DE4012935A1

DE4012935A1 - Twin-circuit power-assisted steering gear - has pressure-relief valve opening to cut in emergency circuit also

Info

Publication number: DE4012935A1
Application number: DE19904012935
Authority: DE
Inventors: Dieter Elser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1989-04-29
Filing date: 1990-04-24
Publication date: 1990-10-31

Abstract

The power-assisted automotive steering gear has two separate controlled hydraulic circuits, the first supplied by an engine-driven pump connected to a servo-motor secured tothe steering gearbox. The second, for emergency use, is supplied by an axle-driven pump, connected to a servo-motor acting directly on the steering rods. An intermediate pipe with changeover valve connects the two circuits. A pressure-relief valve (16) opening towards the second circuit forms the changeover valve in the pipe (15). This opens under high pressure in the first circuit (4), bringing the servo-motor (11) in the second circuit (6) into use in addition. ADVANTAGE - Simplicity and reliable operation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to power steering according to the Preamble of claim 1.

Eine solche Hilfskraftlenkung mit zwei voneinander unabhängigen Lenkkreisen ist z.B. aus der DE-OS 36 19 330 bekannt. Eine motorgetriebene Pumpe versorgt einen ersten Lenkkreis mit einem in ein Lenkgetriebe integrierten Servomotor mit Drucköl und eine achsgetriebene Pumpe speist einen zweiten Lenkkreis mit einem separaten, an das Lenkgestänge angeschlossenen Servomotor. Beide Lenkkreise verfügen über ein Lenkventil, wobei das Lenkventil des zweiten Lenkkreises dem Lenkventil des ersten Lenkkreises nachgeführt ist. Damit man möglichst kleine Servomotoren erhält, die im Vorderwagen leichter unterzubringen sind, kann bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten (v < 5 km/h) der Servomotor des zweiten Lenkkreises dem ersten Lenkkreis zugeschaltet werden. Der sonst nur im Notlenkfalle aktivierte separate Servomotor läßt sich daher auch zum Einparken, wenn höhere Lenkkräfte erforderlich sind, zuschalten. Zur Kraftunterstützung bei langsamer Fahrt stehen somit die Arbeitsvolumina beider Servomotoren zur Verfügung, und man kann den integrierten Servomotor (Blocklenkung) des ersten Lenkkreises auf die halbe Lenkleistung auslegen, wodurch dieser kleinere Abmessungen erhält. Die vorgeschriebenen Eigenschaften erreicht man dadurch, daß die Druckleitungen der beiden Lenkkreise über eine Zwischenleitung miteinander verbunden sind und in die Zwischenleitung ein Umschaltventil eingebaut ist. Außerdem enthält die Druckleitung der achsgetriebenen Pumpe zum Erzeugen eines fahrgeschwindigkeitsabhängigen Signals einen Durchflußanzeiger, der bei einer Fördermenge, die einer Fahrgeschwindigkeit von z.B. v < 5 km/h entspricht, einen elektrischen Schalter schließt. Dieser Schalter schließt wiederum einen Stromkreis des als Magnetventil ausgeführten Umschaltventils. Als Folge davon öffnet das Umschaltventil, so daß der Förderstrom der motorgetriebenen Pumpe über die Zwischenleitung auch dem zweiten Lenkkreis zufließen kann. Abgesehen davon, daß eine solche elektrische Schaltung verhältnismäßig teuer ist, kann diese auch die Ursache für Betriebsstörungen sein.Such power steering with two independent steering circuits is known for example from DE-OS 36 19 330. A motor-driven pump supplies a first steering circuit with a servo motor integrated in a steering gear with pressure oil, and an axle-driven pump feeds a second steering circuit with a separate servo motor connected to the steering linkage. Both steering circuits have a steering valve, the steering valve of the second steering circuit tracking the steering valve of the first steering circuit. In order to obtain the smallest possible servo motors that are easier to accommodate in the front section, the servo motor of the second steering circuit can be connected to the first steering circuit at low driving speeds ( v <5 km / h). The separate servo motor, which is otherwise only activated in an emergency steering situation, can therefore also be activated for parking when higher steering forces are required. The working volumes of both servomotors are therefore available for power support when driving slowly, and the integrated servo motor (block steering) of the first steering circuit can be designed for half the steering power, which gives it smaller dimensions. The prescribed properties are achieved in that the pressure lines of the two steering circuits are connected to one another via an intermediate line and a changeover valve is installed in the intermediate line. In addition, the pressure line of the axle-driven pump for generating a vehicle speed-dependent signal contains a flow indicator which closes an electrical switch when the delivery rate corresponds to a vehicle speed of, for example, v <5 km / h. This switch in turn closes a circuit of the changeover valve designed as a solenoid valve. As a result, the changeover valve opens so that the flow of the motor-driven pump can also flow to the second steering circuit via the intermediate line. Apart from the fact that such an electrical circuit is relatively expensive, it can also be the cause of malfunctions.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für die Zuschaltung des zweiten Lenkkreises eine Schaltanordnung zu finden, die eine hohe Betriebssicherheit bei geringen Herstellungskosten aufweist.The invention is therefore based on the object for the connection of the second steering circuit one Switching arrangement to find the high operational reliability at low manufacturing costs.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 3 gelöst.This object is achieved by the features of claims 1 to 3 solved.

