DE3884533T2

DE3884533T2 - Vorrichtung zur Verwendung in einer Servolenkung.

Info

Publication number: DE3884533T2
Application number: DE88113778T
Authority: DE
Inventors: Laurence L Miller; Jim L Rau
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1987-09-04
Filing date: 1988-08-24
Publication date: 1994-02-17
Anticipated expiration: 2008-08-25
Also published as: EP0305877B1; US4768605A; EP0305877A3; JPH0818566B2; DE3884533D1; EP0305877A2; BR8804528A; ES2046262T3; JPH0195965A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verwendung in einem Lenkhilfesystem mit einem Umleitungsventil, welches einen überschüssigen Fluidstrom von einer Pumpe zu einem Vorratsbehälter leitet, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert und z.B. aus der EP-A-0 176 219 bekannt ist.
Ein bekanntes Lenkhilfesystem enthält eine Pumpe, ein Lenksteuerventil, das durch Drehen eines Fahrzeuglenkrades betätigt wird, und einen Lenkhilfemotor zum Unterstützen des Bewegens der Fahrzeugräder in Abhängigkeit von der Betätigung des Steuerventils. Die Pumpe wird vom Motor angetrieben und stellt ein Fluid mit einer Durchflußrate bereit, die sich als Funktion der Betriebsgeschwindigkeit des Motors verändert. Bei hohen Motorbetriebsdrehzahlen ist die Ausgangsleistung der Pumpe wesenflich größer als bei niedrigen Motorbetriebsdrehzahlen. Ein Umleitungsventil leitet den überschüssigen Fluidstrom von der Pumpe zum Vorratsbehälter.
In einem in der US-A-4 691 797 offenbarten Lenkhilfesystem fließt Hydraulikfluid von einer Lenkhilfepumpe über eine Durchflußsteueröffnung zu einem Lenkhilfesteuerventil. Die Durchflußsteueröffnung erzeugt einen hydraulischen Druckabfall, der proportional zur Fluiddurchflußrate ist. Ein Durchflußsteuerventil leitet Fluid in Abhängigkeit von dem hydraulischen Druckabfall um.
In dem in der US-A4 691 797 offenbarten Lenkhilfesystem wird ein Umleitungsdurchflußsteuerventil gesteuert in Abhängigkeit von (i) der Fluiddurchflußrate durch die Durchflußsteueröffnung und (ii) von einem durch einen kleinen Pilotfluidstrom vom Ausgang der Pumpe durch eine veränderbare Öffnung erzeugten Druckabfall. Die veränderbare Öffnung wird durch ein von einem Elektromagneten betätigtes Ventil gebildet, das in der Pilotfluidstromleitung angeordnet ist. Das durch den Elektromagneten betätigte Ventil wird in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert und vermindert den Fluidstrom zum Lenkhilfemotor, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit sich erhöht und wenn gelerkt wird. Da das Elektroventil in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit anstatt von dem Fluidbedarf des Lenkhilfemotors betätigt wird, wird der Fluidstrom zum Lenkhilfemotor während des Betriebs des Fahrzeugs bei geringen Geschwindigkeiten und unbetätigter Lenkung nicht vermindert. Dies führt dazu, daß die Lenkhilfepumpe unnötig hohe Energiemengen bei geringen Fahrzeugbetriebsgeschwindigkeiten bei unbetätigter Lenkung verbraucht.
Die Verwendung eines durch einen Elektromagneten betätigten Ventils in einem Lenkhilfesystem in der in der oben genannten US-A-4 691 797 offenbarten Weise könnte beanstandet werden, da bei wenigstens einigen Betriebsbedingungen ein durch einen Elektromagneten betätigtes Ventil nicht so widerstandsfähig sein könnte wie ein mechanisches oder ein durch den Fluiddruck betätigtes Ventil. Außerdem wird davon ausgegangen, daß ein mechanisches oder ein durch den Fluiddruck betätigtes Ventil einfacher und leichter herzustellen und in einem Servolenksystem einzubauen ist als ein durch einen Elektromagneten betätigtes Ventil.
In der EP-A1-0 176 219 wird ein Durchflußregelventil zur Verwendung in einem Lenksystem mit einer Lenkhilfepumpe und einem Lenkmechanismus offenbart. Dieses Durchflußregelventil enthält eine Steueröffnung, die ein Drucksignal ausbildet, das dem Pumpenstrom zum Lenkmechanismus proportional ist und das auf eine Ventilspule wirkt, um die Umleitung eines überschüssigen Pumpenstromes zu steuern. In der Durchflußsteueröffnung ist eine federbelastete Meßstange angeordnet, die dem Druck im Lenkmechanismus ausgesetzt ist, der die Meßstange in Richtung einer Bewegung aus der Öffnung heraus beaufschlagt, wodurch eine Erhöhung des Drucks im Lenksystem zu einem erhöhten Fluidstrom durch die Öffnung führt. Da die wirksame Fläche der Öffnung während des normalen Betriebs sich verändert, ist die Einstellung des Lenksystems erschwert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung des im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Typs bereitzustellen, die einfacher und leichter herzustellen und in ein Lenkhilfesystem einzubauen ist. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung des oben genannten Typs bereitzustellen, bei der die von der Fluiddurchflußrate abhängige Öffnungskraft und jede vom Fluidbedarf abhängige Schließkraft voneinander unabhängig eingestellt werden können.
