WO2009043560A1 - Fahrzeuglenksystem - Google Patents

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WO2009043560A1
WO2009043560A1 PCT/EP2008/008237 EP2008008237W WO2009043560A1 WO 2009043560 A1 WO2009043560 A1 WO 2009043560A1 EP 2008008237 W EP2008008237 W EP 2008008237W WO 2009043560 A1 WO2009043560 A1 WO 2009043560A1
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WO
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valve
filling
steering system
vehicle steering
hydraulic circuit
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/008237
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English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Schuler
Original Assignee
Trw Automotive Gmbh
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Publication date
Application filed by Trw Automotive Gmbh filed Critical Trw Automotive Gmbh
Publication of WO2009043560A1 publication Critical patent/WO2009043560A1/de

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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
    • B62D5/065—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 specially adapted means for varying pressurised fluid supply based on need, e.g. on-demand, variable assist
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • 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
    • B62D5/062—Details, component parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20507—Type of prime mover
    • F15B2211/20515—Electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20561—Type of pump reversible
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members

Definitions

  • the invention relates to an electro-hydraulic vehicle steering system having a hydraulic circuit comprising a pump, a cylinder / piston unit and a safety valve, wherein the pump can selectively apply a hydraulic pressure to a first working chamber or a second working chamber of the cylinder / piston unit, and wherein the safety valve shorts the two working chambers in a first valve position.
  • Another object of the invention is to provide an electro-hydraulic vehicle steering system which can be easily vented and filled. To solve these problems, an inventive
  • the hydraulic circuit is a closed, biased hydraulic circuit, with a pressure accumulator, which communicates with both working chambers in the first valve position of the safety valve. Due to the bias of the pressure accumulator cavitation phenomena in the hydraulic circuit are prevented or at least reduced, whereby the unwanted play between the working cylinder and the pump is eliminated.
  • the arrangement and circuit of the safety valve also allows in the first valve position a simple filling and venting of the preloaded hydraulic circuit. Preferably, in this first valve position of the safety valve both a fluid flow from the accumulator to the working chambers and a fluid flow from the working chambers to the pressure accumulator possible. As a result, the advantageous method of vacuum filling of the hydraulic circuit is applicable.
  • the safety valve is an electromagnetically actuated directional control valve, wherein the first valve position corresponds to a non-energized basic position of the safety valve.
  • the safety valve thus fulfills the function of known fail-safe valves and, on the other hand, facilitates the filling and venting of the hydraulic circuit.
  • the safety valve is a 3/2-way valve which connects all the valve connections with one another in the first valve position and blocks all valve connections in a second valve position.
  • the safety valve is a 4/2-way valve, which connects all the valve connections in the first valve position and blocks all valve connections in a second valve position.
  • one of the valve ports is connected via a lower pressure accumulator port and another valve port via an upper pressure accumulator port to the pressure accumulator. Any existing gas bubbles in the hydraulic circuit therefore advantageously accumulate in the upper region of the pressure accumulator with suitable positioning of the safety valve and the pressure accumulator.
  • the hydraulic circuit preferably has exactly one pressure accumulator. Because of this
  • the hydraulic circuit can have a filling connection, in particular exactly one filling connection, via which a simple venting and filling of the hydraulic circuit is possible.
  • the filling connection preferably comprises a filling nozzle with integrated
  • the filling nozzle and the pressure accumulator are connected substantially at the same point to the hydraulic circuit.
  • the vehicle steering system preferably comprises a closure cap, which seals the filling nozzle tightly. This sealing cap prevents on the one hand the ingress of dirt and on the other hand prevents leakage at the filling connection. It is thus also an inexpensive alternative to a life-time completely sealed check valve in the filling port.
  • the production of such a cap compared to the production of a conventional tank cap is much easier, since no pressure equalization to the environment is necessary, as in a tank under ambient pressure would be required.
  • the closure cap directly adjoins the check valve.
  • Valve leakage remains the maximum pressure drop in the hydraulic circuit thus low.
  • the vehicle steering system comprises a filling attachment for venting and / or filling the hydraulic circuit, wherein the filling attachment has a suction connection (for air) and a pressure connection (for oil) and otherwise tightly seals the filling connection.
  • a filling attachment for venting and / or filling the hydraulic circuit, wherein the filling attachment has a suction connection (for air) and a pressure connection (for oil) and otherwise tightly seals the filling connection.
  • FIG. 1 is a schematic circuit diagram of a vehicle steering system according to the invention according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows the schematic circuit diagram of a vehicle steering system according to the invention according to a second embodiment
  • FIG. 3 shows a detail of the filling connection of Figure 1, wherein a
  • Figure 4 shows a detail of the filling connection of Figure 1, wherein a closure cap is provided.
  • FIG. 1 diagrammatically shows a hydraulic circuit diagram for a vehicle steering system 6.
