DE964839C - Entlastungsvorrichtung fuer einen Pumpenkreislauf, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge mit hydraulischer Hilfskraftlenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlastungsvorrichtung für einen Pumpenkreislauf, bei dem die Pumpe Flüssigkeit aus einem Venturikanal zu einem Steuerventil mit inaktiver Mittelstellung für einen Hilfskraftmotor fördert, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit hydraulischer Hilfskraftlenkung.

Bei den bekannten Entlastungsvorrichtungen dieser Art verläuft der Entlastungskreislauf für die Pumpe ausschließlich durch das Steuerventil, wenn sich dieses in der Mittelstellung befindet. Das ergibt einen langen Flußweg und führt dadurch zu Erhitzungserscheinungen.

Man hat bereits vorgeschlagen, an der Pumpe ein zweites Entlastungsventil in Form eines Nebenschlußventils anzuordnen, welches die Pumpe zwar nahezu, aber nicht vollständig entlastet, wenn sich das Steuerventil in der Entlastungsstellung befindet, jedoch die Pumpe in der anderen Betriebsphase belastet. Solche zusätzlichen Entlastungs- ventile sind mit Regelfedern versehen, was einen abgestuften Durchfluß zur Folge "hat. Auch hierdurch treten Erhitzungserscheinungen auf.

Die Erfindung hat die Beseitigung dieser Mängel zur Aufgabe und ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem zwischen einer Pumpe und Förderleitung

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eingeschalteten Zylinder ein beweglicher, nicht unter Federdruck stehender Kolben vorgesehen ist und mit einem eine Nebenschlufileitung verschließenden bzw. öffnenden Ansatz und dem ihn durchsetzenden Venturikanal einen Differentialkolben bildet, dessen größere Fläche die Ausmündung von einem oder mehreren engen Durchlässen enthält, die zu der Einschnürung des Venturikanals führen, und so durch den in der Einschnürung des Venturikanals herrschenden Druck im Sinne einer Schließung der Nebenschiußleitung belastet wird, während die kleinere Kolbenflache unter dem Förderdruck der Pumpe steht, der im Sinne einer öffnung der Nebenschluß leitung wirkt, Das Entlastungsventil befindet sich in der Nähe der Pumpe, und es geht jeweils von seiner Entlastungs- direkt in die Belastungsstellung und umgekehrt über, so daß es den Durchfluß nicht drosselt, zumal keine Belastungsfeder vorhanden ist. Sobald das Steuerventil seine einen offenen Durchfluß gewährende Mittelstellung verläßt, verlangsamt sich auch die Durchflußgeschwindigkeit durch den Venturikanal des beschriebenen Kolbenventils. Dadurch und durch die Erhöhung des Staudruckes wird in der Einschnürung des Venturikanals ein höherer Druck erzeugt. Dieser Wechsel des in der Einschnürung herrschenden Druckes zwischen einem niedrigen und einem hohen Wert bewirkt, daß das Kolbenventil jeweils einen vollen Hub ausführt und so die nahe der Pumpe gelegene Entlastungsnebenschlußleitung öffnet bzw. schließt. Die Geschwindigkeit der Ventilbewegung regelt sich nach der Größe des seitlichen Durchlasses, welcher von der Einschnürung des Venturikanals zu der einen Stirnfläche des Differentialkolbens führt.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in Anwendung auf eine hydraulische Kraftwagenhilfskraftlenkung. Die Querwelk 1 trägt einen nicht gezeigten Arm, der durch ein übliches Gestänge mit den nicht gezeigten Achsschenkeln verbunden ist. Der doppeltwirkende Motor 2 mit einem Kolben 3 dient als Servomotor. Die Lenkwelle ist durch eine Welle 4 dargestellt, welche ein nicht gezeigtes Lenkrad trägt. Die Welle 4 erstreckt sich durch die Bohrung eines rohrförmigen Kolbenventils 5 und ist mit Bezug auf dieses frei drehbar, kann jedoch eine Axialbewegung des Ventils mit Hilfe von zwei Druckkugellagern 6 zwischen einem Flansch 7 am Ventil und einem Flansch 8 auf der Welle 4 bewirken. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, sind die Drucklager an beiden Enden des Ventils angeordnet. Federn 9 (von denen nur eine sichtbar ist) s.tützen sich zwischen Kolben 11 ab, die in in einem Ventilgehäuse 12 vorgesehenen Bohrungen geführt sind. Ein Ende jedes Kolbens liegt sowohl an einem Flansch 7 als auch· an- einer einen Teil des Gehäuses bildenden Schulter 13 an. Die Wirkung dieser Anordnung besteht darin, daß das Ventil 5 • immer in seine Mittelstellung gebracht wird, jedoch Längsbewegungen des Ventils gegen Feder-: wirkung in jeder Richtung gestattet. Die Federn 9 stehen unter einer bestimmten Vorspannung, weiche die Grenze der Kraft bestimmt, die von Hand aufzuwenden ist, und damit die Lenkbelastung, bei welcher der Servomotor 2 in Wirkung tritt. Der Durchlaß 14 ist vorgesehen, damit die Druckflüssigkeit auf die Enden der Kolben 11 wirksam werden und die Federn 9 unterstützen kann, was zur Folge hat, daß in den höheren Bereichen der hydraulischen Betätigung die auf das Ventil 5 wirkenden Zentrierkräfte zunehmen und den »Gefühls «-Bereich für den Kraftaufwand beim Lenken erweitern.