Ein in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufgebautes Lenkhilfesystem enthält einen Umleitungsventilaufbau, der Fluid von einer mit einer Lenkhilfepumpe und einem Lenkhilfemotor verbundenen Hauptleitung umleitet. Der Umleitungsventilaufbau ist in einen offenen, Fluid aus der Hauptleitung umleitenden Zustand mit einer Kraft beaufschlagt, die sich als Funktion des Fluiddruckabfalls über eine Öffnung in der Hauptleitung verändert. Der Umleitungsventilaufbau ist in einen geschlossenen Zustand durch eine Feder und durch einen Fluiddruck beaufschlagt.
Ein druckabhängiger Pilotventilaufbau stellt den Fluiddruck bereit, der das Umleitungsventil in den geschlossenen Zustand beaufschlagt. Wenn sich die ist auf einen Lenkhilfemotor erhöht, bewirkt der druckabhängige Pilotventilaufbau, daß sich die Fluiddruckkraft erhöht, die den Umleitungsventilaufbau in den geschlossenen Zustand beaufschlagt. Dies vermindert die Rate, mit der Fluid von der Lenkhilfepumpe umgeleitet wird, wodurch sich die Menge des zur Betätigung des Lenkhilfemotors erhäitlichen Fluids erhöht. Da der Pilotventilaufbau vom Fluiddruck anstatt durch einen Elektromagneten betätigt wird, sind die Einwände gegen von einem Elektromagneten betätigte Ventile auf den druckabhängigen Pilotventilaufbau nicht anwendbar. Zusätzlich wird das Umleitungsventil in Abhängigkeit von der Fluidnachfrage durch den Lenkhilfemotor betätigt.
Es liegt eine sehr geringe Fluiddurchflußrate durch den Pilotventilaufbau vor. Dies ermöglicht es dem druckabhängigen Pilotventilaufbau, schnell zu arbeiten.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die obigen und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich dem Fachmann besser unter Beachtung der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:
Fig. 1 schematisch ein in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufgebautes Lenkhilfesystem mit einem druckabhängigen Pilotventilaufbau, der bei einer Erhöhung der Last auf einen Lenkhilfemotor die Kraft erhöht, die ein Umleitungsventil in einen geschlossenen Zustand beaufschlagt;
Fig. 2 schematisch ein allgemein dem Lenkhilfesystem aus Fig. 1 entsprechendes Lenkhilfesystem mit einem Druckbegrenzungsventilaufbau;
Fig. 3 schematisch eine allgemein der Ausführung aus Fig. 2 entsprechende, weitere Ausführung der Erfindung, die eine Kombination aus Druckbegrenzungs- und Pilotventilaufbau darstellt;
Fig. 4 einen Querschnitt einer Ausführung der Kombination aus Druckbegrenzungs- und Pilotventilaufbau aus Fig. 3; und
Fig. 5 einen Querschnitt durch die Kombination aus Druckbegrenzungs- und Pilotventilaufbau aus Fig. 4, die in einem Gehäuse einer Lenkhilfepumpe angebracht ist.

Beschreibung der speziellen, bevorzugten Ausführungen der Erfindung

Ein Fahrzeuglenkhilfesystem 10 (Fig. 1) enthält einen Lenkhilfemechanismus 12, der in Abhängigkeit von der Drehung eines (nicht dargestellten) Fahrzeuglenkrades betätigbar ist, um lenkbare Fahrzeugräder 14 und 16 zu drehen. Der Lenkhilfemechanismus 12 enthält ein Lenkhilfesteuerventil 18 mit offener Mittelstellung, welches in Abhängigkeit von einer Drehung des Lenkrades betätigbar ist, um Fluid unter Druck zu einem Lenkhilfemotor 20 zu leiten. Der Lenkhilfemotor 20 ist mit den lenkbaren Fahrzeugrädern 14 und 16 über ein bekanntes Lenkgestänge 22 verbunden. Der Aufbau des Lenkhilfemechanismus 12 ist in dem US-Patent Nr. 3 606 819 beschrieben, veröffentlicht am 21. September 1971 mit dem Titel "Power Steering Gear Assembly". Falls gewünscht, könnten andere bekannte Lenkhilfemechanismen verwendet werden.
Eine Lenkhilfepumpe 26 wird von einem Fahrzeugmotor angetrieben, um dem Lenkhilfemechanismus 12 unter Druck stehendes Fluid zu liefern. Die Pumpe 26 saugt Fluid aus einem Tank oder Vorratsbehälter 28 an. Die Pumpe 26 fördert Fluid zu einer Hauptleitung 30, die eine Fluidverbindung der Pumpe mit dem Lenkhilfesteuerventil 18 herstellt.