  • the circuit diagram shows concretely a closed hydraulic circuit 8 for an electro-hydraulic vehicle steering system 6.
  • the electro-hydraulic steering system 6 has a steering wheel 10, which is coupled in a known manner via a steering gear 12 with a rack 14, which in turn cooperates with steerable wheels of a motor vehicle (not shown).
  • a steering torque and / or steering angle sensor 16 is provided, which passes on its sensor data to an electronic control unit 18 of a motor-pump unit 20.
  • the motor-pump unit 20 is the interface between the electrical and the hydraulic part of the electro-hydraulic steering system 6 and has, in addition to the electronic control unit 18, a motor 22 and a reversible pump 24.
  • a reversible pump 24 a pump is referred to in this context, which has two different flow directions for hydraulic fluid.
  • the vehicle steering system 6 further comprises a cylinder / piston unit 26 with two working chambers 28, 30, which are pressurized depending on the conveying direction of the pump 24 and correspondingly cause or support an axial movement of the rack 14 in a first or an opposite second direction ,
  • the pump 24 has a leakage oil connection 32, pass through the leak oil from the pump 24 in a pressure accumulator 34 and from there via a check valve 36 to the suction side of the pump 24 can flow back.
  • 1 is a closed hydraulic circuit 8 without an "open tank", ie, without a pressure medium reservoir under atmospheric pressure the pump 24, maintains a minimum hydraulic pressure, which is preferably between the atmospheric pressure and about 10 bar, in particular about 3 to 5 bar.
  • the safety valve 38 closes the working chambers 28, 30 of the cylinder / piston unit 26 in a first valve position according to Figure 1 briefly, so that no hydraulic blockage arises.
  • the motor vehicle steering then works purely mechanically in this case.
  • the safety valve 38 is shown as a solenoid-operated directional control valve, the first valve position corresponding to an unstressed basic position of the safety valve 38.
  • a spring 42 ensures that the safety valve 38 in the de-energized state in this
  • the safety valve 38 in its first valve position, the safety valve 38 also establishes a connection between the pressure accumulator 34 and the two working chambers 28, 30.
  • the safety valve 38 allows in its first valve position both fluid flow from the accumulator 34 to the working chambers 28, 30 and a fluid flow from the working chambers 28, 30 to the pressure accumulator 34.
  • Der Filling connection 40 for venting and filling of the hydraulic circuit 8 is formed as shown in FIG. 1 as filling nozzle 44 with integrated non-return valve 46. According to Figure 1, the filling nozzle 44 and the pressure accumulator 34 are connected to the hydraulic circuit 8 substantially at the same point.
  • the filling port 40 is consequently connected both to the pressure accumulator 34 and to the working chambers 28, 30 of the cylinder / piston unit 26. Accordingly, a simple venting or filling, in particular an advantageous vacuum filling of the hydraulic circuit 8 is possible.
  • air possibly also another gas or gas mixture
  • check valve 46 is held in its open position (see Figure 3). Thereupon, the air can be sucked out of the pressure accumulator 34 easily, whereas the check valves 36 prevent a direct suction of the air from the working chambers 28, 30.
  • the safety valve 38 is located during the venting or filling process, however, in its de-energized initial position, so that the air from the working chambers 28, 30 can be easily sucked through the safety valve 38 and the filling port 40.
  • a negative pressure prevails in the hydraulic circuit 8.
  • the hydraulic circuit 8 is supplied with hydraulic fluid, wherein a filling pressure is approximately in the range of the desired biasing pressure in the closed, biased hydraulic circuit 8. It should be noted that the filling of the working chambers 28, 30 does not necessarily have to take place via the safety valve 38, but (in addition) is also possible via the now open check valves 36.
  • the safety valve 38 is a 3/2-way valve which, in the first valve position, connects all the valve connections to one another and blocks all valve connections in a second valve position.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the electrohydraulic vehicle steering system 6, which however differs from the first embodiment according to FIG. 1 only by a modified embodiment of the safety valve 38 and a slightly changed connection of the pressure accumulator 34 to the hydraulic circuit 8.
  • the safety valve 38 is shown in FIG 2, a 4/2-way valve, which connects all the valve ports with each other in the first valve position and blocks all valve ports in a second valve position.
  • gas bubbles which may be present in the hydraulic circuit 8, escaping particularly advantageously via the upper line 52 to the pressure accumulator 34, while hydraulic fluid can flow from the pressure accumulator 34 via the lower line.
  • the safety valve 38 is preferably located at the highest point of the hydraulic circuit 8, so that there may accumulate any existing gas bubbles at standstill of the vehicle and can escape via the upper line 52 in the direction of the pressure accumulator 34.
  • FIG. 3 shows the filling connection 40 according to FIG. 1 in detail.
  • the filling port 40 in this case comprises the filling nozzle 44 with three ports 55, 56, 57 to the two working chambers 28, 30 and the pressure accumulator 34.