Dadurch, daß in die Zwischenleitung ein in Richtung zum zweiten Lenkkreis öffnendes und auf einen bestimmten Öffnungsdruck eingestelltes Druckbegrenzungsventil eingebaut ist, läßt sich die Druckenergie, die über den eingestellten Wert hinausgeht, im zweiten Lenkkreis verwenden. Dieser erhöhte Druck stellt sich beim Lenken im Stand oder beim Einparken ein, wenn die achsgetriebene Pumpe keinen Förderstrom erzeugt.The fact that in the intermediate line one in the direction to the second steering circle opening and to a certain one Opening pressure set pressure relief valve is installed, the pressure energy, which over the set value goes out in the second steering circle use. This increased pressure arises when steering in Stand or when parking when the axle drive Pump generated no flow.

Dem Druckbegrenzungsventil ist vorteilhaft ein in Richtung zum zweiten Lenkkreis öffnendes Rückschlagventil nachgeordnet, welches bei einer Undichtigkeit des Druckbegrenzungsventils, z.B. durch einen eingeklemmten Span, zur Sicherheitserhöhung beiträgt. Die Unabhängigkeit des zweiten Lenkkreises vom ersten Lenkkreis bleibt im normalen Fahrbereich, wenn man nur mit dem ersten Lenkkreis lenkt, erhalten. The pressure relief valve is advantageously an in Check valve opening towards the second steering circuit subordinate, which in the event of a leak in the Pressure relief valve, e.g. by a pinched Span, contributes to increased security. Independence of the second steering circle from the first steering circle remains in normal driving range if you only use the first steering circle directs, received.

Weiterhin kann aus Sicherheitsgründen in die Zwischenleitung noch ein in Richtung zum ersten Lenkkreis wirksamer Leckage-Durchflußanzeiger eingebaut sein.Furthermore, for security reasons Intermediate line in the direction of the first steering circle effective leakage flow indicator must be installed.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.However, the invention is not based on the Characteristic combinations of the claims limited. For the Specialists arise more sensible Possible combinations of claims and individual Claim characteristics from the task.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt ein Leitungsschema der erfindungsgemäßen Zweikreislenkanlage.An embodiment of the invention is as follows explained in more detail with reference to the drawing. This shows a Wiring diagram of the dual-circuit steering system according to the invention.