Ein Umleitungsventilaufbau 34 leitet einen überschüssigen Fluidstrom von der Pumpe 26 zurück zum Vorratsbehälter 28. Daher wird während eines Zustandes mit nicht betätigter Lenkung ein Fluidstrom unter Druck von der Pumpe 26 über das Lenkhilfesteuerventil 18 mit offenen Mittelstellung und über den Umleitungsventilaufbau 34 zum Vorratsbehälter 28 geleitet. Je größer die Motorbetriebsdrehzahl ist, desto größer ist die Ausgangsleistung der Pumpe 26 und desto mehr Fluid wird über den Umleitungsventilaufbau 34 zum Vorratsbehälter 28 geleitet. Während eines Lenkvorganges ist die über den Umleitungsventilaufbau 34 zum Vorratsbehälter 28 geleitete Fluidmenge in Abhängigkeit von der Fluidnachfrage durch den Lenkhilfemechanismus 12 verringert.
In der Hauptleitung 30 ist eine Durchflußsteueröffnung 38 angeordnet. Die Durchflußsteueröffnung 38 ist mit der Lenkhilfepumpe 26 durch einen ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 verbunden, und sie ist mit dem Lenkhilfesteuerventil 18 durch einen zweiten Abschnitt 42 der Hauptleitung 30 verbunden. Obwohl die Durchflußsteueröffnung 38 verschieden aufgebaut sein kann, ist in einer speziellen Ausführung der Erfindung die Öffnung 38 eine Venturidüse mit dem in dem US-Patent Nr. 3 384 020 dargestellten Aufbau, veröffentlicht am 21. Mai 1968 unter dem Titel "Pump".
Eine Steuerdruckleitung 46 ist mit der engsten Öffnung der Durchflußsteueröffnung 38 über eine Sekundäröffnung 47 verbunden. Die Leitung 46 leitet ein hydraulisches Steuersignal, welches sich als Funktion der Durchflußrate durch die Durchflußsteueröffnung 38 verändert. Die Steuerdruckleitung 46 steht in einer Fluidverbindung mit einer Druckkammer 48 im Umleitungsventilaufbau 34. Der Fluiddruck in der Kammer 48 beaufschlagt ein Umleitungsventilelement 50 in den dargestellten geschlossenen Zustand. In der Kammer 48 ist eine Vorspannfeder 52 vorgesehen, die mit dem Fluiddruck zusammenwirkt, um das Umleitungsventilelement 50 in den geschlossenen Zustand zu beaufschlagen.
Der Umleitungsventilaufbau 34 wird in den geöffneten Zustand durch den Fluiddruck beaufschlagt, der vom ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 über eine Druckleitung 56 geleitet wird. Da der erste Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 stromaufwärts von der Durchflußsteueröffnung 38 liegt, wird der Fluiddruck in der Leitung 56 größer als der Druck des hydraulischen Steuersignals sein, das über die Leitung 46 von der Durchflußsteueröffnung geleitet wird. Wenn der Unterschied zwischen den Drücken in den Leitungen 56 und 46 groß genug ist, wird die Kraft der Feder 52 überwunden, und das Umleitungsventilelement 50 wird sich in einen geöffneten Zustand bewegen.
Wenn die Fördermenge der Lenkhilfepumpe 26 den Fluidstrombedarf des Lenkhilfemechanismus 12 überschreitet, z.B. während eines Zustandes mit unbetätigter Lenkung, wird der Fluiddruck im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 wesentlich größer sein als der Fluiddruck im zweiten Abschnitt 42 der Hauptleitung 30. Wenn dieser Druckunterschied die Kraft der Feder 52 überwindet, bewegt er das Umleitungsventilelement 50 aus dem geschlossenen, in Fig. 1 dargestellten Zustand in einen geöffneten, Fluid zurück zum Vorratsbehälter 28 umleitenden Zustand. Das Ausmaß der Bewegung des Umleitungsventilelementes 50 vom geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand wird von dem Betrag abhängen, um den der Fluiddruck in der Leitung 56 größer ist als der Fluiddruck in der Leitung 46. Daher bewegt sich in einem Zustand mit unbetätigter Lenkung das Umleitungsventilelement 50 zum Umleiten von Fluid in einen offenen Zustand mit einer Rate, die vom Unterschied zwischen den Fluiddrücken in den Leitungen 46 und 56 abhängt.
Wenn das Lenkrad zur Betätigung des Lenkhilfesteuerventils 18 mit offener Mittelstellung gedreht wird, vermindert das Lenkhilfesteuerventil 18 den Fluidstrom zum Vorratsbehälter 28 und leitet einen Fluidstrom zum Lenkhilfemotor 20. Aufgrund des auf den Lenkhilfemotor 20 einwirkenden Widerstandes beim Drehen der lenkbaren Fahrzeugräder 14 und 16 erhöht sich der Fluiddruck im zweiten Abschnitt 42 der Hauptleitung 30. Dies führt dazu, daß das Umleitungsventilelement 50 sich in Richtung des geschlossenen Zustandes bewegt.