  • the check valve 46 is integrated into the filling nozzle 44, wherein a closing body 58 of the check valve 46 by a spring 60 is acted upon in a valve closing position.
  • FIG. 3 also shows a filling attachment 62 with a suction connection 64 via which hydraulic fluid (or a gas or gas mixture) to be exchanged can be sucked off, and a pressure connection 66 via which fresh hydraulic fluid can be supplied.
  • the filling attachment 62 is shown at a distance from the filling nozzle 44 in FIG. 3, but can be slipped over the filling nozzle 44 in a sealing manner, so that a connection to the hydraulic circuit 8 exists only via the connections 64, 66.
  • the temporary connection between the filling cap 62 and the filling nozzle 44 is preferably designed as a latching or screw connection, wherein a sealing element 68 is provided, which ensures the tightness of the connection.
  • the filling cap 62 has on a filling nozzle 44 side facing a pin-shaped element 70, which holds the check valve 46 during venting and filling of the hydraulic circuit 8 in an open position.
  • the element 70 designed as a pin presses the closing body 58 of the check valve 46 against a spring force of the spring 60 when the filling attachment 62 is slipped over the filling connection 44. A Obstruction of the venting or filling by the check valve 46 is thus excluded. If the filling pressure supplied via the pressure connection 66 finally corresponds approximately to the desired preload pressure of the electrohydraulic vehicle steering system 6, the filling attachment 62 is removed from the filling connection 44, as a result of which the check valve 46 moves immediately into its closed position. Thus, the desired biasing pressure in the hydraulic circuit 8 is maintained.
  • a closure cap 72 is provided which can be slipped over the filling nozzle 44 (see FIG. 4). Since the electro-hydraulic vehicle steering system 6 has a preloaded hydraulic circuit 8 with a pressure accumulator 34, no pressure equalization with the environment is required, as would be required for an open tank. Thus, in the closure cap 72, a simple static sealing element 68 can be used, which in addition to the ingress of dirt also prevents oil leakage via the filling nozzle 44.
  • the closure cap 72 immediately adjoins the check valve 46, whereby downstream of the check valve 46 only a small closed space is created, which can accommodate a possible leakage of the check valve 46.
  • the prestressing pressure of the hydraulic circuit 8 quickly sets in this space without a noticeable pressure loss taking place in the hydraulic circuit 8. Since the manufacturing cost and the cost of a lifetime sealing check valve 46 are substantially higher than the cost and cost of a tight closing cap 72, this variant represents a cost-effective way to close the filling pipe 44 reliable and tight.
  • the filling nozzle 44 has a depression which collects any leaking oil that has accumulated on removal of the closure cap 72.
  • Filling tube 44 a cock provided (not shown).
  • An actuator of the cock is operated either manually in these variants or is arranged so that the cock when placing the filling cap automatically opens and after the filling process (for example, by spring force) is automatically closed again.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Fahrzeuglenksystem (6) mit einem Hydraulikkreis (8), der eine Pumpe (24), eine Zylinder/Kolben-Einheit (26) und ein Sicherheitsventil (38) umfaßt, wobei die Pumpe (24) wahlweise eine erste Arbeitskammer (28) oder eine zweite Arbeitskammer (30) der Zylinder/Kolben-Einheit (26) mit einem Hydraulikdruck beaufschlagen kann, und wobei das Sicherheitsventil (38) in einer ersten Ventilstellung die beiden Arbeitskammern (28, 30) kurzschließt. Der Hydraulikkreis (8) ist dabei ein geschlossener, vorgespannter Hydraulikkreis mit einem Druckspeicher (34), der in der ersten Ventilstellung des Sicherheitsventils (38) mit den beiden Arbeitskammern (28, 30) in Verbindung steht.

Description

Fahrzeuglenksystem
Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Fahrzeuglenksystem mit einem Hydraulikkreis, der eine Pumpe, eine Zylinder/Kolben-Einheit und ein Sicherheitsventil umfaßt, wobei die Pumpe wahlweise eine erste Arbeitskammer oder eine zweite Arbeitskammer der Zylinder/Kolben-Einheit mit einem Hydraulikdruck beaufschlagen kann, und wobei das Sicherheitsventil in einer ersten Ventilstellung die beiden Arbeitskammern kurzschließt.