Die Welle 4 ist in Nadellagern 15 gelagert und in ihrer Achsrichtung gegen die Wirkung der Kolben 11 beweglich. Die Welle 4 ist mit einem Gewinde 16 von verhältnismäßig großer Steigung ausgebildet, um das eine Mutter 17 angeordnet ist. Die Mutter 17 wird durch nicht gezeigte Mittel gegen Drehung festgehalten und ist mit einer Zahnstange 18 ausgebildet. Gegenüber der Zahnstange 18 ist eine Zahnstange 19 angeordnet und . so geführt, daß sie sich in einem parallel zur Achse der Welle 4 verlaufenden Weg bewegen kann. Zwischen den beiden Zahnstangen und mit diesen im Eingriff befindlich ist ein Doppelzahnsegment 21 angeordnet, das so bemessen ist, daß die Mutter 17 ein geringfügig größeres Kraftverhältnis als der 9» Kolben 3 mit Bezug auf die Welle 1 hat.

Das Ventil 5 hat Endstege 22, die von einem schmalen Mittelsteg 23 durch Nuten 24 getrennt sind, wobei der zylindrische Sitz, in welchem das Ventil hin- und herbeweglich ist, drei Druckmittelkanalnuten aufweist, nämlich eine Einlaß nut 25, welche mit der Druckleitung 26 verbunden ist, und zwei Auslaßmuten 27, von denen jede mit der Auslaßleitung 28 verbunden ist, die zum Behälter 29 führt.

Zwischen der Einlaßnut 25 und jeder der Auslaßnuten 27 befinden sich Kanäle, die zu den Anschlußleitungen 30 des Servomotors führen. Eine Pumpe 31 saugt die Druckflüssigkeit (Öl) aus dem Behälter 29 an und fördert diese ununterbrochen in die Leitung 26.