In Übereinstimmung mit einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein druckabhängiger Pilotventilaufbau 60 vorgesehen, um die Kraft zu erhöhen, die den Umleitungsventilaufbau 34 in Richtung des geschlossenen Zustandes beaufschlagt, wann immer der Fluiddruck im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 einen vorbestimmten Druck überschreitet. Eine Betätigung des Pilotventilaufbaus 60 stellt ein Pilotventilsignal über eine Pilotleitung 64 bereit. Das Pilotfluiddrucksignal verändert das über die Leitung 46 geleitete Durchflußsteuersignal, um den Fluiddruck in der Kammer 48 und die Kraft zu erhöhen, die den Umleitungsventilaufbau 34 in Richtung des geschlossenen Zustandes beaufschlagt. Durch Erhöhen der den Umleitungsventilaufbau 34 in Richtung des geschlossenen Zustandes beaufschlagenden Kraft bewegt sich das Umleitungsventilelement 50, um das Umleiten von Fluid während eines Lenkmanövers zu vermindern oder möglicherweise sogar zu stoppen.
Obwohl der druckabhängige Pilotventilaufbau 60 immer dann von seinem geschlossenen Zustand zu einem geöffneten Zustand bewegt wird, wenn der Fluiddruck im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 einen vorbestimmten Druck überschreitet, hängt das Maß, in dem der druckabhängige Pilotventilaufbau geöffnet wird, vom Fluiddruck im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 ab. Je größer der Fluiddruck im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 ist, desto größer ist das Maß, um das der druckabhängige Pilotventilaufbau 60 geöffnet wird, und desto größer ist der über die Pilotleitung 64 zur Druckkammer 48 in dem Umleitungsventilaufbau 34 geleitete Fluiddruck. Je größer der zur Kammer 48 im Umleitungsventilaufbau 34 geleitete Fluiddruck ist, desto weiter wird das Umleitungsventilelement 50 in Richtung seiner vollständig geschlossenen Position bewegt. Durch den Pilotventilaufbau 60 liegt eine sehr geringe Fluiddurchflußrate vor. Dies erlaubt dem druckabhängigen Pilotventilaufbau 60, schnell zu arbeiten.
Da sich der Fluiddruck im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 in Abhängigkeit von dem Widerstand gegen Drehen der lenkbaren Fahrzeugräder 14 und 16 erhöht, erhöht der druckabhängige Pilotventilaufbau 60 den Fluiddruck, der den Umleitungsventilaufbau 34 in Richtung seines geschlossenen Zustandes vorspannt, als eine direkte Funktion von Erhöhungen des Betätigungswiderstandes des Lenkhilfemotors 22 bei Betätigung des Lenkhilfesteuerventils 18. Wenn ein relativ großer Widerstand gegen ein Drehen der lenkbaren Fahrzeugräder 14 und 16 vorliegt, wie er z.B. beim Parken mit einer geringen Fahrzeuggeschwindigkeit auftritt, wird der druckabhängige Pilotventilaufbau 60 zu einem vollständig geöffneten Zustand betätigt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein relativ großes Fluiddrucksignal zur Druckkammer 48 im Umleitungsventilaufbau 34 geleitet, um die Feder 52 beim Bewegen des Umleitungsventilelementes 50 in Richtung einer vollständig geschlossenen Position zu unterstützen. Wann immer ein relativ großer Betätigungswiderstand des Lenkhilfemotors 20 vorliegt, wird sich daher der Umleitungsventilaufbau 34 in Richtung einer vollständig geschlossenen Position bewegen, so daß eine größere Menge der Ausgangsleistung der Pumpe 26 erhältlich ist, um einen Lenkvorgang auszuführen. Wenn der Pilotventilaufbau 60 geöffnet ist, liegt ein begrenzter Fluidstrom von der Leitung 46 über die Sekundäröffnung 47 zur Leitung 42 vor.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführung des Pilotventilaufbaus 60 enthält einen axial kegeligen Stift 70 mit einem zylindrischen Körperabschnitt 72 und einem konischen Nasenendabschnitt 74. Ein Ende des Stiftes 70 ist mit einem in einer zylindrischen Federkammer 78 angeordneten Kolben 76 verbunden. Der Kolben 76 ist (in Fig. 1) nach links durch eine Vorspannfeder 80 beaufschlagt, die in der Federkammer 78 angeordnet ist. Die Federkammer 78 ist über eine Leitung 82 so mit dem Vorratsbehälter 28 verbunden, daß jedes Fluidleck in Kammer 78 mit dem Vorratsbehälter 28 verbunden ist.
Wenn der Fluiddruck gegen den konischen Nasenendabschnitt 74 des kegeligen Stifte 70 geringer als ein vorbestimmter Druck ist, befindet sich der kegelige Stift in der in Fig. 1 dargestellten, vollständig geschlossenen Position. Zu diesem Zeitpunkt unterbricht der zylindrische Körperabschnitt 72 des Stiftes eine Fluidverbindung zwischen einer Pilotleitung 86, die mit dem ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 verbunden ist, und der Pilotleitung 64, die mit dem Umleitungsventilaufbau 34 verbunden ist.