In der US 2004/0195037 A1 ist bereits ein derartiges Fahrzeuglenksystem beschrieben, wobei dieses System einen offenen Hydraulikkreis mit wenigstens einem drucklosen Reservoir umfaßt. Bei elektrohydraulischen Fahrzeuglenksystemen mit offenem Hydraulikkreis können sich jedoch freie Gasblasen bilden (z.B. aufgrund von Kavitationserscheinungen an der Pumpensaugseite), welche zu einem unerwünschten „Spiel" zwischen dem Arbeitszylinder und der Pumpe führen. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, dieses Spiel zu beseitigen, um das
Lenkungsverhalten des elektrohydraulischen Fahrzeuglenksystems sowie das Lenkgefühl des Fahrzeugführers zu verbessern.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrohydraulisches Fahrzeuglenksystem zu schaffen, welches einfach entlüftet und befüllt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgaben wird ein erfindungsgemäßes
Fahrzeuglenksystem der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem der Hydraulikkreis ein geschlossener, vorgespannter Hydraulikkreis ist, mit einem Druckspeicher, der in der ersten Ventilstellung des Sicherheitsventils mit beiden Arbeitskammern in Verbindung steht. Infolge der Vorspannung über den Druckspeicher werden Kavitationserscheinungen im Hydraulikkreis verhindert oder wenigstens reduziert, wodurch das unerwünschte Spiel zwischen Arbeitszylinder und Pumpe beseitigt wird. Die Anordnung und Schaltung des Sicherheitsventils erlaubt in der ersten Ventilstellung außerdem eine einfache Befüllung und Entlüftung des vorgespannten Hydraulikkreises. Vorzugsweise ist in dieser ersten Ventilstellung des Sicherheitsventils sowohl ein Fluidfluß vom Druckspeicher zu den Arbeitskammern als auch ein Fluidfluß von den Arbeitskammern zum Druckspeicher möglich. Dadurch ist das vorteilhafte Verfahren der Vakuumbefüllung des Hydraulikkreises anwendbar. In einer Ausführungsform ist das Sicherheitsventil ein elektromagnetisch angesteuertes Wegeventil, wobei die erste Ventilstellung einer unbestromten Grundstellung des Sicherheitsventils entspricht. Das Sicherheitsventil erfüllt somit einerseits die Funktion bekannter Fail-Safe Ventile und erleichtert andererseits die Befüllung und Entlüftung des Hydraulikkreises. In einer Ausführungsform ist das Sicherheitsventil ein 3/2-Wegeventil, welches in der ersten Ventilstellung alle Ventilanschlüsse miteinander verbindet und in einer zweiten Ventilstellung alle Ventilanschlüsse sperrt.
In einer anderen Ausführungsform ist das Sicherheitsventil ein 4/2- Wegeventil, welches in der ersten Ventilstellung alle Ventilanschlüsse miteinander verbindet und in einer zweiten Ventilstellung alle Ventilanschlüsse sperrt. Dabei ist einer der Ventilanschlüsse über einen unteren Druckspeicheranschluß und ein anderer Ventilanschluß über einen oberen Druckspeicheranschluß mit dem Druckspeicher verbunden. Eventuell im Hydraulikkreis vorhandene Gasblasen sammeln sich bei geeigneter Positionierung des Sicherheitsventils und des Druckspeichers daher vorteilhaft im oberen Bereich des Druckspeichers.
Der Hydraulikkreis weist bevorzugt genau einen Druckspeicher auf. Da dieser
Druckspeicher mit beiden Arbeitskammern in Verbindung steht, wird jeglicher
Fluidmangel bzw. Fluidüberschuß im Hydraulikkreis durch diesen einen Druckspeicher kompensiert. Der Einsatz lediglich eines Druckspeichers ist dabei besonders platzsparend.
Außerdem kann der Hydraulikkreis einen Befüllanschluß, insbesondere genau einen Befüllanschluß aufweisen, über den eine einfache Entlüftung und Befüllung des Hydraulikkreises möglich ist. Der Befüllanschluß umfaßt vorzugsweise einen Befüllstutzen mit integriertem
Rückschlagventil. Aufgrund dieses Rückschlagventils kann über den Befülldruck mit geringem Aufwand der gewünschte Vorspanndruck eingestellt werden, mit dem der Hydraulikkreis beaufschlagt sein soll.
In einer Ausführungsvariante sind der Befüllstutzen und der Druckspeicher im wesentlichen an derselben Stelle an den Hydraulikkreis angeschlossen. Das Fahrzeuglenksystem umfaßt vorzugsweise eine Verschlußkappe, welche den Befüllstutzen dicht verschließt. Diese dichtende Verschlußkappe verhindert zum einen das Eindringen von Schmutz und verhindert zum anderen eine Leckage am Befüllanschluß. Sie stellt damit auch eine preiswerte Alternative zu einem auf Lebenszeit komplett dichten Rückschlagventil im Befüllstutzen dar. Außerdem ist die Herstellung einer solchen Verschlußkappe verglichen mit der Fertigung eines üblichen Tankdeckels deutlich einfacher, da kein Druckausgleich zur Umgebung notwendig ist, wie er bei einem Tank unter Umgebungsdruck erforderlich wäre.
Vorzugsweise grenzt die Verschlußkappe unmittelbar an das Rückschlagventil an. Durch eine Anordnung der Verschlußkappe nahe des
Rückschlagventils ergibt sich lediglich ein geringes Volumen, das mit einer
Leckage des Rückschlagventils befüllt werden könnte. Bei einer auftretenden
Ventilleckage bleibt der maximale Druckverlust im Hydraulikkreis somit gering.
