WO2009074216A1 - Electro hydraulic servo steering system and hydraulic accumulator for a servo steering system - Google Patents

Electro hydraulic servo steering system and hydraulic accumulator for a servo steering system Download PDF

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WO2009074216A1
WO2009074216A1 PCT/EP2008/009823 EP2008009823W WO2009074216A1 WO 2009074216 A1 WO2009074216 A1 WO 2009074216A1 EP 2008009823 W EP2008009823 W EP 2008009823W WO 2009074216 A1 WO2009074216 A1 WO 2009074216A1
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WO
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pressure
chamber
steering system
valve
piston
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/009823
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German (de)
French (fr)
Inventor
Heinz-Dieter Heitzer
Peter Zeiler
Original Assignee
Trw Automative Gmbh
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/065Power-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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/062Details, component parts

Definitions

  • the invention relates to an electrohydraulic power steering system and a hydraulic pressure accumulator for a power steering system, with a pressure accumulator housing in which a pressure chamber and a biasing chamber are formed, a piston acted upon in the direction of the pressure chamber, which is movable between a first end position and in a second end position and two chambers separated from each other, wherein in the piston, a check valve is integrated, which connects the pressure chamber and the biasing chamber in an open position, and wherein the pressure chamber has a pressure chamber port through which the pressure accumulator is connected to a hydraulic circuit of the power steering system.
  • a steering system As an electrohydraulic power steering system, a steering system is referred to below in which the power assistance generated by an electric motor is transmitted to a rack of the steering system by means of a hydrostatic circuit.
  • the electric motor thereby drives a reversibly operating pump, wherein the pump has two connections which are each connected via hose lines with one of two working chambers of a steering cylinder.
  • the pressure difference on the steering cylinder is thus determined by the drive torque of the pump or the output torque of the electric motor, wherein the working chambers are usually associated with pressure sensors that monitor the hydraulic pressure in the steering cylinder.
  • Such an electro-hydraulic power steering system is already known from US 6,152,254 A.
  • a steering torque sensor detects the applied by a driver on the steering wheel steering torque, from which a target value for the pressure difference is calculated on the steering cylinder.
  • the pressure difference detected by the pressure sensors in the working chambers is then adjusted to the current desired value. It has been found that a stiff and play-free coupling between the electric motor and the rack is necessary for proper operation of this loop. Therefore, the occurrence of cavitation phenomena in the hydrostatic circuit must be prevented as possible, and the possibly left in the filling or leakage air bubbles in the steering system should be able to escape automatically over time.
  • the object of the invention is therefore to provide a prestressed power steering system, which provides a largely constant biasing pressure in normal operation, can be filled with little effort and biased and allows an advantageous, automatic venting.
  • an electrohydraulic power steering system comprising a hydraulic circuit comprising a pump, a cylinder / piston unit and a hydraulic pressure accumulator, the pump being designed as a reversible pump and optionally a first working chamber or a second working chamber of the cylinders.
  • Piston unit can act on a hydraulic pressure, and wherein at a suction port of the pump is applied via the pressure accumulator adjustable biasing pressure. Due to this preload pressure at the suction connection of the pump cavitation phenomena in the power steering system are largely prevented.
  • each working chamber is associated with a pressure sensor, wherein the smaller of the two sensed pressure values is defined as a biasing pressure.
  • a biasing pump is provided which is in communication with a reservoir under atmospheric pressure and a pressure chamber of the pressure accumulator, wherein is activated pump at a drop in the biasing pressure below a predetermined value and promotes hydraulic fluid from the reservoir into the pressure chamber.
  • the biasing pump compensates for pressure fluctuations in the accumulator, which arise for example due to temperature changes, leaks in the hydraulic circuit and / or other changes in volume.
  • a vibrating armature pump is particularly suitable and is therefore preferably used as a biasing pump. Since the pressure fluctuations are rather low when using a suitable pressure accumulator, an inexpensive and compact miniature version of the oscillating armature pump with a low delivery volume and a delivery pressure of a few bar is usually sufficient to compensate for these pressure fluctuations.
  • the hydraulic circuit has an electromagnetically actuated directional control valve and an electromagnetically actuated safety valve, wherein the hydraulic system can be filled and / or prestressed in an actuating position of the valves by means of the pump.
  • the hydraulic circuit has an electronically actuated directional control valve and an electromagnetically actuated safety valve, wherein the hydraulic system can be filled and / or prestressed in an actuating position of the directional control valve and an unconfirmed basic position of the safety valve by means of the pump.
  • the hydraulic circuit has a high-flow valve, which connects the working chambers of the cylinder / piston unit with each other and with the pressure accumulator in its unactuated basic position, wherein the hydraulic circuit can be filled and / or prestressed in this unactuated basic position of the high-flow valve by means of the pump , and wherein the high-flow valve is preferably pilot-operated.
  • This design of the hydraulic circuit allows an advantageous realization of the filling or preload function and the fail-safe function with only a single high-flow valve.
  • only two small, standardized low-flow valves are needed for active pilot control of the high-flow valve that results in a compact power steering system that can be produced inexpensively and can be operated particularly energy-saving as a result of the pilot control.
  • the high-flow valve is preferably a 6/2-way valve or a 5/2-way valve.
  • the high-flow valve is precontrolled by two solenoid-operated, designed as 2/2-way valves pilot valves, wherein an unconfirmed basic position of a pilot valve is an open position and an unconfirmed basic position of the other pilot valve is a blocking position.
  • pilot valves are designed for low hydraulic fluid flow and require only small actuation magnets with low energy consumption for a valve circuit.
  • Another object of the invention is to provide a pressure accumulator for a power steering system which ensures a substantially constant bias of the hydraulic circuit and enables easy filling or preloading of the power steering system.
  • the object is achieved by a hydraulic accumulator of the type mentioned above, wherein in the pressure chamber of the pressure accumulator a collection space is formed for gas bubbles and wherein the piston occupies the first end position from a pre-definable hydraulic pressure in the pressure chamber, in which the pressure chamber via the collection space the preload chamber is in communication.
  • the biasing chamber may be partially filled with hydraulic fluid, which is substantially below atmospheric pressure.
  • the biasing chamber is used as a compensating volume, which receives as required hydraulic fluid from the pressure chamber or discharges into the pressure chamber to keep the pressure in the hydraulic circuit as constant as possible.
  • the collection space in the second end position of the piston is separated from the pressure chamber port and the check valve can assume its open position. This ensures that the hydraulic circuit via the pressure chamber connection no gas bubbles from the collection chamber, but only sucks hydraulic fluid from the biasing chamber.
  • a collection space bridging element may be provided in the pressure chamber substantially sealingly connecting the biasing chamber and the pressure chamber port in the second end position of the piston when the check valve is open.
  • the biasing chamber is in the first end position of the piston via axial notches in a peripheral wall of the pressure accumulator housing with the
  • a piston stop with an axial pin can be provided in the preload chamber, the pin in the first end position of the piston holding the check valve in the open position, so that the preload chamber communicates with the collection space of the pressure chamber.
  • a release of excess hydraulic fluid from the hydraulic circuit via the check valve is possible, which is forced by the pin in its open position and establishes a connection to the biasing chamber.
  • the formation of axial notches in the peripheral wall of the pressure accumulator housing is therefore no longer necessary.
  • FIG. 1 shows the schematic circuit diagram of a power steering system according to the invention with a hydraulic circuit according to a first embodiment
  • - Figure 2 is a longitudinal section through a first embodiment of the pressure accumulator according to the invention
  • - Figure 3 is a longitudinal section through a second embodiment of the pressure accumulator according to the invention
  • FIG. 4 shows a perspective sectional view of an accumulator piston for the pressure accumulator according to the invention, according to a third embodiment;
  • - Figures 5a and 5b each show a detail section through a check valve of the pressure accumulator according to the invention;
  • FIG. 6 shows a (secondary) hydraulic circuit for filling or pretensioning the power steering system according to the invention
  • FIG. 7 shows the schematic circuit diagram of a power steering system according to the invention with a hydraulic circuit according to a second embodiment
  • FIG. 8 is a schematic circuit diagram of a power steering system according to the invention with a hydraulic circuit according to a third embodiment
  • FIG. 9 shows the schematic circuit diagram of a power steering system according to the invention with a hydraulic circuit according to a fourth embodiment; and FIG. 10 shows a schematic detail section through a high-flow valve of the
  • Hydraulic circuit according to Figure 9 in an unactuated initial position and an actuating position.
  • Figure 1 is a hydraulic circuit diagram for a power steering system 8 of a
  • the circuit diagram shows concretely a preloaded hydraulic circuit 10 for an electrohydraulic power steering system 8.