Ein Lenkhandrad 1 ist über eine Lenkspindel 2 mit einer ersten Steuereinrichtung 3 eines ersten Lenkkreises 4 und einer zweiten Steuereinrichtung 5 eines zweiten Lenkkreises 6 verbunden. Die beiden Steuereinrichtungen können mit einem sogenannten Drehkolben- und einem Drehschieberventil ausgeführt sein, vorzugsweise kommen jedoch zwei in Drehrichtung miteinander gekoppelte Drehschieberventile, wie sie z.B. in der DE-PS 29 18 975 beschrieben sind, zum Einsatz. Die Steuereinrichtung 3 des ersten Lenkkreises 4 steuert den Druckaufbau in einem mit einem Lenkgetriebe vereinigten Servomotor 7, auch Blocklenkgetriebe genannt. Eine an einen Tank 8 angeschlossene und von einem Fahrzeugmotor M angetriebene Pumpe 10 versorgt den ersten Lenkkreis 4 mit Drucköl. Die zweite Steuereinrichtung 5 des zweiten Lenkkreises 6 steuert den Druckaufbau in einem an das Lenkgestänge angeschlossenen separaten Servomotor 11. Die Ölversorgung dieses zweiten Lenkkreises 6 erfolgt durch eine an einen Tank 12 angeschlossene achsgetriebene Pumpe 13, deren Antrieb sinnbildlich durch ein Rad R angedeutet ist. Durch eine Zwischenwand mit Überlauf 9 stellt man sicher, daß der Ölstand unter normalen Bedingungen in beiden Tanks 8, 12 gleich ist. Die Steuereinrichtung 5 des zweiten Lenkkreises 6 ist der Steuereinrichtung 3 in bekannter Weise nachgeführt. Bei einer Drehbewegung am Lenkhandrad 1 spricht daher immer zuerst die Steuereinrichtung 3 an, womit der erste Lenkkreis 4 arbeitet. Erst bei Auftreten eines erhöhten Lenkwiderstandes, z.B. bei Geländefahrt oder bei einem Ausfall des Lenkkreises 4, z.B. durch einen Leitungsbruch, spricht auch die Steuereinrichtung 5 des zweiten Lenkkreises 6 an. Zwischen einer Druckleitung 14 des ersten Lenkkreises 4 und einer weiteren Druckleitung 19 des zweiten Lenkkreises 6 liegt eine Zwischenleitung 15.A steering handwheel 1 is connected via a steering spindle 2 to a first control device 3 of a first steering circuit 4 and a second control device 5 of a second steering circuit 6 . The two control devices can be designed with a so-called rotary piston valve and a rotary slide valve, but preferably two rotary slide valves coupled to one another in the direction of rotation, as described, for example, in DE-PS 29 18 975, are used. The control device 3 of the first steering circuit 4 controls the pressure build-up in a servo motor 7 , also called block steering gear, combined with a steering gear. A pump 10 connected to a tank 8 and driven by a vehicle engine M supplies the first steering circuit 4 with pressure oil. The second control device 5 of the second steering circuit 6 controls the pressure build-up in a separate servo motor 11 connected to the steering linkage. The oil supply to this second steering circuit 6 is provided by an axle-driven pump 13 connected to a tank 12 , the drive of which is symbolically indicated by a wheel R. An intermediate wall with an overflow 9 ensures that the oil level in both tanks 8 , 12 is the same under normal conditions. The control device 5 of the second steering circuit 6 tracks the control device 3 in a known manner. During a rotational movement at the steering wheel 1, therefore, always first, controller 3 is responsive to, whereby the first steering circuit 4 operates. The control device 5 of the second steering circuit 6 only responds when an increased steering resistance occurs, for example when driving off-road or in the event of a failure of the steering circuit 4 , for example due to a line break. An intermediate line 15 lies between a pressure line 14 of the first steering circuit 4 and a further pressure line 19 of the second steering circuit 6 .

Nach der Erfindung enthält die Zwischenleitung 15 als Umschaltventil ein Druckbegrenzungsventil (DBV) 16. Eine Feder 17 des DBV 16 bestimmt den Ansprechdruck. Da das DBV 16 nur in Richtung zum zweiten Lenkkreis 6 öffnen kann, besteht in der umgekehrten Richtung, also vom Lenkkreis 6 zum Lenkkreis 4, keine Verbindung. Betreibt man die Lenkung mit einem Druck von p _max = 150 bar im ersten Lenkkreis, dann wählt man die Lenkungsgröße so, daß man mit ca. 90 bar die engste Kurve fahren kann. Der Differenzdruck von 150-90 = 60 bar ist jedoch nicht in der Lage, den erhöhten Druckbedarf zwischen Kurvenfahrt und Lenken im Stand abzudecken. Da Lenken im Stand oder bei sehr langsamer Fahrt jedoch einen sicheren Fahrzustand bedeutet, läßt sich in diesem Betriebsbereich auf die Zweikreisigkeit verzichten. Stellt man das DBV 16 auf einen Abregeldruck von 100 bar zwischen dem ersten Lenkkreis 4 und dem zweiten Lenkkreis 6 ein, so läßt sich die Druckenergie zwischen 100 und 150 bar im zweiten Lenkkreis 6 verwenden. Dieses Zuschalten des zweiten Lenkkreises ist zum einen deshalb möglich, weil die achsgetriebene Pumpe 13 im Stand keinen Förderstrom liefert und die Pumpe 13 zum anderen in der Ausführung als Radialkolbenpumpe kein Öl in den Tank 12 zurückströmen läßt. Eine Zuschaltung des Lenkkreises 6 erfolgt immer in einem Geschwindigkeitsbereich zwischen 2 bis 4 km/h, da unterhalb dieser Geschwindigkeit der erhöhte Druckbedarf besteht.According to the invention, the intermediate line 15 contains a pressure relief valve (DBV) 16 as a changeover valve. A spring 17 of the DBV 16 determines the response pressure. Since the DBV 16 can only open in the direction of the second steering circuit 6 , there is no connection in the opposite direction, that is to say from the steering circuit 6 to the steering circuit 4 . If you operate the steering with a pressure of p _max = 150 bar in the first steering circuit, then you choose the steering size so that you can make the tightest curve with approx. 90 bar. The differential pressure of 150-90 = 60 bar is however not able to cover the increased pressure requirement between cornering and steering when stationary. However, since steering in a stationary state or when driving very slowly means a safe driving condition, the dual-circuit system can be dispensed with in this operating range. If the DBV 16 is set to a cut-off pressure of 100 bar between the first steering circuit 4 and the second steering circuit 6 , the pressure energy between 100 and 150 bar can be used in the second steering circuit 6 . This connection of the second steering circuit is possible on the one hand because the axle-driven pump 13 does not deliver any flow when stationary and, on the other hand, the pump 13, as a radial piston pump, does not allow oil to flow back into the tank 12 . The steering circuit 6 is always activated in a speed range between 2 and 4 km / h, since below this speed there is an increased pressure requirement.