In einer weiteren Ausführungsform umfaßt das Fahrzeuglenksystem einen Befüllaufsatz zum Entlüften und/oder Befüllen des Hydraulikkreises, wobei der Befüllaufsatz einen Sauganschluß (für Luft) sowie einen Druckanschluß (für öl) aufweist und den Befüllstutzen ansonsten dicht verschließt. Mit einem solchen Befüllaufsatz ist eine besonders einfache Entlüftung bzw. Befüllung des Hydraulikkreises möglich. Besonders bevorzugt weist der Befüllaufsatz ein Element auf, welches das
Rückschlagventil beim Entlüften und/oder Befüllen des Hydraulikkreises in einer Offenstellung hält. Dadurch ist gewährleistet, daß das Rückschlagventil den Entlüftungs- und Befüllvorgang, insbesondere bei einer Vakuumbefüllung, nicht behindert. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen: - Figur 1 den schematischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Fahrzeuglenksystems gemäß einer ersten Ausführungsform;
- Figur 2 den schematischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Fahrzeuglenksystems gemäß einer zweiten Ausführungsform; - Figur 3 ein Detail des Befüllanschlusses aus Figur 1 , wobei ein
Befüllaufsatz vorgesehen ist; und
- Figur 4 ein Detail des Befüllanschlusses aus Figur 1 , wobei eine Verschlußkappe vorgesehen ist.
In Figur 1 ist ein hydraulischer Schaltplan für ein Fahrzeuglenksystem 6 sche- matisch dargestellt. Der Schaltplan zeigt dabei konkret einen geschlossenen Hydraulikkreis 8 für ein elektrohydraulisches Fahrzeuglenksystem 6.
Das elektrohydraulische Lenksystem 6 weist ein Lenkrad 10 auf, welches in bekannter Weise über ein Lenkgetriebe 12 mit einer Zahnstange 14 gekoppelt ist, die wiederum mit lenkbaren Rädern eines Kraftfahrzeugs zusammenwirkt (nicht gezeigt). Am Lenkgetriebe 12 ist dabei ein Lenkmomenten- und/oder Lenkwinkelsensor 16 vorgesehen, der seine Sensordaten an eine elektronische Steuereinheit 18 eines Motor-Pumpen-Aggregats 20 weitergibt. Das Motor- Pumpen-Aggregat 20 ist die Schnittstelle zwischen dem elektrischen und dem hydraulischen Teil des elektrohydraulischen Lenksystems 6 und weist neben der elektronischen Steuereinheit 18 noch einen Motor 22 und eine reversible Pumpe 24 auf. Als reversible Pumpe 24 wird in diesem Zusammenhang eine Pumpe bezeichnet, die zwei unterschiedliche Förderrichtungen für Hydraulikfluid aufweist. Das Fahrzeuglenksystem 6 umfaßt ferner eine Zylinder/Kolben-Einheit 26 mit zwei Arbeitskammern 28, 30, welche abhängig von der Förderrichtung der Pumpe 24 mit Druck beaufschlagt werden und entsprechend eine axiale Bewegung der Zahnstange 14 in einer ersten oder einer entgegengesetzten zweiten Richtung bewirken oder unterstützen.
Die Pumpe 24 weist einen Leckölanschluß 32 auf, über den Lecköl aus der Pumpe 24 in einen Druckspeicher 34 gelangen und von dort über ein Rückschlagventil 36 zur Saugseite der Pumpe 24 zurückströmen kann. Der in Figur 1 dargestellte, für elektrohydraulische Fahrzeuglenksysteme vorteilhafte Hydraulikkreis ist ein geschlossener Hydraulikkreis 8 ohne „offenen Tank", d.h. ohne ein unter Atmosphärendruck stehendes Druckmittelreservoir. Als Druckmittelreservoir ist lediglich der Druckspeicher 34 vorgesehen, welcher im gesamten Hydraulikkreis 8, insbesondere auch an einem Sauganschluß der Pumpe 24, einen hydraulischen Mindestdruck vorhält, der vorzugsweise zwischen dem Atmosphärendruck und etwa 10 bar, insbesondere bei etwa 3 bis 5 bar liegt.
Der prinzipielle Aufbau eines elektrohydraulischen Fahrzeuglenksystems sowie dessen Funktionsweise sind bereits allgemein aus dem Stand der Technik bekannt, weshalb im folgenden lediglich auf erfindungsrelevante Besonderheiten, konkret auf ein Sicherheitsventil 38 und einen Befüllanschluß 40 des Fahrzeuglenksystems 6 genauer eingegangen wird.