  • the electro-hydraulic power steering system 8 comprises a steering shaft 11, which is coupled in a known manner via a steering gear 12 with a rack 14, which in turn cooperates with steerable wheels of the 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 power steering system 8 and, in addition to the electronic control unit 18, also has a motor 22 and a reversible pump 24.
  • the power steering system 8 further comprises a cylinder / piston unit 27 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 prevailing in the working chambers 28, 30 pressure is detected by pressure sensors 31 and transmitted to the electronic control unit 18.
  • the control unit 18 is additionally connected to a power supply 33 and further data acquisition units 35.
  • the power steering system 8 according to FIG. 1 also has a safety valve 32, which shorts the working chambers 28, 30 of the cylinder / piston unit 27 in a first valve position according to FIG. 1, so that in the event of a system failure no hydraulic blockage occurs.
  • the motor vehicle steering then works purely mechanically in this case.
  • the safety valve 32 is designed as an electromagnetically actuated directional control valve, wherein a spring element 34 ensures that the safety valve 32 in the non-energized state to its normal position, i. moved into the illustrated, open valve position and takes over the function of a well-known "fail-safe" valve.
  • a special feature of the power steering system 8 is the design of a pressure accumulator 36, which is shown schematically in Figure 1 and shown separately and in detail in Figure 2 according to a first embodiment.
  • the pressure accumulator 36 comprises a pressure accumulator housing 38, in which a pressure chamber 40 and a biasing chamber 42 are formed, and a movable piston 44 which is acted upon in the direction of the pressure chamber 40 and the two chambers 40, 42 separated from each other.
  • a check valve 46 integrated, which connects the pressure chamber 40 and the biasing chamber 42 in its open position.
  • the pressure chamber 40 has a pressure chamber connection 48, via which the pressure accumulator 36 can be connected to the hydraulic circuit 10 of the power steering system 8 (see FIG. 1).
  • a collection space 50 is formed for gas bubbles through which the pressure chamber 40 is in the first end position of the piston 44 with the biasing chamber 42 in communication, the piston 44 assumes the first end position from a predetermined hydraulic pressure in the pressure chamber 40.
  • the collection space 50 is an annular space which is formed around a collection space bridging element 58 and is bounded on the outside by a peripheral wall 52 of the pressure storage housing 38.
  • axially aligned notches 54 are provided, which connect the biasing chamber 42 in the first end position of the piston 44 with the collection space 50 of the pressure chamber 40.
  • the first end position is identical to an upper stop position of the piston 44.
  • a compression spring 55 is provided, which acts on the piston 44 in the direction of the pressure chamber 40. Furthermore, the biasing chamber 42 is at least partially filled with hydraulic fluid which is substantially at atmospheric pressure. According to Figure 2, a tank 56 is provided with a vent cover 57 to increase the Vorspannschvolumens still, the vent cover 57 may be placed directly on the pressure accumulator housing 38 in other embodiments. If the piston 44 is moved counter to the force of the compression spring 55 by a growing pressure in the hydraulic circuit 10 in its first end position, so gas and / or hydraulic fluid from the pressure chamber 40 via the notches 54 in the biasing chamber 42 to flow.
  • the collection space 50 Since the collection space 50 first reaches the axial notches 54, initially predominantly gas fractions flow from the pressure chamber 40 into the biasing chamber 42, whereby the hydraulic circuit 10 is vented in the desired manner.
  • the gas bubbles which accumulate in the collection space 50 remain, for example, when filling the power steering system 8 in the hydraulic circuit 10 or cavitation or leakage in the power steering system 8 penetrated.
  • a Bottom of the piston 44 is slightly conical (not shown), so that the gas bubbles collect primarily on the peripheral wall 52 of the pressure accumulator housing 38 and discharged via the notches 54 in the biasing chamber 42.
  • the collection space 50 In the second end position, ie the lower stop position of the piston 44, the collection space 50 is separated from the pressure chamber connection 48.
  • the collection space bridging element 58 is provided in the pressure chamber 40 (see Figure 2), which substantially closes the preload chamber 42 and the pressure chamber port 48 in the second end position of the piston 44 (with the check valve 46 open) combines.
  • the hydraulic circuit 10 sucks in hydraulic fluid in the second end position of the piston 44, it is thus ensured that no air from the collection chamber 50, but only hydraulic fluid from the preload chamber 42 is sucked in via the pressure chamber connection 48.
  • the prestressing pressure defined by the pressure accumulator 36 is largely constant. This preload pressure is adjusted significantly by the compression spring 55. A hydrostatic component from the pressureless hydraulic fluid in the biasing chamber 42 is usually negligible.
  • Another advantage of the pressure accumulator 36 is the automatic venting of the hydraulic circuit 10 at overpressure, ie at a hydraulic pressure in the pressure chamber 40, which is above a maximum desired biasing pressure.
  • 3 shows a second embodiment of the pressure accumulator 36, which differs from the first embodiment described above, but only by a changed overpressure ventilation.
  • a piston stopper 60 is provided with an axial pin 62 in the biasing chamber 42 according to Figure 3, wherein the pin 62 in the first end position of the piston 44, the check valve 46 is kept open, so that the Biasing chamber 42 is in communication with the pressure chamber 40.
  • a channel 64 is provided in the piston 44, the biasing chamber 42 with open check valve 46 with the collection space 50 connects, so that in this second embodiment of the accumulator 36, a venting of the hydraulic circuit 10 in the first end position of the piston 44 is possible.
  • the check valve 46 assumes its open position both in the first end position and in the second end position of the piston 44 and allows a fluid flow between the pressure chamber 40 and the biasing chamber 42nd
  • FIG. 4 shows the piston 44 for a third embodiment of the pressure accumulator 36. Except for the piston 44, this third embodiment corresponds to the previously described, second embodiment of the pressure accumulator 36 according to FIG. 3.
  • the modified piston 44 has at its lower end face instead of the collection space.
  • Bridging element 58 (see Figures 2 and 3) has a funnel-shaped recess 65, which tapers toward the check valve 46. Any existing gas bubbles collect in this funnel-shaped recess 65 and flow at an opening of the check valve 46 through the pin 62 in the first end position of the piston 44 in the biasing chamber 42.
  • a desired automatic venting of the hydraulic circuit 10 is given at overpressure .
  • FIGS. 5a and 5b show a particularly preferred embodiment of the check valve 46, which is integrated into the piston 44 of the accumulator 36, preferably screwed.
  • the check valve 46 has a valve member 68, which is made of a hardened, polished steel ball.
  • the valve member 68 In a blocking position of the valve 46 according to FIG. 5 a, the valve member 68 with its spherical surface section seals against a valve seat 70.
  • the valve member 68 is radially almost free of play but guided along a valve axis A movable in a piston bore 72.
  • Recesses 74 in the valve member 68 ensure, in an open position of the check valve 46 (see FIG. 5b), a low-turbulence flow with a low pressure loss.
  • the Asked valve construction is particularly advantageous because there are no valve parts in a flow space 73 downstream of the valve member 68, which could hinder fluid flow.
  • the guide and the exact position of the valve member 68 are achieved by means of a guide sleeve 76, which adjoins the approximately hemispherical portion of the valve member 68.
  • a closing spring 78 of the check valve 46 is arranged in the radial direction between the guide sleeve 76 and a peripheral wall of the piston bore 72 and acts on the valve member 68 in the blocking position according to FIG. 5a.
  • An axial spring abutment serves as a valve sleeve 80, which is screwed into the piston bore 72 in the piston 44 for fastening the check valve 46.
  • the secondary hydraulic circuit 82 has for this purpose a biasing pump 84 with a motor 86, wherein the biasing pump 84 is preferably a miniaturized oscillating armature pump.
  • a suction side of the biasing pump 84 is connected via an unpressurized reservoir to the biasing chamber 42 and a pressure side of the biasing pump 84 to the pressure chamber 40 of the pressure accumulator 36.
  • the non-pressurized reservoir is preferably the biasing chamber 42 or, as shown in Figure 6, the tank 56.
  • a check valve 88 is provided which prevents hydraulic fluid flow from the pressure chamber 40 to the biasing chamber 42 with unconfirmed biasing pump 84 ,
  • the motor 86 of the secondary hydraulic circuit 82 is also connected to the power supply 33 and is actuated by the electronic control unit 18 via a switch 90.
  • the electronic control unit 18 checks on the basis of the pressure sensors 31, whether in each of the working chambers 28, 30 at least the predetermined, minimum bias pressure prevails. If this is not the case, the switch 90 is closed, and the biasing pump 84 delivers hydraulic fluid from the biasing chamber 42 into the pressure chamber 40 until at least the minimum bias pressure in each of the working chambers 28, 30 is established.
  • the biasing pump 84 may also deliver up to a maximum biasing pressure at which the piston 44 is in its second end position and beneficial venting of the primary hydraulic circuit 10 occurs.