Der vorangehend beschriebene Mechanismus ist an sich bekannt Da das allgemein mit 5 ,bezeichnete Ventil ein Ventil mit offener Mitte ist, ist eine Entlastungsvorrichtung für die Pumpe 31 theoretisch nicht notwendig. In der in der Zeichnung dargestellten Neuträlstellung ist der Pumpenkreislauf durch den Strömungsweg von der Einlaßnut 25 über die Nuten 214 zu den Auslaßnuten 27 entlastet Durch eine Bewegprtg des Ventils wird die Pumpe belastet, der Servotnotorkolben 3 aus seinem Gleichgewichtszustand; gebracht und eine Folgeservowirkung, die eine bemerkenswert feine Charakteristik ha.t, hervorgerufen. Bei Lenkhilf seinrichtungen ist die Verwendung einer geringen Druckmittelmenge bei größtmöglicher Geräuschlosigkeit erwünscht. Lange Rohrleitungen tragen im allgemeinen zur Geräuschbildung bei und verursachen Energieverluste, die eine Erwärmung nach sich ziehen können·, deren Folgen um so nachteiliger sind;, je geringer die Druckmittelmenge ist.

Es wurde daher vorgeschlagen, durch das durch ein Mittendiurchilaßventil von, der in der Zeichnung dargestellten Art bewirkte Belasten und Entlasten eine in örtlicher Nähe der Pumpe befindliche Entlastungsvorrichtung zu betätigen, welche eine teilweise Entlastung der Pumpe über einen viel kürzeren Weg ermöglicht. Durch die der Pumpe zugeordnete Entlastungsvorrichtung braucht die . Pumpe nicht völlig entlastet zu werden, da sonst ο die Entlastungswirkung des Mittendurchlaßventils überflüssig wäre.

Zweck der Erfindung ist die Verbesserung der örtlichen Entlastung in dreifacher Hinsicht:

1. Die Herabsetzung von Energieverlusten, die durch Wirbelbildung, plötzliche Geschwindigkeitsoder Richtungsänderungen und Stöße verursacht werden, auf ein Mindestmaß;

2. die in örtlicher Nähe der Pumpe gegebenenfalls wirksam werdende Entlastung so zu gestalten, daß, wenn die Entlastung wirksam wird, in örtlicher Nähe der Pumpe ihre Wirkung gleichmäßig und nicht stufenweise ist;

3. die Umschaltung zwischen dem Aus- und Einschaltzustand der in örtlicher Nähe der Pumpe befindlichen Entlastungsvorrichtung nur so weit zu verzögern, als es erforderlich ist, um Stoßwfirkungen innerhalb erträglicher Grenzen zu halten.

Eine Verzögerung hat eine Art Stufenwirkung in der Entlastungsströmung zur Folge. Um diese Ziele zu erreichen, werden Belastungsfedern vermieden und die Umschaltung zeitlich durch Strömung durch eine verengte öffnung gesteuert. Dies ergibt ein gleichmäßiges Umschalten und ermöglicht eine so genaue zeitliche Steuerung, daß eine Stufenwirkung praktisch vermieden wird, ohne daß dabei andererseits eine Stoßwirkung auftritt.

Zwischen dem Auslaß der Pumpe 31 und der

Druckleitung 26 ist das Gehäuse 32 der der Pumpe zugeordneten Entlastungsvorrichtung angeordnet.

Dieses Gehäuse ist mit einem Entlastungskanal 33 versehen, an den eine Abzweigung der Leitung 28 angeschlossen ist.

Das Gehäuse 32 umschließt einen verhältnismäßig großen Zylinder 34 mit zwei gleichachsigen kleineren zylindrischen Bohrungen 35 und 36 an seinen entgegengesetzten Enden. Die Pumpe fördert in das Ende der Bohrung 35, während die Leitung 26 an das Ende der Bohrung 36 angeschlossen ist.

Im Zylinder 34 ist ein Kolben 37 hin- und herbeweglich, der an seinen entgegengesetzten Enden Tauchkolbenansätze 38 und 39 aufweist, welche in den Bohrungen 35 und 36 arbeiten. Durch den Kolben 37 und seine beiden Ansätze 38 und 39 erstreckt sich in axialer Richtung ein Venturikanal. Mindestens ein verengter Kanal· 41 (von dem zwei gezeigt sind) führt von der Verengung des Vemturikanals in den links des Kolbens 37 befindlichen Raum des Zylinders 34. Der Zylinderraum rechts des Kolbens 37 ist vorzugsweise in die Außenluft entlüftet.

