleitung 4 wird Null.
• Wird in der in Fig. 2 gezeichneten Extremstellung des Lenkventils 6 gleichzeitig durch Verstellen des Betätigungsventils 10 von der zweiten Stellvorrichtung 11 Drucköl aufgenommen, so kann als Reststrom R maximal nur so viel geliefert werden, wie der maximalen Förderung der Hochdruckpumpe 2 abzüglich des Arbeitsstromes A und des Teilstromes T entspricht. Im erläuterten Beispiel liefert die Pumpe 2 maximal 150 1/min. Der Arbeitsstrom A beträgt maximal 45 1/min und der Teilstrom T 5 1/min. Es verbleiht also im Stromzweig ; ein Reststrom R von 100 1/min. Mit diesem Reststrom R muß die zweite Stellvorrichtung 11 in der betrachteten Arbeitsphase auskommen. Die Stellvorrichtung 11 bekommt aber auch niemals weniger, da der maximale Verbrauch in der Lenkeinrichtung durch den maximalen Durchsatz der Dosierpumpe 17 bestimmt ist. Wird das Lenkhandrad 16 langsamer gedreht, so ergibt sich in der Dosierpumpe 17 auch ein entsprechend geringerer Uldurchsatz, der sich voll im Arbeitsstrom A auswirkt. - Dies gilt nicht für den Teilstrom T, da dieser vom Stromteilventil 3 im wesentlichen konstant gehalten wird. - In der Regel erfolgt die Lenkungsbetätigung bei verringerten Arheitsströmen, so daß die zweite Stellvorrichtung 11 nur in extremen Betriebsphasen der Lenkeinrichtung mit einer wesentlich verringerten ölzufuhr auskommen muß.
• Durch die erfindungsgeaße Anordnung der Meßblende 19 nach der Steuerkante 18 zwischen der Pumpe 2 und der Pilotstromleitung 4, d. h. im Konstantstromausgang des Stromteilventils 3, wirken sich die Arbeitsdrücke in dem zur zweiten Stellvorrichtung 11 geführten Stromzweig 5 nicht auf den an der Meßblende 19 herrschenden Absolutdruck aus. Da der Stromzweig 21 für den Arbeitsstrom der Lenkeinrichtung (Stellvorrichtung 7) zwischen der Steuerkante 18 und der Meßblende 19 angeschlossen ist, können die Arbeitsdrücke im Stromzweig 5 den Arbeitsdruck im Stromzweig 21 gleichfalls nicht beeinflussen. Infolge des vor der Meßblende 19 abzweigenden Arbeitsstromes A kann das Stromteilventil 3 einen vor der Meßblende fehlenden Strom sofort nachregeln und damit den in der Pilotstromleitunq 4 fließenden Teilstrom T konstant halten.
• Durch die beschriebene Verknüpfung ist die Lenkanlage ohne die Verwendung einer zusätzlichen Ventileinrichtung vor den hohen Arbeitsdrücken, z. B. einer Hubeinrichtung, geschützt.