Wenn der Fluiddruck in der Leitung 40 in Abhängigkeit von einem Lenkmanöver erhöht wird, erhöht sich der gegen den Nasenendabschnitt 74 des kegeligen Stiftes aufgebrachte Fluiddruck und beaufschlagt den Stift aus dem dargestellten geschlossenen Zustand in Richtung eines geöffneten Zustandes. Der Betrag, um den der Fluiddruck im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung einen vorbestimmten Fluiddruck überschreitet, bestimmt den Weg, um den sich der kegelige Stift 70 (in Fig. 1) nach rechts gegen die Wirkung der Vorspannfeder 80 bewegt. Wenn der Fluiddruck im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 den vorbestimmten Fluiddruck um einen relativ geringen Betrag überschreitet, wird sich also der Stift 70 nur um einen relativ kleinen Weg aus der in Fig. 1 dargestellten, geschlossenen Position zu einer geöffneten Position bewegen. Dies führt zu einer sehr kleinen Öffnung, die um die Nase 74 des Stiftes 70 gebildet wird, um die Pilotleitungen 86 und 64 in einer Fluidverbindung miteinander zu verbinden.
Wenn sich der Fluiddruck im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 erhöht, erhöht sich der Weg, um den der kegelige Stift 70 aus der dargestellten, geschlossenen Position in Richtung einer vollständig geöffneten Position bewegt wird. Dies führt zu einer Vergrößerung der Fluidverbindung zwischen den Leitungen 86 und 64 und zu einer Erhöhung des zur Kammer 48 übertragenen Fluiddruckes, der den Umleitungsventilaufbau 34 in Richtung eines geschlossenen Zustandes beaufschlagt. Daher wird der druckabhängige Pilotventilaufbau 60 aus einem geschlossenen Zustand zu einem von vielen geöffneten Zuständen bewegt, um die Fluiddruckkraft zu modulieren, die den Umleitungsventilaufbau 34 in Richtung seines geschlossenen Zustandes als Funktion des Fluiddruckes im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 beaufschlagt, der eine Funktion des Widerstandes gegen ein Drehen der lenkbaren Fahrzeugräder 14 und 16 während eines Lenkmanövers ist.
Wenn sich das Fahrzeug mit einer relativ geringen Geschwindigkeit geradeaus bewegt, wird ein Teil der Fluidförderleistung der Pumpe 26 über das Lenksteuerventil 28 mit offener Mittelstellung zum Vorratsbehälter 28 geleitet werden. Der Rest der Förderleistung der Pumpe 26 wird über den geöffneten Umleitungsventilaufbau 34 zum Vorratsbehälter 28 geleitet. Zu diesem Zeitpunkt wird der Fluiddruckabfall über die Durchflußsteueröffnung 38 ausreichend sein, um den Umleitungsventilaufbau 34 in einem teilgeöffneten Zustand zu halten. Der Fluiddruck in der Leitung 40 wird jedenfalls relativ gering sein, und der druckabhängige Pilotventilaufbau 60 wird sich in dem in Fig. 1 dargestellten, geschlossenen Zustand befinden.
Jeder Anstieg des Förderstromes der Pumpe 26 wird eine sofortige Erhöhung des Druckabfalles über die Durchflußsteueröffnung 38 bewirken. Dies führt zu einer Betätigung des Umleitungsventilaufbaus 34 in Richtung eines vollständig geöffneten Zustandes, um die Rate zu erhöhen, mit der Fluid zum Vorratsbehälter 28 umgeleitet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird eine relativ geringe Energiemenge benötigt, um die Lenkhilfepumpe 26 anzutreiben.
Beim Drehen der lenkbaren Fahrzeugräder 14 und 16 bei Autobahngeschwindigkeiten bewirkt der Betätigungswiderstand des Lenkhilfemotors 20, daß sich der Fluiddruck sowohl im ersten Abschnitt 40 als auch im zweiten Abschnitt 42 der Hauptleitung 30 erhöht. Dies bewirkt, daß der Umleitungsventilaufbau 34 sich in Richtung eines geschlossenen Zustandes bewegt. Zusätzlich wird, falls ausreichend, die Erhöhung des Fluiddruckes im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 bewirken, daß sich der druckabhängige Pilotventilaufbau 60 öffnet. Wenn dies auftritt, wird der Fluiddruck vom Pilotventilaufbau 60 zur Druckkammer 48 im Umleitungsventilaufbau 34 übertragen, um das Umleitungsventilelement 50 in Richtung seiner geschlossenen Position zu beaufschlagen. Dies führt zu einer Erhöhung des Fluidstromes zum Lenkhilfemotor. Das Maß, um das sich das Umleitungsventilelement 50 in Richtung seines geschlossenen Zustandes bewegt, wird durch den Druckanstieg im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 bestimmt. In einer speziellen Ausführung führt die erhöhte, auf den Lenkhilfemotor beim Drehen der lenkbaren Fahrzeugräder 14 und 16 bei hohen Geschwindigkeiten aufgebrachte Last zu einem Anwachsen des Fluiddrucks im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 bis auf ungefähr 150 psi. Dieser Fluiddruck reicht aus, um eine Betätigung des druckabhängigen Pilotventilaufbaus 60 aus seinem geschlossenen Zustand einzuleiten.
