WO1991012985A1 - Hilfskraftlenkung, insbesondere für kraftfahrzeuge - Google Patents

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Wilfried De Maight
Walter Kogel
Dieter Elser
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Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/09—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by means for actuating valves

Definitions

  • the invention relates to an auxiliary power steering system, in particular for motor vehicles, with a servo motor, the two working spaces of which are connected to a control valve via working lines and can alternately be connected to a servo pump and a pressure medium container via the control valve, with a non-return valve and a parallel one in each of the two working lines Pressure relief valve are arranged such that the check valve opens in the direction of the work area and the pressure relief valve opens in the direction of the control valve.
  • Such an auxiliary power steering system is known from DE-C3 18 14 794.
  • a non-return valve and a pressure relief valve each form a preload valve.
  • the preload valves prevent vibrations and pendulum movements, which are excited by bumps or similar obstacles, with simple means that a certain, consistently high preload pressure is maintained in all pressure chambers of the servo motor. In certain applications, such as in commercial vehicle steering systems, a constantly maintained preload pressure is not desirable because this could slow down or delay the return of the axle.
  • the object of the invention is therefore to create an auxiliary power steering system in which the influence of a damping which is negative in terms of driving dynamics is reduced.
  • This object is achieved by the power steering system characterized in claims 1 and 2, respectively.
  • the damping effect can be defined so that the driver feels shock or vibrations only in a weakened form on the steering wheel. The impact of the impacts on the mechanical transmission parts is reduced.
  • the pressure relief valve can advantageously be arranged within the check valve. It is also possible to accommodate these two valves and the throttle in a common housing.
  • Figure 1 shows the first embodiment of the power steering system according to the invention in a schematic representation.
  • FIG. 2 shows a section from FIG. 1 with one and 3 valve combinations according to two further exemplary embodiments
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a valve combination of the exemplary embodiment according to FIG. 3;
  • FIG. 5 shows the cross section through the valve combination along the line V-V in Fig. 4.
  • Fig. 6 shows a longitudinal section as in Fig. 4, but in a constructive variant.
  • the power steering system according to the invention contains a servo motor 1, the working spaces 2 and 3 of which
  • Working lines 4 and 5 are connected to a control valve 6.
  • the control valve 6 can be adjusted via a steering handwheel (not shown) and controls the inlet from a servo pump 7 to the two working spaces 2 and 3 of the servo motor 1 and the return from the two working spaces 2 and 3 to a pressure medium container 8.
  • a check valve 10 which opens in the direction of the working space 2 or 3 of the servo motor 1 and prevents a return flow from this working space.
  • a pressure relief valve 12 that opens in the direction of the control valve 6.
  • the pressure limiting valve 12 limits the pressure in the working space 2 or 3 to a certain maximum value, for example 30 bar, and thereby prevents an excessive load on the mechanical steering parts.
  • FIG. 2 shows a valve combination in which the throttle 11 is omitted compared to the combination of FIG. 1. Instead of the simple one
  • Check valve 10 a check valve 13 is used, which is spring-loaded in the opening direction. It is thereby achieved that the check valve only closes when jerky movements of the piston 14 of the servo motor 1 cause higher oil ejection flows.
  • FIG. 3 shows a valve combination which corresponds to the combination from FIG. 2 but additionally contains the throttle 11.
  • This version is particularly suitable for steering systems in which the mechanical steering gear parts are heavily loaded from the steered vehicle wheels when driving over obstacles because the pressure builds up too slowly. Dynamic steering damping is avoided during normal steering movements.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a structural design of the valve combination according to FIG. 3.
  • a valve piston 16 of the check valve 13 against the force of a compression spring 17 in a housing 15 guided axially displaceable.
  • the valve piston 16 acts as a closing body of the check valve 13 with a valve seat 18 fixed to the housing.
  • the compression piston 17 pushes the valve piston 16 away from the valve seat 18.
  • lateral flats 20 and radial bores 21 are provided on the valve piston 16.
  • the pressure relief valve 12 is arranged inside the valve piston 16 of the check valve 13.
  • the pressure limiting valve 12 has a valve piston 22 which is held in contact with a valve seat 24 by a compression spring 23.
  • the valve seat 24 is formed on the valve piston 16 of the check valve 13.
  • the compression spring 23 is supported on a stop ring 25 which is connected to the valve piston 16.
  • Further radial bores 26 are arranged in the valve piston 16, via which an annular piston surface 27 of the valve piston 22 is pressurized from the working space 2 or 3. When the pressure relief valve .12 is open, the bores 26 enable a connection from the working space 2 or 3 to the control valve 6.
  • the throttle 11 is in the valve piston 16 of the
  • FIG. 6 shows a design variant of the valve combination shown in FIG. 4. Parts that correspond to each other are the same in both figures Provide reference numerals.
  • the two compression springs of the pressure relief valve 12 and the check valve 13 are combined in a single compression spring 30. The rest of the structure corresponds to the structure in FIG. 4.
  • the servo pump 7 delivers pressure medium via the working line 4 into the working space 2 of the servo motor 1.
  • the pressure medium opens the check valve 10 and also flows through the throttle 11 in the direction of the
  • the pressure medium ejected from the working space 3 flows through the throttle 11 of the working line 5 into the pressure medium container 8.
  • the pressure relief valve 12 opens at pressures which occur during sudden movements of the