Es ist zweckmäßig, hierfür eine Entlüftungsleitung 42 vorzusehen, die in den Behälter 29 ober- halb des Flüssigkeitsspiegels mündet, da auf diese Weise durch die Leitung 42 infolge einer Undichtigkeit in den Zylinder gelangendes öl dem Kreislauf wieder zugeführt wird.

Wenn sich der Kolben 37 in der gezeigten linken Stellung befindet, gibt sein Ansatz 38 dien Entlastungskanal 33 frei, während in der rechten Stellung des Kolbens dieser Kanal durch den Ansatz 38 geschlossen ist.

Wenn sich die Pumpe in Betrieb befindet und das Ventil 5 iⁿ seiner Mittelstellung ist, bewegt sich der Kolben 37 in die gezeigte Stellung und entlastet die Pumpe teilweise, jedoch nicht vollständig über den Kanal 33. Dies ist teilweise durch die hohe Geschwindigkeit des Druckmittels im Venturikanal und die folglich geringe Druckhöhe in den Kanälen 41 bedingt. Wenn die Strömung durch die Leitung 26 einen Widerstand! durch eine Bewegung des Ventils 5 in die eine oder in die andere seiner Längsstellungen erfährt, wird durch den Rückdruck auf den Ventuirikanäl die Durchflußgeschwindigkeit durch diesen vermindert. Dies hat zur Folge, daß die Druckhöhe ansteigt und über die Kanäle 41 eine Bewegung des Kolbens 37 nach rechts und damit das Schließen des Kanals 33 bewirkt.

Die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Kolben 37 bewegt, wird durch den Querschnitt der Kanäle 41 geregelt. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, diesen Querschnitt so zu wählen, daß diese Bewegung so rasch als möglich, jedoch ohne Stoßwirkung vor sich geht, wobei das Wesentliche jedoch darin besteht, daß die Umschaltgeschwindigkeit geregelt werden kann.

Obwohl die dargestellte Anordnung eine sehr gedrängte Bauform hat und aus diesem Grunde bevorzugt ist, stellt sie nur eine der möglichen iod Anordnungen dar. Es ist beispielsweise nicht erforderlich, daß der Venturikanal durch den Kolben 37 geführt ist, jedoch wird hierdurch die Länge der Kanäle 41 verkürzt und eine symmetrische Bauform von geringem Gewicht erzielt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Entlastungsvorrichtung für einen Pumpenr kreislauf, bei dem die Pumpe Flüssigkeit über einen Venturikanal zu einem Steuerventil mit inaktiver Mittelstellung für einen Hilfskraftmotor fördert, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit hydraulischer Hilfskraftlenkung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zwischen Pumpe (31) und Förderleitung (26) eingeschalteten Zylinder (34) ein beweglicher, nicht unter * Fedlerdruck stehender Kolben (37) vorgesehen ist und mit einem eine Nebenschlußleitung (33) verschließenden bzw. öffnenden Ansatz (38) iao und dem ihn durchsetzenden Venturikanal einen Differentialkolben bildet, dessen größere Fläche die Ausmündung von einem oder mehreren engen Durchlässen (41) enthält, die zu der Einschnürung des Venturikanals führen, las und so durch den in der Einschnürung des

   Venturikanals herrschenden Druck im Sinne einer Schließung der Nebenschlußleitung (33) belastet wird, während die kleinere Kolbenfläche unter dem Förderdruck der Pumpe (31) steht, der im Sinne einer öffnung der Nebenschlußleitung wirkt.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 570202; USA.-Patentschriften Nr. 2,376 804, 2 603 065;

   Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsche Patentanmeldung G 13757II/63 c.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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