Das Sicherheitsventil 38 schließt die Arbeitskammern 28, 30 der Zylinder/ Kolben-Einheit 26 in einer ersten Ventilstellung gemäß Figur 1 kurz, so daß keine hydraulische Blockade entsteht. Die Kraftfahrzeuglenkung funktioniert dann in diesem Fall rein mechanisch. Das Sicherheitsventil 38 ist als elektromagnetisch angesteuertes Wegeventil dargestellt, wobei die erste Ventilstellung einer unbe- stromten Grundstellung des Sicherheitsventils 38 entspricht. Eine Feder 42 stellt dabei sicher, daß sich das Sicherheitsventil 38 im unbestromten Zustand in diese
Grundstellung bewegt und folglich bei einem Systemausfall die Funktion eines bekannten Fail-Safe Ventils übernimmt.
Das Sicherheitsventil 38 stellt jedoch darüber hinaus in seiner ersten Ventilstellung auch eine Verbindung zwischen dem Druckspeicher 34 und den beiden Arbeitskammern 28, 30 her. Insbesondere ermöglicht das Sicherheitsventil 38 in seiner ersten Ventilstellung sowohl einen Fluidfluß vom Druckspeicher 34 zu den Arbeitskammern 28, 30 als auch einen Fluidfluß von den Arbeitskammern 28, 30 zum Druckspeicher 34. Daraus ergeben sich besondere Vorteile bei der Entlüftung und Befüllung des Hydraulikkreises 8. Der Befüllanschluß 40 zum Entlüften und Befüllen des Hydraulikkreises 8 ist gemäß Figur 1 als Befüllstutzen 44 mit integriertem Rückschlagventil 46 ausgebildet. Gemäß Figur 1 sind der Befüllstutzen 44 und der Druckspeicher 34 im wesentlichen an derselben Stelle an den Hydraulikkreis 8 angeschlossen. Der Befüllanschluß 40 steht folglich sowohl mit dem Druckspeicher 34 als auch mit den Arbeitskammern 28, 30 der Zylinder/Kolben-Einheit 26 in Verbindung. Dementsprechend ist eine einfache Entlüftung bzw. Befüllung, insbesondere eine vorteilhafte Vakuumbefüllung des Hydraulikkreises 8 möglich. Bei einer Vakuumbefüllung, insbesondere einer Erstbefüllung des Systems, wird zunächst über den Befüllanschluß 40 Luft (unter Umständen auch ein sonstiges Gas oder Gasgemisch) durch Anlegen von Unterdruck aus dem Hydraulikkreis 8 herausgezogen. Hierfür wird das in den Befüllstutzen 44 integrierte Rückschlagventil 46 in seiner Offenstellung gehalten (vgl. Figur 3). Daraufhin kann die Luft aus dem Druckspeichers 34 problemlos abgesaugt werden, wohingegen die Rückschlagventile 36 ein unmittelbares Absaugen der Luft aus den Arbeitskammern 28, 30 verhindern. Das Sicherheitsventil 38 befindet sich beim Entlüftungs- bzw. Befüllvorgang allerdings in seiner unbestromten Grundstellung, so daß die Luft aus den Arbeitskammern 28, 30 problemlos über das Sicherheitsventil 38 und den Befüllanschluß 40 abgesaugt werden kann.
Nach dem Absaugen der Luft herrscht im Hydraulikkreis 8 ein Unterdruck. Im nächsten Schritt der Vakuumbefüllung wird dem Hydraulikreis 8 Hydraulikfluid zugeführt, wobei ein Befülldruck etwa im Bereich des gewünschten Vorspanndrucks im geschlossenen, vorgespannten Hydraulikkreis 8 liegt. Hierbei ist zu beachten, daß die Befüllung der Arbeitskammern 28, 30 nicht zwangsläufig über das Sicherheitsventil 38 erfolgen muß, sondern (zusätzlich) auch über die nun geöffneten Rückschlagventile 36 möglich ist.
In einer ersten Ausführungsform gemäß Figur 1 ist das Sicherheitsventil 38 ein 3/2-Wegeventil, welches in der ersten Ventilstellung alle Ventilanschlüsse miteinander verbindet und in einer zweiten Ventilstellung alle Ventilanschlüsse sperrt.
Die Figur 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des elektrohydraulischen Fahrzeuglenksystems 6, die sich jedoch lediglich durch eine geänderten Ausführung des Sicherheitsventils 38 und einen etwas veränderten Anschluß des Druckspei- chers 34 an den Hydraulikkreis 8 von der ersten Ausführungsform gemäß Figur 1 unterscheidet. Das Sicherheitsventil 38 ist gemäß Figur 2 ein 4/2-Wegeventil, welches in der ersten Ventilstellung alle Ventilanschlüsse miteinander verbindet und in einer zweiten Ventilstellung alle Ventilanschlüsse sperrt. Dabei ist einer der Ventilanschlüsse über eine obere Hydraulikleitung 48 mit einem oberen Druckspeicheranschluß 50 und ein weiterer Ventilanschluß über eine untere Hydraulikleitung 52 mit einem unteren Druckspeicheranschluß 54 des Druckspeichers 34 verbunden. Somit können Gasblasen, die unter Umständen im Hydraulikkreis 8 vorhanden sind, besonders vorteilhaft über die obere Leitung 52 zum Druckspeicher 34 entweichen, während über die untere Leitung Hydraulikfluid aus dem Druckspeicher 34 nachströmen kann.