  • activation of the biasing pump 84 to adjust the biasing pressure occurs as part of a startup routine when starting the vehicle.
  • the switch 90 then remains open and is not activated by the electronic control unit 18. This rare but regular check and readjustment of the biasing pressure by the biasing pump 84 is sufficient to compensate for leakage in the primary hydraulic circuit 10 and to maintain the biasing pressure substantially constant.
  • FIG. 7 shows the electrohydraulic power steering system 8 with a
  • the electronic control unit 18 activates the valves 32, 92, so that they assume their Betuschistssteliung according to Figure 7. Thereafter, the pump 24 is operated so that it sucks hydraulic fluid from the preload chamber 42 of the pressure accumulator 36 via the connecting line 94 and delivers it to the first working chamber 28 of the cylinder / piston unit 27.
  • the piston 95 moves due to this pressurization of the first working chamber 28 in its upper stop position ( Figure 7), in the through the overflow 96 a Overflow of gas and / or hydraulic fluid from the first working chamber 28 into the second working chamber 30 is possible. From the upper working chamber 30, the gas and / or hydraulic fluid is introduced via the directional control valve 92 into the pressure chamber 40 of the pressure accumulator 36.
  • the pressure accumulator 36 is designed in such a way that, in the first place, venting, ie an overflow of gas, takes place during the overpressure relief, before an overflow of hydraulic fluid takes place.
  • the safety valve 32 is operated as a conventional "fail-safe" valve and the spring-loaded directional control valve 92 is deactivated so that it is in its normal position (lower valve position in FIG).
  • the electro-hydraulic power steering system 8 is thereby converted back into its conventional operating function and can provide a desired power assistance in the following.
  • a check valve 98 is particularly preferably provided, which prevents in normal operation at a pressurization of the second working chamber 30, a flow of hydraulic fluid into the biasing chamber 42 of the accumulator 36.
  • Section A in FIG. 7 shows an alternative embodiment of the directional control valve 92, in which a leakage connection 99 of the pump 24 is not blocked in the actuation position of the valve 92 but is connected to the pump connection 26.
  • a plurality of components of the power steering system 8 to compact, pre-assembled components such as the motor-pump unit 20 or a valve block 100 summarized, which is shown in Figure 7 by dashed rectangles.
  • the described process for biasing the hydraulic circuit 10 in this second embodiment may also be in a startup routine at start up be integrated with the vehicle, so that the formation of a secondary hydraulic circuit 82 according to Figure 6 is unnecessary.
  • FIG. 8 shows the electrohydraulic power steering system 8 with the (primary) hydraulic circuit 10 according to a third embodiment, in which no overflow grooves 96 are provided in the cylinder / piston unit 27 in contrast to the second embodiment according to FIG. 7, so that no overflow of Gas and / or hydraulic fluid from the first working chamber 28 into the second working chamber 30 is possible.
  • the hydraulic circuit 10 can be vented and biased in an operating position of the directional control valve 92 and an unactuated basic position of the safety valve 32 (see FIG.
  • the biasing of the power steering system 8 is exactly as described for Figure 7, except that the connection between the biasing chamber 42 and the pressure chamber 40 is not made by the overflow grooves 96 of the cylinder / piston unit 27, but by the safety valve 32.
  • a filling of the electro-hydraulic power steering system 8 is also possible in this third embodiment, but the piston 95 must be moved during the filling process by manually steering from one stop position to the other stop position to the present in the working chambers 28, 30 gas from the cylinder / piston Unit 27 to press.
  • the pressure accumulator 36 is designed so that it is not necessary to resort to output signals of the pressure sensors 31 for biasing the (primary) hydraulic circuit 10 since these output signals may have a zero point shift (so-called drift) after a longer service life of the vehicle can.
  • the hydraulic circuit 10 is preferably biased, for example, every time the vehicle is started until the piston 44 of the pressure accumulator 36 reaches the axial notches 54, or until the axial pin 62 presses the check valve 46 in the piston 44 of the pressure accumulator 36. In this first end position of the piston 44, the biasing pressure in the hydraulic circuit 10 is clearly determined by the compression spring 55 of the pressure accumulator 36 and can be used to balance the two pressure sensors 31.
  • FIG. 9 shows the electrohydraulic power steering system 8 with the (primary) hydraulic circuit 10 according to a fourth embodiment.
  • This fourth embodiment is very similar to the second and third embodiments of the electrohydraulic power steering system 8, for which reason reference is also made to the above description of FIGS. 7 and 8.
  • the essential difference is that the safety valve 32 and the directional control valve 92 are combined to form a single high-flow valve 102, wherein two low-flow valves in the form of pilot valves 104, 106 are provided for the pilot control of the high-flow valve 102.
  • a valve designed for a large hydraulic fluid flow (eg for moving the rack 14) is referred to as a high-flow valve, whereas a valve designed for a low hydraulic fluid flow (eg for valve precontrol) is referred to as a low-flow valve.
  • the safety valve 32 and the directional control valve 92 may be formed in FIGS. 7 and 8 as pilot-controlled high-flow valves in order to reduce the size of the control magnets and thus also the energy requirement for active valve control.
  • the high-flow valve 102 is directly controlled.
  • the high-flow valve 102 is shown as a 6/2-way valve with the valve connections a to f and the pressure connections g and h.
  • the valve connections a and b can also be combined to form a valve connection a ', which in the unactuated basic position is in communication with the valve connections d and e and in the actuation position with the valve connection f.
  • the high flow valve 102 is then a 5/2-way valve.
  • the high-flow valve 102 is acted upon by a spring element 108 in an unconfirmed basic position; according to FIG.
  • the hydraulic circuit 10 in this unactuated basic position of the high-flow valve 102 by means of the reversible pump 24 can be filled and / or prestressed.
  • This design of the hydraulic circuit 10 allows an advantageous realization of the filling or preload function and the fail-safe function with only a single high-flow valve 102.
  • pilot valves 104, 106 are in the present case electromagnetically actuated 2/2-way valves, as used, for example, in chassis stabilization systems or vehicle brake systems.
  • the pressure connections g and h of the high-flow valve 102 are each connected to the preload chamber 42 of the pressure accumulator 36, so that the high-flow valve 102 is in its unactuated basic position due to the spring action (FIG. 9).
  • the power steering system 8 according to this fourth embodiment variant is overall very compact, particularly inexpensive to produce and can be operated extremely energy-saving due to the pilot control.
  • the pilot valves 104, 106 When activated by the respective drive magnets, the pilot valves 104, 106 are switched so that the pressure port h of the high-flow valve 102 remains connected to the biasing chamber 42, but the pressure port g is in communication with the pressure chamber 40. The resulting from the pressure difference between the pressure ports g and h is so great that it overcomes the force of the spring element 108 and the high-flow valve 102 switches to its (left) operating position. In this operating position, the valve ports a and f and c and e are connected to each other while the valve ports b and d are locked. On the direction of rotation and speed of the reversible pump 24 can thus be generated in the operating position, a desired rack power in the power steering system 8.
  • FIG. 10 shows the high-flow valve 102 according to FIG. 9 with the valve connections a to f and the pressure connections g and h in a schematic detail section.
  • the unactuated valve base position to see, and below the operating position in which a movable valve body 110 of the high-flow valve 102 relative to the valve base position in the direction of the arrow 112 is moved to the left.

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Abstract

An electro hydraulic servo steering system (8) has a hydraulic circuit (10), comprising a pump (24), a cylinder/piston unit (27) and a hydraulic accumulator (36), wherein the pump (24) is designed as a reversible pump and can selectively apply hydraulic pressure to a first working chamber (28) or a second working chamber (30) of the cylinder/piston unit (27), and wherein on a suction connector (25, 26) of the pump (24) a preload pressure that can be set via the pressure storage (36) is present. A hydraulic accumulator (36) for a servo steering system, preferably for an electro-hydraulic servo steering system (8) as described above, comprises an accumulator housing (38), in which a pressure chamber (40) and a preload chamber (42) is configured, and a piston (44), which is pressurized in the direction of the pressure chamber (40) and can be moved between a first end position and a second end position and which separates the two chambers (40, 42) from each other, wherein a non-return valve (46), which connects the pressure chamber (40) and the preload chamber (42) in an open position, is integrated in the piston (44). The pressure chamber (40) comprises a pressure chamber connection (48), via which the accumulator (36) can be connected to the hydraulic circuit (10) of the servo steering system (8), wherein a collecting chamber (50) for gas bubbles is provided in the pressure chamber (40), and wherein the piston (44) assumes the first end position starting at a predeterminable hydraulic pressure in the pressure chamber (40), the pressure chamber (40) being connected to the preload chamber (42) via the collecting chamber (50) in said first end position.