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Abstract

Eine Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, enthält einen Servomotor (1), dessen beide Arbeitsräume (2, 3) über Arbeitsleitungen (4, 5) mit einem Steuerventil (6) verbunden sind. Die Arbeitsräume (2, 3) können wechselweise über das Steuerventil (6) mit einer Servopumpe (7) und einem Druckmittelbehälter (8) verbunden werden. In jeder der beiden Arbeitsleitungen (4, 5) sind parallel zueinander ein Rückschlagventil (10), eine Drossel (11) und ein Druckbegrenzungsventil (12) angeordnet. Dabei öffnet das Rückschlagventil (10) in Richtung auf den Arbeitsraum (2, 3). Das Druckbegrenzungsventil (12) öffnet in Richtung auf das Steuerventil (6).

Description

Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung, insbesondere für- Kraftfahrzeuge, mit einem Servomotor, dessen beide Arbeitsräume über Arbeitsleitungen mit einem Steuerventil verbunden und über das Steuerventil wechselweise mit einer Servopumpe und einem Druckmittelbehälter verbindbar sind, wobei in jeder der beiden Arbeitsleitungen parallel zueinander ein Rückschlagventil und ein Druckbegrenzungsventil derart angeordnet sind, daß das Rückschlagventil in Richtung auf den Arbeitsraum öffnet und das Druckbegrenzungsventil in Richtung auf das Steuerventil öffnet.
Eine derartige Hilfskraftlenkung ist bekannt aus der DE-C3 18 14 794. Je ein Rückschlagventil und ein Druckbegrenzungsventil bilden zusammen ein Vorspannungsventil. Durch die Vorspannungsventile werden Schwingungen und Pendelbewegungen, die durch Fahrbahnunebenheiten oder ähnliche Hindernisse angeregt werden, mit einfachen Mitteln dadurch verhindert, daß in allen Druckräumen des Servomotors ein bestimmter, gleichbleibend hoher Vorspannungsdruck aufrechterhalten wird. In bestimmten Anwendungsfällen, wie bei Nutzfahrzeug- Lenksystemen ist ein ständig aufrechterhaltener Vorspannungsdruck nicht erwünscht, weil dadurch die Rückstellung der Achse gebremst oder verzögert werden könnte.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Hilfskraftlenkung zu schaffen, bei der der Einfluß einer fahrdynamisch negativen Dämpfung verringert wird. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 bzw. 2 gekennzeichnete Hilfskraftlenkung gelöst. Durch den Einbau einer Drossel oder eines Rückschlagventils, das in Öffnungsrichtung federbelastet ist, wird ein nahezu ungedämpfter Rückfluß aus den beiden Arbeitsräumen des Servomotors bei -normalen Lenkbewegungen erreicht. Erst wenn stoßartige Bewegungen mit höheren ölausstoßströmen auftreten, tritt entweder die Wirkung der Drossel ein, oder das Rückschlagventil wird geschlossen. In beiden Fällen wird das Druckbegrenzungsventil bei einem bestimmten Druck öffnen. Durch die Dimensionierung des
Druckbegrenzungsventils kann die Dämpfwirkung so definiert werden, daß der Fahrer Stöße bzw. Schwingungen nur in abgeschwächter Form am Lenkhandrad spürt. Die Wirkung der Stöße auf die machanischen übertragungsteile wird verringert.
Mit einer Kombination der Drossel und des in öffnungsrich ung federbelasteten Rückschlagventiles können anwendungsspezifische Dämpfungscharakteristiken gezielt erreicht werden.
In vorteilhafter Weise kann das Druckbegrenzungsventil innerhalb des Rückschlagventiles angeordnet sein. Dabei ist es auch möglich, diese beiden Ventile und die Drossel in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen.
Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand dreier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung in schematischer Darstellung;
Fig. 2 je einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit einer und 3 Ventilkombination gemäß zwei weiteren Ausführungsbeispielen;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Ventilkombination des Ausführungsbeispieles nach Fig. 3;
Fig. 5 den Querschnitt durch die Ventilkombination nach der Linie V-V in Fig. 4;
Fig. 6 einen Längsschnitt wie in Fig. 4, jedoch in einer konstruktiven Variante.
Die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung enthält einen Servomotor 1, dessen Arbeitsräume 2 und 3 über
Arbeitsleitungen 4 bzw. 5 mit einem Steuerventil 6 in Verbindung stehen. Das Steuerventil 6 kann über ein nicht dargestelltes Lenkhandrad verstellt werden und steuert den Zulauf von einer Servopumpe 7 zu den beiden Arbeitsräumen 2 und 3 des Servomotors 1 und den Rücklauf von den beiden Arbeitsraumen 2 und 3 zu einem Druckmittelbehälter 8.
In jeder der beiden Arbeitsleitungen 4 und 5 sind folgende Bauteile parallel zueinander angeordnet: 1. Ein Rückschlagventil 10, das in Richtung auf den Arbeitsraum 2 bzw. 3 des Servomotors 1 öffnet und einen Rücklauf von diesem Arbeitsraum verhindert. Eine Drossel 11, die den Rücklauf von dem Arbeitsraum 2 bzw. 3 drosselt und dadurch Schwingungen dämpft. Durch die Auswahl des Strömungsquerschnittes der Drossel 11 wird die erforderliche Dämpfwirkung der Drossel eingestellt.