Das Sicherheitsventil 38 befindet sich vorzugsweise an der höchsten Stelle des Hydraulikkreises 8, damit sich dort beim Stillstand des Fahrzeugs eventuell vorhandene Gasblasen sammeln und über die obere Leitung 52 in Richtung zum Druckspeicher 34 entweichen können.
Die Figur 3 zeigt den Befüllanschluß 40 gemäß Figur 1 im Detail. Der Befüll- anschluß 40 umfaßt dabei den Befüllstutzen 44 mit drei Anschlüssen 55, 56, 57 zu den beiden Arbeitskammern 28, 30 und dem Druckspeicher 34. Das Rückschlagventil 46 ist in den Befüllstutzen 44 integriert, wobei ein Schließkörper 58 des Rückschlagventils 46 von einer Feder 60 in eine Ventilschließstellung beaufschlagt ist.
In Figur 3 ist außerdem ein Befüllaufsatz 62 gezeigt, mit einem Sauganschluß 64, über den auszutauschendes Hydraulikfluid (bzw. ein Gas oder Gasgemisch) abgesaugt werden kann, und einem Druckanschluß 66, über den frisches Hydraulikfluid zugeführt werden kann. Der Befüllaufsatz 62 ist in Figur 3 vom Befüllstutzen 44 beabstandet eingezeichnet, kann aber dichtend über den Befüllstutzen 44 gestülpt werden, so daß lediglich über die Anschlüsse 64, 66 eine Verbindung zum Hydraulikkreis 8 besteht. Die temporäre Verbindung zwischen dem Befüllaufsatz 62 und dem Befüllstutzen 44 wird bevorzugt als Rast- oder Schraubverbindung ausgeführt, wobei ein Dichtelement 68 vorgesehen ist, das die Dichtigkeit der Verbindung gewährleistet.
Der Befüllaufsatz 62 weist auf einer dem Befüllstutzen 44 zugewandten Seite ein zapfenförmiges Element 70 auf, welches das Rückschlagventil 46 beim Entlüften und Befüllen des Hydraulikkreises 8 in einer Offenstellung hält. Gemäß Figur 3 drückt das als Zapfen ausgebildete Element 70 hierzu den Schließkörper 58 des Rückschlagventils 46 entgegen einer Federkraft der Feder 60 nach unten, wenn der Befüllaufsatz 62 über den Befüllstutzen 44 gestülpt ist. Eine Behinderung des Entlüftungs- bzw. Befüllvorgangs durch das Rückschlagventil 46 ist somit ausgeschlossen. Entspricht der über den Druckanschluß 66 zugeführte Befülldruck schließlich in etwa dem gewünschten Vorspanndruck des elektrohydraulischen Fahrzeuglenksystems 6, so wird der Befüllaufsatz 62 vom Befüllstutzen 44 abgenommen, wodurch sich das Rückschlagventil 46 umgehend in seiner Schließstellung bewegt. Somit bleibt der gewünschte Vorspanndruck im Hydraulikkreis 8 erhalten.
Um den Befüllstutzen 44 und das Rückschlagventil 46 vor Verschmutzung und Beschädigung zu schützen, ist eine Verschlußkappe 72 vorgesehen, die über den Befüllstutzen 44 gestülpt werden kann (vgl. Fig. 4). Da das elektrohydraulische Fahrzeuglenksystem 6 einen vorgespannten Hydraulikkreis 8 mit einem Druckspeicher 34 aufweist, ist kein Druckausgleich mit der Umgebung nötig, wie er für einen offenen Tank erforderlich wäre. Somit kann in der Verschlußkappe 72 ein einfaches statisches Dichtelement 68 verwendet werden, welches neben dem Eindringen von Schmutz auch eine Ölleckage über den Befüllstutzen 44 verhindert.