Description

Elektrohydraulisches Servolenksystem sowie hydraulischer Druckspeicher für ein Servolenksystem Electrohydraulic power steering system and hydraulic pressure accumulator for a power steering system
Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Servolenksystem sowie einen hydraulischen Druckspeicher für ein Servolenksystem, mit einem Druckspeichergehäuse, in dem eine Druckkammer und eine Vorspannkammer ausgebildet sind, einem in Richtung zur Druckkammer beaufschlagten Kolben, der zwischen einer ersten Endposition und in einer zweiten Endposition bewegbar ist und die beiden Kammern voneinander trennt, wobei in den Kolben ein Rückschlagventil integriert ist, welches in einer Offenstellung die Druckkammer und die Vorspannkammer verbindet, und wobei die Druckkammer einen Druckkammeranschluss aufweist, über den der Druckspeicher an einen Hydraulikkreis des Servolenk- Systems anschließbar ist.The invention relates to an electrohydraulic power steering system and a hydraulic pressure accumulator for a power steering system, with a pressure accumulator housing in which a pressure chamber and a biasing chamber are formed, a piston acted upon in the direction of the pressure chamber, which is movable between a first end position and in a second end position and two chambers separated from each other, wherein in the piston, a check valve is integrated, which connects the pressure chamber and the biasing chamber in an open position, and wherein the pressure chamber has a pressure chamber port through which the pressure accumulator is connected to a hydraulic circuit of the power steering system.
Als elektrohydraulisches Servolenksystem wird im folgenden ein Lenksystem bezeichnet, bei dem die von einem Elektromotor erzeugte Servounterstützung mit Hilfe eines hydrostatischen Kreises auf eine Zahnstange des Lenksystems übertragen wird. Der Elektromotor treibt dabei eine reversibel arbeitende Pumpe an, wobei die Pumpe zwei Anschlüsse aufweist, die jeweils über Schlauchleitungen mit einer von zwei Arbeitskammern eines Lenkzylinders verbunden sind. Die Druckdifferenz am Lenkzylinder wird also durch das Antriebsmoment der Pumpe bzw. das Ausgangsmoment des Elektromotors bestimmt, wobei den Arbeitskammern üblicherweise Drucksensoren zugeordnet sind, die den Hyd- raulikdruck im Lenkzylinder überwachen. Ein derartiges elektrohydraulisches Servolenksystem ist bereits aus der US 6,152,254 A bekannt.As an electrohydraulic power steering system, a steering system is referred to below in which the power assistance generated by an electric motor is transmitted to a rack of the steering system by means of a hydrostatic circuit. The electric motor thereby drives a reversibly operating pump, wherein the pump has two connections which are each connected via hose lines with one of two working chambers of a steering cylinder. The pressure difference on the steering cylinder is thus determined by the drive torque of the pump or the output torque of the electric motor, wherein the working chambers are usually associated with pressure sensors that monitor the hydraulic pressure in the steering cylinder. Such an electro-hydraulic power steering system is already known from US 6,152,254 A.
Die notwendige Servounterstützung wird bei einem solchen Lenksystem nach folgendem Prinzip ermittelt: Ein Lenkmomentsensor erfasst das von einem Fahrer am Lenkrad aufgebrachte Lenkmoment, aus dem ein Sollwert für die Druckdifferenz am Lenkzylinder berechnet wird. Mit Hilfe einer elektronischen Steuerung des Elektromotors wird dann die von den Drucksensoren erfasste Druckdifferenz in den Arbeitskammern auf den aktuellen Sollwert eingeregelt. Es hat sich herausgestellt, dass für eine einwandfreie Funktion dieses Regelkreises eine steife und spielfreie Kopplung zwischen dem Elektromotor und der Zahnstange notwendig ist. Daher muss das Auftreten von Kavitationserscheinungen im hydrostatischen Kreis möglichst verhindert werden, und die unter Umständen bei der Befüllung verbleibenden oder durch Leckage entstehenden Luftblasen im Lenksystem sollten im Laufe der Zeit selbsttätig entweichen können.The necessary power assistance is determined in such a steering system according to the following principle: A steering torque sensor detects the applied by a driver on the steering wheel steering torque, from which a target value for the pressure difference is calculated on the steering cylinder. With the aid of an electronic control of the electric motor, the pressure difference detected by the pressure sensors in the working chambers is then adjusted to the current desired value. It has been found that a stiff and play-free coupling between the electric motor and the rack is necessary for proper operation of this loop. Therefore, the occurrence of cavitation phenomena in the hydrostatic circuit must be prevented as possible, and the possibly left in the filling or leakage air bubbles in the steering system should be able to escape automatically over time.
Zur Vermeidung von Kavitation sind aus dem Stand der Technik bereits Servolenksysteme bekannt, bei denen ein übliches, druckloses Reservoir durch einen hydropneumatischen Speicher ersetzt wird, um das Druckniveau anzuheben. Da der Gasdruck bei diesen hydropneumatischen Speichern jedoch in erheblichem Maße von der Temperatur abhängt, ist die Sicherstellung eines weitgehend konstanten Vorspanndrucks bei den üblichen Temperaturänderungen im Motorraum problematisch. Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines vorgespannten Servo- lenksystems, das im Normalbetrieb einen weitgehend konstanten Vorspanndruck bereitstellt, mit geringem Aufwand befüllt und vorgespannt werden kann sowie eine vorteilhafte, selbsttätige Entlüftung ermöglicht.To avoid cavitation, power steering systems are already known from the prior art, in which a conventional, non-pressurized reservoir is replaced by a hydropneumatic accumulator to raise the pressure level. However, since the gas pressure in these hydropneumatic reservoirs depends to a considerable extent on the temperature, ensuring a largely constant biasing pressure at the usual temperature changes in the engine compartment is problematic. The object of the invention is therefore to provide a prestressed power steering system, which provides a largely constant biasing pressure in normal operation, can be filled with little effort and biased and allows an advantageous, automatic venting.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein elektrohydraulisches Servolenksystem, mit einem Hydraulikkreis, der eine Pumpe, eine Zylinder/Kolben-Einheit und einen hydraulischen Druckspeicher umfasst, wobei die Pumpe als reversible Pumpe ausgebildet ist und wahlweise eine erste Arbeitskammer oder eine zweite Arbeitskammer der Zylinder/Kolben-Einheit mit einem Hydraulikdruck beaufschlagen kann, und wobei an einem Sauganschluss der Pumpe ein über den Druckspeicher einstellbarer Vorspanndruck anliegt. Durch diesen Vorspanndruck am Sauganschluss der Pumpe werden Kavitationserscheinungen im Servolenksystem weitestgehend verhindert.According to the invention, this object is achieved by an electrohydraulic power steering system comprising a hydraulic circuit comprising a pump, a cylinder / piston unit and a hydraulic pressure accumulator, the pump being designed as a reversible pump and optionally a first working chamber or a second working chamber of the cylinders. Piston unit can act on a hydraulic pressure, and wherein at a suction port of the pump is applied via the pressure accumulator adjustable biasing pressure. Due to this preload pressure at the suction connection of the pump cavitation phenomena in the power steering system are largely prevented.
Vorzugsweise ist jeder Arbeitskammer ein Drucksensor zugeordnet, wobei der kleinere der beiden sensierten Druckwerte als Vorspanndruck definiert ist. In einer Ausführungsform des Servolenksystems ist eine Vorspannpumpe vorgesehen, die mit einem unter Atmosphärendruck stehenden Reservoir und einer Druckkammer des Druckspeichers in Verbindung steht, wobei die Vor- spannpumpe bei einem Abfall des Vorspanndrucks unter einen vorbestimmbaren Wert aktiviert ist und Hydraulikfluid aus dem Reservoir in die Druckkammer fördert. Somit gleicht die Vorspannpumpe Druckschwankungen im Druckspeicher aus, die beispielsweise aufgrund von Temperaturänderungen, Leckagen im Hydraulikkreis und/oder sonstigen Volumenänderungen entstehen.Preferably, each working chamber is associated with a pressure sensor, wherein the smaller of the two sensed pressure values is defined as a biasing pressure. In one embodiment of the power steering system, a biasing pump is provided which is in communication with a reservoir under atmospheric pressure and a pressure chamber of the pressure accumulator, wherein is activated pump at a drop in the biasing pressure below a predetermined value and promotes hydraulic fluid from the reservoir into the pressure chamber. Thus, the biasing pump compensates for pressure fluctuations in the accumulator, which arise for example due to temperature changes, leaks in the hydraulic circuit and / or other changes in volume.