Beim Parken oder beim Drehen der lenkbaren Fahrzeugräder 14 und 16 bei relativ geringen Geschwindigkeiten wird dem Drehen der lenkbaren Räder ein relativ großer Widerstand entgegengesetzt. Dies führt zu einem erheblichen Anwachsen des Fluiddruckes in den beiden Abschnitten 40 und 42 der Hauptleitung 30. Die Erhöhung des Fluiddruckes im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 bewirkt, daß der druckabhängige Pilotventilaufbau 60 in einen vollständig geöffneten Zustand gesetzt wird. Wenn dies auftritt, wird der Umleitungsventilaufbau 34 schnell in Richtung eines vollständig geschlossenen Zustandes betätigt. Dies führt dazu, daß ein größerer Teil der Förderleistung der Pumpe 26 zum Drehen der lenkbaren Fahrzeugräder 14 und 16 gegen den relativ hohen, beim Parken aufgebrachten Widerstand zur Verfügung steht.
Beim Parken des Fahrzeugs mit relativ geringen Geschwindigkeiten wird der Fluiddruck im ersten Abschnitt 40 der Hauptleitung 30 bis auf ungefähr 1000 psi anwachsen, abhängig von der den lenkbaren Fahrzeugrädern 14 und 16 entgegenwirkenden Last. Dieser Fluiddruck ist ausreichend, um den Pilotventilaufbau 60 in einer geöffneten Position zu halten. Man erkennt, daß die obigen speziellen Drücke für spezielle Lenkzustände ausschließlich zur Darstellung und nicht zur Begrenzung der Erfindung eingeführt wurden.
Es kann während des Betriebs des in Fig. 1 dargestellten Lenkhilfesystems 10 wünschenswert sein, die Pilotleitung 64 und die Steuerdruckleitung 46 zu entlasten, um das Auftreten eines übermäßigen Fluiddruckes in diesen Leitungen zu verhindern. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung der Erfindung wird dies durch einen Druckbegrenzungsventilaufbau 90 verhindert. Da die in Fig. 2 dargestellte Ausführung der Erfindung im allgemeinen gleich der in Fig. 1 dargestellten Ausführung der Erfindung ist, werden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei der Index "a" den Bauteilen der in Fig. 2 dargestellten Ausführung der Erfindung beigefügt wird, um Verwirrungen zu vermeiden.
Der Druckbegrenzungsventilaufbau 90 ist zwischen der Leitung 64a und dem Vorratsbehälter 28a vorgesehen. Der Druckbegrenzungsventilaufbau 90 enthält ein (schematisch dargestelltes) Ventilelement 92, das von einer Feder 94 in Richtung einer geschlossenen Position beaufschlagt wird. Das Ventilelement 92 ist in Richtung eines geöffneten Zustandes durch Fluiddruck beaufschlagt, der über eine Leitung 96 von der Pilotleitung 64a und von der Steuerdruckeinheit 46a geleitet wird. Wann immer der Fluiddruck in der Pilotleitung 64a oder der Steuerdruckleitung 46a einen vorbestimmten Fluiddruck überschreitet, wird das Begrenzungsventilelement 92 in Richtung seiner geöffneten Position bewegt, um die Leitungen 46a und 64a zum Vorratsbehälter zu entlasten.
Wenn der Druckbegrenzungsventilaufbau 90 betätigt wird, wird der Pilotdurchflußsteuerventilaufbau 60a wenigstens teilweise geöffnet sein. Zu diesem Zeitpunkt wird der Druckabfall über den Pilotdurchflußsteuerventilaufbau 60a ungefähr gleich dem Druckabfall über die Durchflußsteueröffnung 38a und die Sekundäröffnung 47a sein. Daher wird ein Gleichgewichtsdruckzustand in den Leitungen 46a und 64a vorliegen.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung der Erfindung gibt es einen getrennten Druckbegrenzungsventilaufbau 90 und einen Pilotdurchflußsteuerventilaufbau 60a. Durch Verbinden des Begrenzungsventilaufbaus 90 und des Pilotventilaufbaus 60 zu einer einzigen Struktur in der in Fig. 3 dargestellten Weise kann ein einfacher Zusammenbau und ein kompakter Aufbau gefördert werden. Da die in Fig. 3 dargestellte Ausführung der Erfindung im wesentlichen gleich zu den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungen der Erfindung ist, werden gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Bauteile verwendet, wobei der Index "b" den Bauteilen der in Fig. 3 dargestellten Ausführung der Erfindung zugeordnet ist, um Verwirrungen zu vermeiden.
Ein druckabhängiger Pilotventilaufbau 60b enthält einen kegeligen Stift 70b, der in Richtung seiner geschlossenen, in Fig. 3 dargestellten Position durch eine Vorspannfeder 102 beaufschlagt wird. Die Vorspannfeder 102 beaufschlagt auch ein Begrenzungsventilelement 92b eines Begrenzungsventilaufbaus 90b in Richtung seiner geschlossenen Position. Daher ist nur eine Vorspannfeder nötig, um sowohl den Pilotventilaufbau 60b als auch den Begrenzungsventilaufbau 90b in ihre geschlossenen Zustände zu beaufschlagen.