In einer bevorzugten Ausführungsform grenzt die Verschlußkappe 72 unmittelbar an das Rückschlagventil 46 an, wodurch stromabwärts des Rückschlagventils 46 lediglich ein kleiner geschlossener Raum entsteht, der eine eventuelle Leckage des Rückschlagventils 46 aufnehmen kann. Bei einer Ventilleckage stellt sich in diesem Raum rasch der Vorspanndruck des Hydraulikkreises 8 ein, ohne daß im Hydraulikkreis 8 ein nennenswerter Druckverlust stattfindet. Da der Herstellungsaufwand und die Kosten eines auf Lebenszeit dichtenden Rückschlagventils 46 wesentlich höher liegen als der Aufwand und die Kosten einer dichtschließenden Verschlußkappe 72, stellt diese Variante eine kostengünstige Möglichkeit dar, den Befüllstutzen 44 zuverlässig und dicht zu verschließen. Besonders bevorzugt weist der Befüllstutzen 44 eine Vertiefung auf, welche beim Entfernen der Verschlußkappe 72 eventuell angefallenes Leckageöl auffängt. In alternativen Ausführungsvarianten ist statt des Rückschlagventils 46 im
Befüllstutzen 44 ein Hahn vorgesehen (nicht gezeigt). Ein Betätigungselement des Hahns wird in diesen Varianten entweder manuell bedient oder ist so angeordnet, daß der Hahn beim Aufsetzen des Befüllaufsatzes automatisch öffnet und nach dem Befüllvorgang (beispielsweise durch Federkraft) wieder automatisch verschlossen wird.
Obwohl in der zweiten Ausführungsform des elektrohydraulischen Fahrzeuglenksystems 6 gemäß Figur 2 am Befüllstutzen 44 des Befüllanschlusses 40 lediglich zwei Anschlüsse 56, 57 zum Sicherheitsventil 38/Leckölanschluß 32 und zum Druckspeicher 34 vorgesehen sind, gibt es keine wesentlichen funktionalen Unterschiede zur ersten Ausführungsform gemäß Figur 1 , abgesehen von der besseren Entlüftung zum Befüllanschluß 40 hin. Bis auf den fehlenden Anschluß 55 ist der Befüllstutzen 44 genau wie in Figur 1 aufgebaut, so daß die Beschreibung zu den Figuren 3 und 4 analog auch für die zweite Ausführungsform gemäß Figur 2 gilt.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrohydraulisches Fahrzeuglenksystem mit einem Hydraulikkreis (8), der eine Pumpe (24), eine Zylinder/Kolben-Einheit (26) und ein Sicherheitsventil (38) umfaßt, wobei die Pumpe (24) wahlweise eine erste Arbeitskammer (28) oder eine zweite Arbeitskammer (30) der Zylinder/Kolben-Einheit (26) mit einem Hydraulikdruck beaufschlagen kann, und wobei das Sicherheitsventil (38) in einer ersten Ventilstellung die beiden Arbeitskammern (28, 30) kurzschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikkreis (8) ein geschlossener, vorgespannter Hydraulikkreis (8) ist, mit einem Druckspeicher (34), der in der ersten Ventilstellung des Sicherheitsventils (38) mit beiden Arbeitskammern (28, 30) in Verbindung steht.
2. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Ventilstellung des Sicherheitsventils (38) sowohl ein Fluidfluß vom Druckspeicher (34) zu den Arbeitskammern (28, 30) als auch ein Fluidfluß von den Arbeitskammern (28, 30) zum Druckspeicher (34) möglich ist.
3. Fahrzeuglenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (38) ein elektromagnetisch angesteuertes Wegeventil ist, wobei die erste Ventilstellung einer unbestromten Grundstellung des Sicherheitsventils (38) entspricht.
4. Fahrzeuglenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (38) ein 3/2-Wegeventil ist, welches in der ersten Ventilstellung alle Ventilanschlüsse miteinander verbindet und in einer zweiten Ventilstellung alle Ventilanschlüsse sperrt.
5. Fahrzeuglenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (38) ein 4/2-Wegeventil ist, welches in der ersten Ventilstellung alle Ventilanschlüsse miteinander verbindet und in einer zweiten Ventilstellung alle Ventilanschlüsse sperrt.
6. Fahrzeuglenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikkreis (8) genau einen Druckspeicher (34) aufweist.
7. Fahrzeuglenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikkreis (8) einen Befüllanschluß (40) aufweist.
8. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Befüllanschluß (40) einen Befüllstutzen (44) mit integriertem Rückschlagventil (46) umfaßt.
9. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Befüllstutzen (44) und der Druckspeicher (34) im wesentlichen an derselben Stelle an den Hydraulikkreis (8) angeschlossen sind.
10. Fahrzeuglenksystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeuglenksystem (6) eine Verschlußkappe (72) umfaßt, welche den Befüllstutzen (44) dicht verschließt.
11. Fahrzeuglenksystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußkappe (72) unmittelbar an das Rückschlagventil (46) angrenzt.
12. Fahrzeuglenksystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeuglenksystem (6) einen Befüllaufsatz (62) zum
Entlüften und/oder Befüllen des Hydraulikkreises (8) umfaßt, wobei der Befüllaufsatz (62) einen Sauganschluß (64) sowie einen Druckanschluß (66) aufweist und den Befüllstutzen (44) ansonsten dicht verschließt.
13. Fahrzeuglenksystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Befüllaufsatz (62) ein Element (70) aufweist, welches das Rückschlagventil
(46) beim Entlüften und/oder Befüllen des Hydraulikkreises (8) in einer Offenstellung hält.
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