Es hat sich herausgestellt, dass zum Vorspannen des Hydraulikkreises eine Schwingankerpumpe besonders geeignet ist und daher bevorzugt als Vorspannpumpe eingesetzt wird. Da die Druckschwankungen bei Verwendung eines geeigneten Druckspeichers eher gering sind, reicht zum Ausgleichen dieser Druckschwankungen in der Regel eine preiswerte und kompakte Miniaturausführung der Schwingankerpumpe mit geringem Fördervolumen und einem Förderdruck von wenigen bar aus.It has been found that for biasing the hydraulic circuit, a vibrating armature pump is particularly suitable and is therefore preferably used as a biasing pump. Since the pressure fluctuations are rather low when using a suitable pressure accumulator, an inexpensive and compact miniature version of the oscillating armature pump with a low delivery volume and a delivery pressure of a few bar is usually sufficient to compensate for these pressure fluctuations.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Hydraulikkreis ein elektromagnetisch betätigtes Wegeventil und ein elektromagnetisch betätigtes Sicherheitsventil auf, wobei das Hydrauliksystem in einer Betätigungsstellung der Ventile mittels der Pumpe befüllbar und/oder vorspannbar ist. Durch die Verwendung der sowieso vorhandenen Hydraulikpumpe zu diesem Zweck vereinfacht sich die Befüllung bzw. Vorspannung des Servolenksystems erheblich.In a further embodiment, the hydraulic circuit has an electromagnetically actuated directional control valve and an electromagnetically actuated safety valve, wherein the hydraulic system can be filled and / or prestressed in an actuating position of the valves by means of the pump. By using the existing anyway hydraulic pump for this purpose, the filling or bias of the power steering system simplified considerably.
In einer anderen Systemvariante weist der Hydraulikkreis ein elektromagne- tisch betätigtes Wegeventil und ein elektromagnetisch betätigtes Sicherheitsventil auf, wobei das Hydrauliksystem in einer Betätigungsstellung des Wegeventils und einer unbetätigten Grundstellung des Sicherheitsventils mittels der Pumpe befüllbar und/oder vorspannbar ist.In another variant of the system, the hydraulic circuit has an electronically actuated directional control valve and an electromagnetically actuated safety valve, wherein the hydraulic system can be filled and / or prestressed in an actuating position of the directional control valve and an unconfirmed basic position of the safety valve by means of the pump.
In einer besonders bevorzugten Systemvariante weist der Hydraulikkreis ein Hochflussventil auf, welches in seiner unbetätigten Grundstellung die Arbeitskammern der Zylinder/Kolben-Einheit miteinander und mit dem Druckspeicher verbindet, wobei der Hydraulikkreis in dieser unbetätigten Grundstellung des Hochflussventils mittels der Pumpe befüllbar und/oder vorspannbar ist, und wobei das Hochflussventil vorzugsweise vorgesteuert ist. Diese Ausbildung des Hydraulikkreises erlaubt eine vorteilhafte Realisierung der Befüll- bzw. Vorspannfunktion sowie der Ausfallsicherheitsfunktion mit nur einem einzigen Hochflussventil. Darüber hinaus werden lediglich lediglich zwei kleine, standardisierte Niederflussventile zur aktiven Vorsteuerung des Hochflussventils benötigt, so dass sich ein kompaktes Servolenksystem ergibt, das preiswert herstellbar ist und infolge der Vorsteuerung besonders energiesparend betrieben werden kann.In a particularly preferred system variant, the hydraulic circuit has a high-flow valve, which connects the working chambers of the cylinder / piston unit with each other and with the pressure accumulator in its unactuated basic position, wherein the hydraulic circuit can be filled and / or prestressed in this unactuated basic position of the high-flow valve by means of the pump , and wherein the high-flow valve is preferably pilot-operated. This design of the hydraulic circuit allows an advantageous realization of the filling or preload function and the fail-safe function with only a single high-flow valve. In addition, only two small, standardized low-flow valves are needed for active pilot control of the high-flow valve that results in a compact power steering system that can be produced inexpensively and can be operated particularly energy-saving as a result of the pilot control.
Das Hochflussventil ist dabei bevorzugt ein 6/2-Wegeventil oder ein 5/2- Wegeventil. Vorzugsweise ist das Hochflussventil durch zwei elektromagnetisch betätigte, als 2/2-Wegeventile ausgebildete Pilotventile vorgesteuert, wobei eine unbetä- tigte Grundstellung des einen Pilotventils eine Offenstellung und eine unbetätigte Grundstellung des anderen Pilotventils eine Sperrstellung ist. Diese Pilotventile sind auf einen geringen Hydraulikfluiddurchfluss ausgelegt und benötigen für eine Ventilschaltung nur kleine Betätigungsmagnete mit geringem Energiebedarf.The high-flow valve is preferably a 6/2-way valve or a 5/2-way valve. Preferably, the high-flow valve is precontrolled by two solenoid-operated, designed as 2/2-way valves pilot valves, wherein an unconfirmed basic position of a pilot valve is an open position and an unconfirmed basic position of the other pilot valve is a blocking position. These pilot valves are designed for low hydraulic fluid flow and require only small actuation magnets with low energy consumption for a valve circuit.
Alternativ kann das Hochflussventil direkt angesteuert sein. Verglichen mit der vorgesteuerten Variante sind hierbei zwar größere Betätigungsmagnete nötig, dafür verringert sich jedoch die Anzahl der hydraulischen Einzelbauteile und folglich auch die Komplexität des Gesamtsystems. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Druckspeichers für ein Servolenksystem, der eine weitgehend konstante Vorspannung des Hydraulikkreises sicherstellt und eine einfache Befüllung bzw. Vorspannung des Servolenksystems ermöglicht.Alternatively, the high-flow valve can be controlled directly. Compared with the pilot-operated variant, larger actuation magnets are required in this case, but the number of individual hydraulic components and consequently also the complexity of the overall system are reduced. Another object of the invention is to provide a pressure accumulator for a power steering system which ensures a substantially constant bias of the hydraulic circuit and enables easy filling or preloading of the power steering system.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen hydraulischen Druckspeicher der eingangs genannten Art gelöst, wobei in der Druckkammer des Druckspeichers ein Sammlungsraum für Gasblasen ausgebildet ist und wobei der Kolben ab einem vorbestimmbaren Hydraulikdruck in der Druckkammer die erste Endposition einnimmt, in der die Druckkammer über den Sammlungsraum mit der Vorspannkammer in Verbindung steht. Durch diese Druckspeicherkons- truktion ist auf einfache Art und Weise eine vorteilhafte Entlüftung des Hydraulikkreises möglich.According to the invention the object is achieved by a hydraulic accumulator of the type mentioned above, wherein in the pressure chamber of the pressure accumulator a collection space is formed for gas bubbles and wherein the piston occupies the first end position from a pre-definable hydraulic pressure in the pressure chamber, in which the pressure chamber via the collection space the preload chamber is in communication. By means of this pressure accumulator construction, an advantageous venting of the hydraulic circuit is possible in a simple manner.
Die Vorspannkammer kann dabei teilweise mit Hydraulikfluid gefüllt sein, welches im wesentlichen unter Atmosphärendruck steht. Somit wird die Vorspannkammer als Ausgleichsvolumen genutzt, das je nach Bedarf Hydraulikfluid aus der Druckkammer aufnimmt oder in die Druckkammer abgibt, um den Druck im Hydraulikkreis möglichst konstant zu halten. In einer Ausführungsform des Druckspeichers ist der Sammlungsraum in der zweiten Endposition des Kolbens vom Druckkammeranschluss getrennt und das Rückschlagventil kann seine Offenstellung einnehmen. Dadurch ist sichergestellt, dass der Hydraulikkreis über den Druckkammeranschluss keine Gasblasen aus dem Sammlungsraum, sondern ausschließlich Hydraulikfluid aus der Vorspannkammer ansaugt.The biasing chamber may be partially filled with hydraulic fluid, which is substantially below atmospheric pressure. Thus, the biasing chamber is used as a compensating volume, which receives as required hydraulic fluid from the pressure chamber or discharges into the pressure chamber to keep the pressure in the hydraulic circuit as constant as possible. In one embodiment of the pressure accumulator, the collection space in the second end position of the piston is separated from the pressure chamber port and the check valve can assume its open position. This ensures that the hydraulic circuit via the pressure chamber connection no gas bubbles from the collection chamber, but only sucks hydraulic fluid from the biasing chamber.
In dieser Ausführungsform kann in der Druckkammer ein Sammlungsraum- Überbrückungselement vorgesehen sein, welches die Vorspannkammer und den Druckkammeranschluss in der zweiten Endposition des Kolbens bei geöffnetem Rückschlagventil im wesentlichen dicht verbindet.In this embodiment, a collection space bridging element may be provided in the pressure chamber substantially sealingly connecting the biasing chamber and the pressure chamber port in the second end position of the piston when the check valve is open.