Der konische Nasenendabschnitt 74b des kegeligen Stiftes 70b weist eine größere Querschnittsfläche als der Endabschnitt des Begrenzungsventilelementes 92b auf, welcher dem Fluiddruck in der Leitung 46b ausgesetzt ist. Daher wird der kegelige Stift 70b im Pilotventilaufbau 60b zu seiner vollständig geöffneten Position bewegt, bevor das Begrenzungsventilelement 92b sich aus seiner in Fig. 3 dargestellten, geschlossenen Position bewegt. Nachdem jedenfalls der Pilotventilaufbau 60b in einen vollständig geöffneten Zustand bewegt ist und der Fluiddruck in den Leitungen 46b und 96b einen vorbestimmten Fluiddruck überschreitet, wird das Pilotventilelement 92b gegen die Wirkung der Vorspannfeder 102 aus seiner geschlossenen Position bewegt, um die Leitungen 46b und 64b über eine Leitung 104 zum Vorratsbehälter 28b zu lüften.
Eine spezielle, bevorzugte Ausführung des kombinierten Pilotventilaufbaus 60b mit Begrenzungsventil 90b der Fig. 3 ist in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Da die in den Figuren 4 und 5 dargestellte Ausführung der Erfindung im allgemeinen gleich zu den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungen der Erfindung ist, werden zur Bezeichnung gleicher Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei der Index "c" der Ausführung aus den Figuren 4 und 5 zugeordnet ist, um Verwirrungen zu vermeiden.
Wie in Fig. 4 dargestellt, werden ein druckabhängiger Pilotventilaufbau 60c und ein Druckbegrenzungsventilaufbau 90c in einem Ventilaufbau 110 vereint. Der Pilotventilaufbau 60c und der Druckbegrenzungsventilaufbau 90c sind in einem gemeinsamen Gehäuse 112 enthalten, welches wiederum in einem Gehäuse 114 (Fig. 5) einer Pumpe 26c enthalten ist. Die Pumpe 26c steht mit einem Lenkhilfemechanismus gleich dem Lenkhilfemechanismus 12b aus Fig. 3 über eine (nicht dargestellte) Hauptleitung in Verbindung, die der Hauptleitung 30b aus Fig. 3 entspricht.
Der druckabhängige Pilotventilaufbau 60c (Fig. 4) enthält einen zylindrischen Einlaßraum 120, der in der gleichen Weise wie der Pilotventilaufbau 60b aus Fig. 3 mit der Hauptleitung an einem stromaufwärts einer Durchflußsteueröffnung gelegenen Ort in einer Fluidverbindung steht. Der Pilotventilaufbau 60c aus Fig. 4 enthält ein axial bewegliches, zylindrisches Ventilelement 124, das eine in den Einlaßraum 120 geöffnete Aussparung 126 besitzt. Mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete und axial versetzte Öffnungen 130 sind im Pilotventilelement 124 ausgebildet. Das Pilotventilelement 124 wird in Richtung der in Fig. 4 dargestellten, geschlossenen Position durch eine Vorspannfeder 102c beaufschlagt.
Wenn sich das Pilotventilelement 124 in der geschlossenen Position aus Fig. 4 befindet, werden die Öffnungen 130 entweder durch einen ringförmigen Ventilsitz 134 versperrt oder sie sind nur der Einlaßkammer 120 ausgesetzt. Wenn aufgrund des Einleitens eines Lenkmanövers sich der vom ersten Abschnitt der Hauptleitung zur Einlaßkammer 120 geleitete Fluiddruck erhöht, bewirkt der Fluiddruck, daß sich das Pilotventilelement 124 (in Fig. 4) nach rechts gegen die Wirkung der Vorspannfeder 102c bewegt. Wenn dies passiert, werden die Öffnungen 130 im Pilotventilelement 124 einer Kammer 138 ausgesetzt. Die Kammer 138 steht mit der Pilotleitung, die der Pilotleitung 64b aus Fig. 3 entspricht, in einer Fluidverbindung über mehrere Durchgänge 142, die mit einer ringförmigen, sich um das Ventilgehäuse erstreckenden Kammer 144 verbunden sind, die mit der der Pilotleitung 64b entsprechenden Pilotleitung verbunden ist.
Der Begrenzungsventilaufbau 90c enthält einen Einlaß 150, der mit einer der Leitung 96b aus Fig. 3 entsprechenden Fluiddruckleitung in einer Fluidverbindung steht. Wenn der Fluiddruck, dem der Begrenzungsventilaufbau 90c ausgesetzt ist, einen vorbestimmten maximalen Druck überschreitet, bewegt sich das Begrenzungsventilelement 92c (in Fig. 4) nach links gegen die Wirkung der Vorspannfeder 102c, um den Einlaß 150 mit der Federkammer 154 zu verbinden. Mehrere Durchgänge 156 verbinden die Federkammer 154 in einer Fluidverbindung mit einer ringförmigen Kammer 158, die mit dem Vorratsbehälter verbunden ist. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführung der Erfindung steht die ringförmige Kammer 158 mit dem Vorratsbehälter und über einen in dem Pumpengehäuse 114 angebrachten Durchgang 162 mit dem Eingang der Pumpe 26c in einer Fluidverbindung.