Ein Druckbegrenzungsventil 12, das in Richtung auf das Steuerventil 6 öffnet. Das Druckbegrenzungsventil 12 begrenzt den Druck in dem Arbeitsraum 2 bzw. 3 auf einen bestimmten Maximalwert, beispielsweise 30 bar, und verhindert dadurch eine übermäßige Belastung der mechanischen Lenkungsteile.
In Fig. 2 ist eine Ventilkombination dargestellt, bei der gegenüber der Kombination von Fig. 1 die Drossel 11 weggelassen ist. Anstelle des einfachen
Rückschlagventils 10 wird ein Rückschlagventil 13 verwendet, das in Öffnungsrichtung federbelastet ist. Dadurch wird erreicht, daß das Rückschlagventil erst dann schließt, wenn stoßartige Bewegungen des Kolbens 14 des Servomotors 1 höhere ölausstoßströme bewirken.
In Fig. 3 ist eine Ventilkombination dargestellt, die der Kombination aus Fig. 2 entspricht, jedoch zusätzlich die Drossel 11 enthält. Diese Ausführung ist insbesondere für Lenkanlagen geeignet, bei welchen von den gelenkten Fahrzeugrädern her beim Oberfahren von Hindernissen die mechanischen Lenkgetriebeteile stark belastet werden, weil der Druck zu langsam aufgebaut wird. Bei normalen Lenkbewegungen wird eine fahrdynamisch negative Dämpfung vermieden.
In Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch eine konstruktive Ausführung der Ventilkombination nach Fig. 3 dargestellt. Dabei ist in einem Gehäuse 15 ein Ventilkolben 16 des Rückschlagventils 13 gegen die Kraft einer Druckfeder 17 axial verschiebbar geführt. Der Ventilkolben 16 wirkt als Schließkörper des Rückschlagventils 13 mit einem gehäusefesten Ventilsitz 18 zusammen. Durch die Druckfeder 17 wird der Ventilkolben 16 von dem Ventilsitz 18 weggedrückt.
Um in geöffnetem Zustand des Rückschlagventils 13 eine ungehinderte Strömung des Druckmittels zu ermöglichen, sind an dem Ventilkolben 16 seitliche Abflachungen 20 und radiale Bohrungen 21 vorgesehen.
Im Inneren des Ventilkolbens 16 des Rückschlagventils 13 ist das Druckbegrenzungsventil 12 angeordnet. Das Druckbegrenzungsventil 12 weist einen Ventilkolben 22 auf, der durch eine Druckfeder 23 in Anlage an einem Ventilsitz 24 gehalten wird. Der Ventilsitz 24 ist an dem Ventilkolben 16 des Rückschlagventils 13 ausgebildet. Die Druckfeder 23 stützt sich an einem Anschlagring 25 ab, der mit dem Ventilkolben 16 verbunden ist. In dem Ventilkolben 16 sind weitere radiale Bohrungen 26 angeordnet, über die eine Ringkolbenfläche 27 des Ventilkolbens 22 mit Druck aus dem Arbeitsraum 2 bzw. 3 beaufschlagt wird. Bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil .12 ermöglichen die Bohrungen 26 eine Verbindung von dem Arbeitsraum 2 bzw. 3 zu dem Steuerventil 6.
Die Drossel 11 ist in dem Ventilkolben 16 des
Rückschlagventils 13 als Bohrung 28 ausgebildet.
Wird die Druckfeder 17 des Rückschlagventils 13 weggelassen, so erhält man die Ventilkombination, die in Fig. 1 schematisch dargestellt ist.
Fig. 6 zeigt eine Konstruktionsvariante der in Fig. 4 dargestellten Ventilkombination. Teile, die einander entsprechen, sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser Ausführung sind die beiden Druckfedern des Druckbegrenzungsventils 12 und des Rückschlagventils 13 in einer einzigen Druckfeder 30 zusammengefaßt. Der übrige Aufbau entspricht dem Aufbau in Fig. 4.
Durch diese Variante kann die Anzahl der Bauteile verringert werden. Die Abstimmung der Öffnungsdrücke muß jedoch allein durch die Größen der wirksamen Kolbenflächen
10 erfolgen, während bei der Ausführung nach Fig. 4 auch die beiden Druckfedern 17 und 23 zur Abstimmung herangezogen werden können.
Im folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung beschrieben:
Verstellt man das Steuerventil 6 in Fig. 1 nach rechts, so fördert die Servopumpe 7 über die Arbeitsleitung 4 Druckmittel in den Arbeitsraum 2 des Servomotors 1. Dabei öffnet das Druckmittel das Rückschlagventil 10 und strömt ° außerdem durch die Drossel 11 in Richtung auf den
Arbeitsraum 2. Das aus dem Arbeitsraum 3 ausgestoßene Druckmittel strömt über die Drossel 11 der Arbeitsleitung 5 in den Druckmittelbehälter 8. Das Druckbegrenzungsventil 12 öffnet bei Drücken, die bei stoßartigen Bewegungen des
2^ Kolbens 14 auftreten und über einem vorbestimmten Maximaldruck liegen.
Bei den Ausführungen nach Fig. 2 und 3 strömt das aus dem Arbeitsraum 3 abfließende Druckmittel nahezu
^υ ungehindert über das durch die Druckfeder 17 offen gehaltene Rückschlagventil 13 zum Druckmittelbehälter 8. Erst bei einem größeren Ölstrom. von beispielsweise 10 bis 15 1/min, der bei stoßartigen Bewegungen auftreten kann, schließt das Rückschlagventil 13. Die Dämpfung wird
3 aktiviert. Auch hier öffnet das Druckbegrenzungsventil 12 erst bei den entsprechenden höheren eingestellten Drücken. Bezugszeichen
1 Servomotor
2 Arbeitsraum
3 Arbeitsraum
4 Arbeitsleitung
5 Arbeitsleitung
6 Steuerventil
7 Servopumpe
8 Druckmittelbehälter
9 -
10 Rückschlagventil
11 Drossel
12 Druckbegrenzungsventil
13 Rückschlagventil
14 Kolben
15 Gehäuse
16 Ventilkolben
17 Druckfeder
18 Ventilsitz
19 -
20 Abflaσhung
21 Bohrung
22 Ventilkolben
23 Druckfeder
24 Ventilsitz
25 Anschlagring
26 Bohrung
27 Ringkolbenfläche
28 Bohrung
29 -
30 Druckfeder