Aus Sicherheitsgründen ist es zweckmäßig, dem DBV 16 ein Rückschlagventil 18 nachzuordnen. Darüber hinaus läßt sich ein Durchflußanzeiger 20 mit einer Anzeigeleuchte 21 zum Messen eines eventuellen Leckstromes zwischen den Lenkkreisen 6 und 4 in die Zwischenleitung 15 einbauen. Der Durchflußanzeiger 20 sitzt in diesem Falle zwischen dem DBV 16 und der Druckleitung 14.For safety reasons, it is advisable to arrange a check valve 18 after the DBV 16 . In addition, a flow indicator 20 with an indicator light 21 for measuring a possible leakage current between the steering circuits 6 and 4 can be installed in the intermediate line 15 . In this case, the flow indicator 20 is located between the DBV 16 and the pressure line 14 .

Neben seiner Zuschaltfunktion bei einer höheren Lenklast hat der zweite Lenkkreis 6 noch seine weitere Funktion als Notlenkkreis. Fällt z.B. der erste Lenkkreis 4 (Hauptlenkkreis) infolge eines Defekts der Pumpe 10 oder eines Leitungsbruchs aus, so läßt sich das in Fahrt befindliche Fahrzeug bei erhöhter Lenkkraft noch sicher aus dem Verkehr ziehen. Umgekehrt bleibt bei einem Ausfall des zweiten Lenkkreises 6 der erste Lenkkreis 4 bei Geschwindigkeiten oberhalb von 4 km/h voll funktionsfähig.In addition to its connection function with a higher steering load, the second steering circuit 6 also has its further function as an emergency steering circuit. If, for example, the first steering circuit 4 (main steering circuit) fails as a result of a defect in the pump 10 or a line break, the vehicle in motion can still be safely removed from the traffic with increased steering force. Conversely, if the second steering circuit 6 fails, the first steering circuit 4 remains fully functional at speeds above 4 km / h.

Bezugszeichen:Reference number:

1 Lenkhandrad
2 Lenkspindel
3 erste Steuereinrichtung
4 erster Lenkkreis
5 zweite Steuereinrichtung
6 zweiter Lenkkreis
7 Servomotor
8 Tank
9 Überlauf
10 motorgetriebene Pumpe
11 separater Servomotor
12 Tank
13 achsgetriebene Pumpe
14 Druckleitung
15 Zwischenleitung
16 Druckbegrenzungsventil
17 Feder
18 Rückschlagventil
19 Druckleitung
20 Durchflußanzeiger
21 Anzeigeleuchte 1 steering wheel
2 steering spindle
3 first control device
4 first steering circuit
5 second control device
6 second steering circuit
7 servo motor
8 tank
9 overflow
10 motor driven pump
11 separate servo motor
12 tank
13 axis-driven pump
14 pressure line
15 intermediate line
16 pressure relief valve
17 spring
18 check valve
19 pressure line
20 flow indicators
21 indicator light

Claims

1. Power steering for motor vehicles with the following features:

- There are two hydraulically separate steering circuits with associated control devices;
- The first steering circuit effective in the driving range is supplied by a motor-dependent pump which can be connected to a servo motor combined with the steering gear;
- The second steering circuit effective in the emergency steering area is supplied by an axle-dependent pump which can be connected to a servo motor which acts directly on the steering linkage;
- An intermediate line containing a switching valve connects the first steering circuit with the second steering circuit;

characterized in that the intermediate line ( 15 ) contains, as a changeover valve, a pressure relief valve ( 16 ) opening in the direction of the second steering circuit, which opens at higher pressure forces in the first steering circuit ( 4 ), whereby the servo motor ( 11 ) of the second steering circuit ( 6 ) for the Steering work is involved.

2. Power steering system according to claim 1, characterized in that the pressure relief valve ( 16 ) in the direction of the second steering circuit ( 6 ) opening check valve ( 18 ) is arranged downstream.

3. Power steering system according to claim 1, characterized in that in the intermediate line ( 15 ) in the direction of the first steering circuit ( 4 ) effective leakage flow indicator ( 20 ) is installed.