Bevorzugt steht die Vorspannkammer in der ersten Endposition des Kolbens über axiale Kerben in einer Umfangswand des Druckspeichergehäuses mit demPreferably, the biasing chamber is in the first end position of the piston via axial notches in a peripheral wall of the pressure accumulator housing with the
Sammlungsraum der Druckkammer in Verbindung. Im Überdruckfall kann durch diese Kerben sehr einfach überschüssiges Hydraulikfluid aus dem Hydraulikkreis in die Vorspannkammer des Druckspeichers abgegeben werden.Collection room of the pressure chamber in connection. In the case of overpressure, excess hydraulic fluid can very easily be discharged from the hydraulic circuit into the preload chamber of the pressure accumulator through these notches.
Alternativ oder zusätzlich kann in der Vorspannkammer ein Kolbenanschlag mit einem axialen Zapfen vorgesehen sein, wobei der Zapfen in der ersten Endposition des Kolbens das Rückschlagventil in der Offenstellung hält, so dass die Vorspannkammer mit dem Sammlungsraum der Druckkammer in Verbindung steht. Damit ist eine Abgabe von überschüssigem Hydraulikfluid aus dem Hydraulikkreis über das Rückschlagventil möglich, welches durch den Zapfen in seine Offenstellung gezwungen wird und eine Verbindung zur Vorspannkammer herstellt. Die Ausbildung axialer Kerben in der Umfangswand des Druckspeichergehäuses ist somit nicht mehr notwendig. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:Alternatively or additionally, a piston stop with an axial pin can be provided in the preload chamber, the pin in the first end position of the piston holding the check valve in the open position, so that the preload chamber communicates with the collection space of the pressure chamber. Thus, a release of excess hydraulic fluid from the hydraulic circuit via the check valve is possible, which is forced by the pin in its open position and establishes a connection to the biasing chamber. The formation of axial notches in the peripheral wall of the pressure accumulator housing is therefore no longer necessary. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. In these show:
- Figur 1 den schematischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Servo- lenksystems mit einem Hydraulikkreis gemäß einer ersten Ausführungsform; - Figur 2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers; - Figur 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers;- Figure 1 shows the schematic circuit diagram of a power steering system according to the invention with a hydraulic circuit according to a first embodiment; - Figure 2 is a longitudinal section through a first embodiment of the pressure accumulator according to the invention; - Figure 3 is a longitudinal section through a second embodiment of the pressure accumulator according to the invention;
- Figur 4 eine perspektivische Schnittansicht eines Druckspeicherkolbens für den erfindungsgemäßen Druckspeicher gemäß einer dritten Ausführungsform; - Figuren 5a und 5b jeweils einen Detailschnitt durch ein Rückschlagventil des erfindungsgemäßen Druckspeichers;FIG. 4 shows a perspective sectional view of an accumulator piston for the pressure accumulator according to the invention, according to a third embodiment; - Figures 5a and 5b each show a detail section through a check valve of the pressure accumulator according to the invention;
- Figur 6 einen (sekundären) Hydraulikkreis zum Befüllen bzw. Vorspannen des erfindungsgemäßen Servolenksystems;FIG. 6 shows a (secondary) hydraulic circuit for filling or pretensioning the power steering system according to the invention;
- Figur 7 den schematischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Servo- lenksystems mit einem Hydraulikkreis gemäß einer zweiten Ausführungsform;- Figure 7 shows the schematic circuit diagram of a power steering system according to the invention with a hydraulic circuit according to a second embodiment;
- Figur 8 den schematischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Servolenksystems mit einem Hydraulikkreis gemäß einer dritten Ausführungsform;- Figure 8 is a schematic circuit diagram of a power steering system according to the invention with a hydraulic circuit according to a third embodiment;
- Figur 9 den schematischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Servolenksystems mit einem Hydraulikkreis gemäß einer vierten Ausführungsform; und - Figur 10 einen schematischen Detailschnitt durch ein Hochflussventil des- Figure 9 shows the schematic circuit diagram of a power steering system according to the invention with a hydraulic circuit according to a fourth embodiment; and FIG. 10 shows a schematic detail section through a high-flow valve of the
Hydraulikkreises gemäß Figur 9 in einer unbetätigten Grundstellung und einer Betätigungsstellung.Hydraulic circuit according to Figure 9 in an unactuated initial position and an actuating position.
In Figur 1 ist ein hydraulischer Schaltplan für ein Servolenksystem 8 einesIn Figure 1 is a hydraulic circuit diagram for a power steering system 8 of a
Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt. Der Schaltplan zeigt dabei konkret einen vorgespannten Hydraulikkreis 10 für ein elektrohydraulisches Servolenksystem 8.Motor vehicle shown schematically. The circuit diagram shows concretely a preloaded hydraulic circuit 10 for an electrohydraulic power steering system 8.
Das elektrohydraulische Servolenksystem 8 weist eine Lenkspindel 11 auf, welche in bekannter Weise über ein Lenkgetriebe 12 mit einer Zahnstange 14 gekoppelt ist, die wiederum mit lenkbaren Rädern des 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 Servolenksystems 8 und weist neben der elektronischen Steuereinheit 18 noch einen Motor 22 und eine reversible Pumpe 24 auf. Als reversible Pumpe 24 wird in diesem Zusammen- hang eine Pumpe mit zwei Pumpenanschlüssen 25, 26 bezeichnet, wobei die Pumpe zwei unterschiedliche Förderrichtungen für Hydraulikfluid aufweist und die Pumpenanschlüsse 25, 26 in Abhängigkeit von der Förderrichtung als Saugan- schluss oder Druckanschluss nutzt. Das Servolenksystem 8 umfasst ferner eine Zylinder/Kolben-Einheit 27 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. Der in den Arbeitskammern 28, 30 herrschende Druck wird dabei von Drucksensoren 31 erfasst und an die elektronische Steuereinheit 18 übermittelt. Im vorliegenden Beispiel ist die Steuereinheit 18 darüber hinaus mit einer Stromversorgung 33 und weiteren Datenerfassungseinheiten 35 verbunden.The electro-hydraulic power steering system 8 comprises a steering shaft 11, which is coupled in a known manner via a steering gear 12 with a rack 14, which in turn cooperates with steerable wheels of the motor vehicle (not shown). At the steering gear 12 while 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 power steering system 8 and, in addition to the electronic control unit 18, also has a motor 22 and a reversible pump 24. As a reversible pump 24 is in this Hang a pump with two pump ports 25, 26, wherein the pump has two different flow directions for hydraulic fluid and the pump ports 25, 26 uses depending on the conveying direction as Saugan- connection or pressure port. The power steering system 8 further comprises a cylinder / piston unit 27 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 prevailing in the working chambers 28, 30 pressure is detected by pressure sensors 31 and transmitted to the electronic control unit 18. In the present example, the control unit 18 is additionally connected to a power supply 33 and further data acquisition units 35.
Das Servolenksystem 8 gemäß Figur 1 weist ferner ein Sicherheitsventil 32 auf, welches die Arbeitskammern 28, 30 der Zylinder/Kolben-Einheit 27 in einer ersten Ventilstellung gemäß Figur 1 kurzschließt, so dass bei einem Systemausfall keine hydraulische Blockade entsteht. Die Kraftfahrzeuglenkung funktioniert dann in diesem Fall rein mechanisch. Das Sicherheitsventil 32 ist als elektromagnetisch angesteuertes Wegeventil ausgebildet, wobei ein Federelement 34 sicherstellt, dass sich das Sicherheitsventil 32 im unbestromten Zustand in seine Grundstellung, d.h. in die dargestellte, offene Ventilstellung bewegt und die Funktion eines bekannten „Fail-Safe" -Ventils übernimmt.The power steering system 8 according to FIG. 1 also has a safety valve 32, which shorts the working chambers 28, 30 of the cylinder / piston unit 27 in a first valve position according to FIG. 1, so that in the event of a system failure no hydraulic blockage occurs. The motor vehicle steering then works purely mechanically in this case. The safety valve 32 is designed as an electromagnetically actuated directional control valve, wherein a spring element 34 ensures that the safety valve 32 in the non-energized state to its normal position, i. moved into the illustrated, open valve position and takes over the function of a well-known "fail-safe" valve.
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 genauer eingegangen wird.The basic structure of an electro-hydraulic vehicle steering system and its mode of operation are already generally known from the prior art, which is why in the following only details specific to the invention are discussed in greater detail.