Claims

A n s p r ü c h e
1. Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Servomotor (1), dessen beide Arbeitsräume (2, 3) über Arbeitsleitungen (4, 5) mit einem Steuerventil (6) verbunden und über das Steuerventil (6) mit einer Servopumpe (7) und einem Druckmittelbehälter (8) wechselweise verbindbar sind, wobei in jeder der beiden Arbeitsleitungen (4, 5) parallel zueinander ein
Rückschlagventil (10) und ein Druckbegrenzungsventil (12) derart angeordnet sind, daß das Rückschlagventil (10) in Richtung auf den Arbeitsraum (2, 3) öffnet und das Druckbegrenzungsventil (12) in Richtung auf das Steuerventil (6) öffnet, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß parallel zu dem Rückschlagventil (10) und dem Druckbegrenzungsventil (12) eine Drossel (11) angeordnet ist.
2. Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff von
Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Rückschlagventil (13) in Öffnungsrichtung federbelastet ist.
3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das
Rückschlagventil (13) in Öffnungsrichtung federbelastet ist.
4. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Druckbegrenzungsventil (12) innerhalb des Rückschlagventils (10, 13) angeordnet ist.
5. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das
Rückschlagventil (10, 13), das Druckbegrenzungsventil (12) und die Drossel (11) in einem gemeinsamen Gehäuse (15) angeordnet sind.
6. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Rückschlagventil (13) und das Druckbegrenzungsventil (12) in einem gemeinsamen Gehäuse (15) angeordnet sind.
7. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die
Ventilkolben (16, 22) des Druckbegrenzungsventils (12) und des Rückschlagventils (13) durch eine gemeinsame Druckfeder (30) belastet sind.
PCT/EP1991/000367 1990-02-28 1991-02-28 Hilfskraftlenkung, insbesondere für kraftfahrzeuge WO1991012985A1 (de)

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