• Der genaue Aufbau des Stromteilventils ist aus Fig. 3 näher ersichtlich. In einem Gehäuse 25 ist der mit einer Feder 26 belastete Ventilkolben 20 geführt. Dem Ventilkolben 20 ist die Steuerkante 18 und eine weitere Steuerkante 28 zugeordnet. Der Ventilkolben 20 regelt in bekannter Weise mit der Steuerkante 18, wenn der Druck im Stromzweig 5 größer ist als im Leitungszweig 21 bzw. in der Pilotstromleitung 4. Umgekehrt regelt die Steuerkante 28 bei einem geringeren Druck im Stromzweig 5 als im Stromzweig 21 bzw. der Pilotstromleitung 4. Die Meßblende 19 ist in Strömungsrichtung nach der Steuerkante 18 angeordnet. Zwischen der Meßblende 19 und der Steuerkante 18 ist der Stromzweig 21 angeschlossen. Der Druck vor der Meßblende 19 wird über eine Dämpfungsbohrung 27 einer der Feder 26 abgewandter Stirnseite 29 des Ventilkolbens 20 zugeleitet und der Druck nach der Meßblende wirkt auf eine federseitige Stirnfläche 30. Der Differenzdruck an der Meßblende 19 ist damit ein Maß für die Stelluna des Ventilkolbens 20. Dieser hält mittels seiner Steuerkanten 18 und 28 den Differenzdruck über der Meßblende 19 konstant. Ein über den Stromzweig 21 abfließender Druckölstrom fehlt an der Meßblende 19, wodurch sich der Differenzdruck an der Meßblende verringert. Der Ventilkolben 29 verstellt sich daher durch die Kraft der Feder 26 nach links. Durch C£fnen der Steuerkante 18 und gleichzeitiges Schließen der Steuerkante 28 wird der Druckölstrom über die Steuerkante 18 erhöht, so daß, unabhängig von der Größe eines Arbeitsstromes A im Leitungszweig 21, immer ein konstanter Teilstrom T in der Pilotstromleitung 4 fließt.
• Ist die Pilotstromleitung 4 bzw. der Leitungszweig 21 drucklos (Lenkventil 6 in Neutralstellung) und steigt gleichzeitig der Arbeitsdruck im Stromzweig 5 an, dann drosselt die Steuerkante 18 den ölstrom so stark, daß ein Anstieg des Teilstromes T verhindert wird. Damit steht am Stromzweig 21, unabhängig vom Druck am Stromzweig 5, immer der um den Differenzdruck an der Meßblende 19 erhöhte Druck der Pilotstromleitung 4 zur Verfügung.
• Bezugszeichen 1 ölbehälter 2 Hochdruckpumpe 3 Stromteilventil 4 Pilotstromleitung 5 Stromzweig für Reststrom 6 Lenkventil 7 erste Stellvorrichtung 8 Arbeitskolben 9 Rücklaufleitung 10 Betätigungsventil 11 zweite Stellvorrichtung 12 Druckbegrenzungsventil 13 Steuerkanal 14 Rücklaufleitung 15 Druckbegrenzungsventil 16 Lenkhandrad 17 Dosierpumpe 18 Steuerkante 19 Meßblende 20 Ventilkolben 21 Stromzweig 22 Steuerkanal 23 Steuerkanal 24 Steuerkanal 25 Gehäuse 26 Feder 27 Dämpfungsbohrung 28 Steuerkante 29 Stirnseite 30 Stirnseite A Arbeitsstrom in Stromzweig 21 R Reststrom in Stromzweig 5 T Teilstrom in Pilotstromleitung 4

Claims (1)

1. Steuereinrichtung für zwei über je einen Stromzweig durch eine Hochdruckpumpe versorgte hydraulische Steilvorrichtungen Anspruch Steuereinrichtung für zwei über je einen Stromzweig durch eine Hochdruckpumpe versorgte hydraulische Stelivorrichtungen mit folgenden Merkmalen: - die erste Stellvorrichtung ist eine über ein Lenkventil versorgte Lenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge; - ein Strcrrzweig für den Arbeitsstrom der Lenkeinrichtung ist an das Lenkventil angeschlossen; - der andere Stromzweig geht ab von einem Stromteilventil und führt einen Pestarbeitsstrom über ein Betätigungsventil zu einer zweiten Stellvorrichtung, z. B. einer Hubeinrichtung; - über eine Meßblende des Stromteilventils ist eine Pilotstromleitung zum Anregeln des Arbeitsdruckes an das Lenkventi angeschlossen, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale: - die Meßblende (19) des Stromteilventils (3) ist in Strömungsrichtung nach einer Steuerkante (18) für einen konstanten Strom in der Pilotstromleitung (4! vorgesehen und - der Anschluß des Stromzweigs (21) für den Arbeitsstrom der Lenkeinrichtung erfolgt zwischen der Steuerkante (18) und der Meßbiende (19) des Stromteilventils.