Eine Besonderheit des Servolenksystems 8 liegt in der Bauweise eines Druckspeichers 36, der in Figur 1 schematisch eingezeichnet und in Figur 2 gemäß einer ersten Ausführungsform separat und detailliert dargestellt ist. Der Druckspeicher 36 umfasst ein Druckspeichergehäuse 38, in dem eine Druckkam- mer 40 und eine Vorspannkammer 42 ausgebildet sind, sowie einen beweglichen Kolben 44, der in Richtung zur Druckkammer 40 beaufschlagt ist und die beiden Kammern 40, 42 voneinander trennt. In den Kolben 44 ist ein Rückschlagventil 46 integriert, welches in seiner Offenstellung die Druckkammer 40 und die Vorspannkammer 42 verbindet.A special feature of the power steering system 8 is the design of a pressure accumulator 36, which is shown schematically in Figure 1 and shown separately and in detail in Figure 2 according to a first embodiment. The pressure accumulator 36 comprises a pressure accumulator housing 38, in which a pressure chamber 40 and a biasing chamber 42 are formed, and a movable piston 44 which is acted upon in the direction of the pressure chamber 40 and the two chambers 40, 42 separated from each other. In the piston 44 is a check valve 46 integrated, which connects the pressure chamber 40 and the biasing chamber 42 in its open position.
Die Druckkammer 40 weist einen Druckkammeranschluss 48 auf, über den der Druckspeicher 36 an den Hydraulikkreis 10 des Servolenksystems 8 an- schließbar ist (vgl. Figur 1). In der Druckkammer 40 ist ein Sammlungsraum 50 für Gasblasen ausgebildet, über den die Druckkammer 40 in der ersten Endposition des Kolbens 44 mit der Vorspannkammer 42 in Verbindung steht, wobei der Kolben 44 ab einem vorbestimmten Hydraulikdruck in der Druckkammer 40 die erste Endposition einnimmt. In der ersten Ausführungsform gemäß Figur 2 ist der Sammlungsraum 50 ein Ringraum, der um ein Sammlungsraum- Überbrückungselement 58 herum ausgebildet ist und außenseitig durch eine Umfangswand 52 des Druckspeichergehäuses 38 begrenzt wird. In der Umfangswand 52 sind axial ausgerichtete Kerben 54 vorgesehen, welche die Vorspannkammer 42 in der ersten Endposition des Kolbens 44 mit dem Sammlungsraum 50 der Druckkammer 40 verbinden. Gemäß Figur 2 ist dabei die erste Endposition mit einer oberen Anschlagstellung des Kolbens 44 identisch.The pressure chamber 40 has a pressure chamber connection 48, via which the pressure accumulator 36 can be connected to the hydraulic circuit 10 of the power steering system 8 (see FIG. 1). In the pressure chamber 40, a collection space 50 is formed for gas bubbles through which the pressure chamber 40 is in the first end position of the piston 44 with the biasing chamber 42 in communication, the piston 44 assumes the first end position from a predetermined hydraulic pressure in the pressure chamber 40. In the first embodiment according to FIG. 2, the collection space 50 is an annular space which is formed around a collection space bridging element 58 and is bounded on the outside by a peripheral wall 52 of the pressure storage housing 38. In the peripheral wall 52 axially aligned notches 54 are provided, which connect the biasing chamber 42 in the first end position of the piston 44 with the collection space 50 of the pressure chamber 40. According to FIG. 2, the first end position is identical to an upper stop position of the piston 44.
In der Vorspannkammer 42 ist eine Druckfeder 55 vorgesehen, die den Kolben 44 in Richtung zur Druckkammer 40 beaufschlagt. Des weiteren ist die Vorspannkammer 42 wenigstens teilweise mit Hydraulikfluid gefüllt, welches im wesentlichen unter Atmosphärendruck steht. Gemäß Figur 2 ist zur Vergrößerung des Vorspannkammervolumens noch ein Tank 56 mit einem Entlüftungsdeckel 57 vorgesehen, wobei der Entlüftungsdeckel 57 in anderen Ausführungsformen auch direkt auf das Druckspeichergehäuse 38 aufgesetzt sein kann. Wird der Kolben 44 entgegen der Kraft der Druckfeder 55 durch einen wachsenden Druck im Hydraulikkreis 10 in seine erste Endposition bewegt, so kann Gas und/oder Hydraulikfluid aus der Druckkammer 40 über die Kerben 54 in die Vorspannkammer 42 strömen. Da der Sammlungsraum 50 zuerst die axialen Kerben 54 erreicht, strömen zunächst überwiegend Gasanteile aus der Druckkammer 40 in die Vorspannkammer 42, wodurch der Hydraulikkreis 10 in gewünschter Art und Weise entlüftet wird. Die Gasblasen, welche sich im Sammlungsraum 50 ansammeln, sind beispielsweise beim Befüllen des Servolenksystems 8 im Hydraulikkreis 10 verblieben oder über Kavitation oder Leckage in das Servolenksystem 8 eingedrungen. Besonders bevorzugt ist eine Unterseite des Kolbens 44 leicht kegelförmig ausgebildet (nicht dargestellt), so dass sich die Gasblasen vornehmlich an der Umfangswand 52 des Druckspeichergehäuses 38 sammeln und über die Kerben 54 in die Vorspannkammer 42 abgegeben werden. In der zweiten Endposition, also der unteren Anschlagstellung des Kolbens 44 ist der Sammlungsraum 50 vom Druckkammeranschluss 48 getrennt. Hierzu ist in der ersten Ausführungsform des Druckspeichers 36 das Sammlungsraum- Überbrückungselement 58 in der Druckkammer 40 vorgesehen (vgl. Figur 2), welches die Vorspannkammer 42 und den Druckkammeranschluss 48 in der zweiten Endposition des Kolbens 44 (bei geöffnetem Rückschlagventil 46) im wesentlichen dicht verbindet. Für den Fall, dass der Hydraulikkreis 10 in der zweiten Endposition des Kolbens 44 Hydraulikfluid nachsaugt, ist somit sichergestellt, dass über den Druckkammeranschluss 48 keine Luft aus dem Sammlungsraum 50, sondern ausschließlich Hydraulikfluid aus der Vorspann- kammer 42 angesaugt wird.In the biasing chamber 42, a compression spring 55 is provided, which acts on the piston 44 in the direction of the pressure chamber 40. Furthermore, the biasing chamber 42 is at least partially filled with hydraulic fluid which is substantially at atmospheric pressure. According to Figure 2, a tank 56 is provided with a vent cover 57 to increase the Vorspannkammervolumens still, the vent cover 57 may be placed directly on the pressure accumulator housing 38 in other embodiments. If the piston 44 is moved counter to the force of the compression spring 55 by a growing pressure in the hydraulic circuit 10 in its first end position, so gas and / or hydraulic fluid from the pressure chamber 40 via the notches 54 in the biasing chamber 42 to flow. Since the collection space 50 first reaches the axial notches 54, initially predominantly gas fractions flow from the pressure chamber 40 into the biasing chamber 42, whereby the hydraulic circuit 10 is vented in the desired manner. The gas bubbles which accumulate in the collection space 50 remain, for example, when filling the power steering system 8 in the hydraulic circuit 10 or cavitation or leakage in the power steering system 8 penetrated. Particularly preferred is a Bottom of the piston 44 is slightly conical (not shown), so that the gas bubbles collect primarily on the peripheral wall 52 of the pressure accumulator housing 38 and discharged via the notches 54 in the biasing chamber 42. In the second end position, ie the lower stop position of the piston 44, the collection space 50 is separated from the pressure chamber connection 48. For this purpose, in the first embodiment of the pressure accumulator 36, the collection space bridging element 58 is provided in the pressure chamber 40 (see Figure 2), which substantially closes the preload chamber 42 and the pressure chamber port 48 in the second end position of the piston 44 (with the check valve 46 open) combines. In the event that the hydraulic circuit 10 sucks in hydraulic fluid in the second end position of the piston 44, it is thus ensured that no air from the collection chamber 50, but only hydraulic fluid from the preload chamber 42 is sucked in via the pressure chamber connection 48.