In den dargestellten Ausführungen der Erfindung werden der von den Durchflußsteueröffnungen 38, 38a oder 38b geleitete Fluiddruck und der von dem Pilotventilaufbau 60, 60a oder 60b geleitete Fluiddruck beide zu einer einzigen Druckkammer 48, 48a oder 48b im Umleitungsventilaufbau 34, 34a oder 34b geleitet. Daher wird das Steuerfluiddrucksignal vom Pilotventilaufbau mit dem Steuerfluiddrucksignal von der Durchflußsteueröffnung kombiniert. Man erkennt, daß die Leitung 46, 46a oder 46b von der Durchflußsteueröffnung 38, 38a oder 38b mit einer Druckkammer und die Leitung 64, 64a oder 64b vom Pilotventilaufbau 60, 60a oder 60b mit einer zweiten Druckkammer verbunden sein könnten.
Aus dem Obigen ergibt sich, daß der Anmelder ein neues und verbessertes Lenkhilfesystem bereitgestellt hat, daß ein Fachmann an diesem einige Änderungen und Modifikationen ausführen kann und daß diese Änderungen und Modifikationen als durch den Bereich der beigefügten Patentansprüche abgedeckt angesehen werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Verwendung in einem Lenkhilfesystem (10, 10a, 10b), mit einem Lenkhilfemotor (20, 20a, 20b), der so betätigbar ist, daß er die lenkbaren Fahrzeugräder (14, 14a, 14b; 16, 16a, 16b) in Reaktion auf die Funktion eines Lenksteuerventils (18, 18a, 18b) dreht, wobei die Vorrichtung enthält:

eine Hauptleitung (30, 30a, 30b), die Fluid von einer Pumpe (26, 26a, 26b, 26c) zu dem Lenkhilfe-Steuerventil leitet;

ein Umleitungsventil (34, 34a, 34b), das das Fluid aus der Hauptleitung umleitet;

ein Steuermittel (56, 56a, 56b; 38, 38a, 38b), das das Umleitungsventil (34, 34a, 34b) in einen offenen Zustand mit einer Kraft beaufschlagt, die sich in Abhängigkeit von Veränderungen der Durchflußgeschwindigkeit in der Hauptleitung (30, 30a, 30b) ändert;

gekennzeichnet durch

ein Pilotventil (60, 60a, 60b, 60c), das, wenn es geöffnet ist, den Fluiddruck in der Hauptleitung (30, 30a, 30b) auf das Umleitungsventil (34, 34a, 34b) so übertragt, daß das Umleitungsventil in einen geschlossenen Zustand beaufschlagt wird, wobei das Pilotventil (60, 60a, 60b, 60c) sich in Reaktion auf den einen vorbestimmten Fluiddruck übersteigenden Fluiddruck in der Hauptleitung (30, 30a, 30b) öffnet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (56, 56a, 56b; 38, 38a, 38b) eine Durchströmöffnung (38, 38a, 38b), die in der Hauptleitung (30, 30a, 30b) angeordnet ist, und Mittel (56, 56a, 56b) umfaßt, die den Druckabfall in der Durchströmöffnung (38, 38a, 38b) auf das Umleitungsventil (34, 34a, 34b) übertragen, um das Umleitungsventil in den offenen Zustand zu beaufschlagen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (60, 60a, 60b, 60c) ein Ventilglied (70, 70a, 70b) mit einem Oberflächenbereich (74, 74a, 74b), der dem Fluiddruck in der Hauptleitung (30, 30a, 30b) ausgesetzt ist, und eine Feder (80, 80a, 102) aufweist, die das Ventilglied (70, 70a, 70b) gegen den Fluiddruck in der Hauptleitung (30, 30a, 30b) vorspannt.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (60, 60a, 60b, 60c) an einer Stelle zwischen der Durchströmöffnung (38, 38a, 38b) und der Pumpe (26, 26a, 26b, 26c) mit der Hauptleitung (30, 30a, 30b) strömungsmäßig verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (60b) ein Pilotventilglied (70b) und eine Feder (102) aufweist, die das Pilotventilglied (70b) in einen geschlossenen Zustand beaufschlagt, und die Vorrichtung ferner ein Druckbegrenzungsventil (90b) umfaßt, das den Fluiddruck abläßt, der das Umleitungsventil (34b) in den geschlossenen Zustand beaufschlagt, wenn der das Umleitungsventil (34b) in den geschlossenen Zustand beaufschlagende Fluiddruck einen vorbestimmten Fluiddruck übersteigt, wobei das Druckbegrenzungsventil (90b) ein Druckbegrenzungsventilglied (92b) umfaßt, das in einen geschlossenen Zustand durch die Feder (102) beaufschlagt wird.