Da der hydraulische Druckspeicher 36 gemäß Figur 2 im Gegensatz zu hydropneumatischen Druckspeichern kein abgeschlossenes Gasvolumen aufweist, ist der durch den Druckspeicher 36 definierte Vorspanndruck weitgehend konstant. Dieser Vorspanndruck wird dabei maßgeblich durch die Druckfeder 55 eingestellt. Eine hydrostatische Komponente aus dem drucklosen Hydraulikfluid in der Vorspannkammer 42 ist in der Regel vernachlässigbar. Ein weiterer Vorteil des Druckspeichers 36 ist die automatische Entlüftung des Hydraulikkreises 10 bei Überdruck, d.h. bei einem Hydraulikdruck in der Druckkammer 40, der über einem maximal gewünschten Vorspanndruck liegt. Die Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Druckspeichers 36, die sich von der zuvor beschriebenen, ersten Ausführungsform jedoch lediglich durch eine geänderte Überdruckentlüftung unterscheidet. Statt der axialen Kerben 54 in der Umfangswand 52 des Druckspeichergehäuses 38 ist gemäß Figur 3 ein Kolbenanschlag 60 mit einem axialen Zapfen 62 in der Vorspannkammer 42 vorgesehen, wobei der Zapfen 62 in der ersten Endposition des Kolbens 44 das Rückschlagventil 46 geöffnet hält, so dass die Vorspannkammer 42 mit der Druckkammer 40 in Verbindung steht. Außerdem ist im Kolben 44 ein Kanal 64 vorgesehen, der bei geöffnetem Rückschlagventil 46 die Vorspannkammer 42 mit dem Sammlungsraum 50 verbindet, so dass auch in dieser zweiten Ausführungsform des Druckspeichers 36 eine Entlüftung des Hydraulikkreises 10 in der ersten Endposition des Kolbens 44 möglich ist. Das Rückschlagventil 46 nimmt hierbei sowohl in der ersten Endposition als auch in der zweiten Endposition des Kolbens 44 seine Offenstellung ein und ermöglicht einen Fluidstrom zwischen der Druckkammer 40 und der Vorspannkammer 42.Since the hydraulic pressure accumulator 36 according to FIG. 2 has no closed gas volume in contrast to hydropneumatic pressure accumulators, the prestressing pressure defined by the pressure accumulator 36 is largely constant. This preload pressure is adjusted significantly by the compression spring 55. A hydrostatic component from the pressureless hydraulic fluid in the biasing chamber 42 is usually negligible. Another advantage of the pressure accumulator 36 is the automatic venting of the hydraulic circuit 10 at overpressure, ie at a hydraulic pressure in the pressure chamber 40, which is above a maximum desired biasing pressure. 3 shows a second embodiment of the pressure accumulator 36, which differs from the first embodiment described above, but only by a changed overpressure ventilation. Instead of the axial notches 54 in the peripheral wall 52 of the accumulator housing 38, a piston stopper 60 is provided with an axial pin 62 in the biasing chamber 42 according to Figure 3, wherein the pin 62 in the first end position of the piston 44, the check valve 46 is kept open, so that the Biasing chamber 42 is in communication with the pressure chamber 40. In addition, a channel 64 is provided in the piston 44, the biasing chamber 42 with open check valve 46 with the collection space 50 connects, so that in this second embodiment of the accumulator 36, a venting of the hydraulic circuit 10 in the first end position of the piston 44 is possible. The check valve 46 assumes its open position both in the first end position and in the second end position of the piston 44 and allows a fluid flow between the pressure chamber 40 and the biasing chamber 42nd
Die Figur 4 zeigt den Kolben 44 für eine dritte Ausführungsform des Druckspeichers 36. Bis auf den Kolben 44 entspricht diese dritte Ausführungsform der zuvor beschriebenen, zweiten Ausführungsform des Druckspeichers 36 gemäß Figur 3. Der veränderte Kolben 44 weist an seiner unteren Stirnfläche statt des Sammlungsraum-Überbrückungselements 58 (vgl. Figuren 2 und 3) eine trichterförmige Vertiefung 65 auf, die sich zum Rückschlagventil 46 hin verjüngt. Eventuell vorhandene Gasblasen sammeln sich in dieser trichterförmigen Vertiefung 65 und strömen bei einer Öffnung des Rückschlagventils 46 durch den Zapfen 62 in der ersten Endposition des Kolbens 44 in die Vorspannkammer 42. Somit ist auch in diesem Fall eine erwünschte automatische Entlüftung des Hydraulikkreises 10 bei Überdruck gegeben. Zur Kolbenführung und Kolbenabdichtung im zylindrischen Druckspeichergehäuse 38 weist der Kolben 44 gemäß Figur 4 zwei separate Führungsringe 66 und einen Dichtring 67 auf. Allen Druckspeicherausführungen ist gemeinsam, dass der Druckspeicher 36 in beiden Endpösitionen des Kolbens 44 einen Fluidstrom zwischen der Druckkammer 40 und der Vorspannkammer 42 ermöglicht. Der Hydraulikkreis 10 kann dadurch in vorteilhafter Weise Hydraulikfluid nachsaugen oder entlüftet werden.4 shows the piston 44 for a third embodiment of the pressure accumulator 36. Except for the piston 44, this third embodiment corresponds to the previously described, second embodiment of the pressure accumulator 36 according to FIG. 3. The modified piston 44 has at its lower end face instead of the collection space. Bridging element 58 (see Figures 2 and 3) has a funnel-shaped recess 65, which tapers toward the check valve 46. Any existing gas bubbles collect in this funnel-shaped recess 65 and flow at an opening of the check valve 46 through the pin 62 in the first end position of the piston 44 in the biasing chamber 42. Thus, in this case, a desired automatic venting of the hydraulic circuit 10 is given at overpressure , For piston guide and piston seal in the cylindrical pressure accumulator housing 38, the piston 44 according to FIG. 4 has two separate guide rings 66 and a sealing ring 67. All pressure accumulator designs have in common that the pressure accumulator 36 allows a fluid flow between the pressure chamber 40 and the prestressing chamber 42 in both end positions of the piston 44. The hydraulic circuit 10 can thereby advantageously vacuum or vented hydraulic fluid.
Die Figuren 5a und 5b zeigen eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Rückschlagventils 46, welches in den Kolben 44 des Druckspeichers 36 integriert, vorzugsweise eingeschraubt ist. Das Rückschlagventil 46 weist ein Ventilglied 68 auf, welches aus einer gehärteten, polierten Stahlkugel hergestellt wird. In einer Sperrstellung des Ventils 46 gemäß Figur 5a liegt das Ventilglied 68 mit seinem kugelförmigen Oberflächenabschnitt dichtend an einem Ventilsitz 70 an. Das Ventilglied 68 ist dabei radial nahezu spielfrei aber entlang einer Ventilachse A beweglich in einer Kolbenbohrung 72 geführt. Ausnehmungen 74 im Ventilglied 68 sorgen in einer Offenstellung des Rückschlagventils 46 (vgl. Figur 5b) für eine turbulenzarme Durchströmung bei geringem Druckverlust. Die dar- gestellte Ventilkonstruktion ist deshalb besonders vorteilhaft, weil sich in einem Strömungsraum 73 stromabwärts des Ventilglieds 68 keine Ventilteile befinden, die eine Fluidströmung behindern könnten. Die Führung sowie die genaue Lage des Ventilglieds 68 werden mittels einer Führungshülse 76 erreicht, die sich an den etwa halbkugelförmigen Abschnitt des Ventilglieds 68 anschließt. Eine Schließfeder 78 des Rückschlagventils 46 ist in radialer Richtung zwischen der Führungshülse 76 und einer Umfangswand der Kolbenbohrung 72 angeordnet und beaufschlagt das Ventilglied 68 in die Sperrstellung gemäß Figur 5a. Als axiales Federwiderlager dient dabei .eine Ventilhülse 80, die zur Befestigung des Rückschlagventils 46 im Kolben 44 in die Kolbenbohrung 72 eingeschraubt ist.Figures 5a and 5b show a particularly preferred embodiment of the check valve 46, which is integrated into the piston 44 of the accumulator 36, preferably screwed. The check valve 46 has a valve member 68, which is made of a hardened, polished steel ball. In a blocking position of the valve 46 according to FIG. 5 a, the valve member 68 with its spherical surface section seals against a valve seat 70. The valve member 68 is radially almost free of play but guided along a valve axis A movable in a piston bore 72. Recesses 74 in the valve member 68 ensure, in an open position of the check valve 46 (see FIG. 5b), a low-turbulence flow with a low pressure loss. The Asked valve construction is particularly advantageous because there are no valve parts in a flow space 73 downstream of the valve member 68, which could hinder fluid flow. The guide and the exact position of the valve member 68 are achieved by means of a guide sleeve 76, which adjoins the approximately hemispherical portion of the valve member 68. A closing spring 78 of the check valve 46 is arranged in the radial direction between the guide sleeve 76 and a peripheral wall of the piston bore 72 and acts on the valve member 68 in the blocking position according to FIG. 5a. An axial spring abutment serves as a valve sleeve 80, which is screwed into the piston bore 72 in the piston 44 for fastening the check valve 46.
Die Figur 6 zeigt einen sekundären Hydraulikkreis 82, der für eine besonders konstante Vorspannung im primären Hydraulikkreis 10 (vgl. Figur 1) sorgt. Der sekundäre Hydraulikkreis 82 weist hierzu eine Vorspannpumpe 84 mit einem Motor 86 auf, wobei die Vorspannpumpe 84 vorzugsweise eine miniaturisierte Schwingankerpumpe ist. Eine Saugseite der Vorspannpumpe 84 ist über ein druckloses Reservoir mit der Vorspannkammer 42 und eine Druckseite der Vorspannpumpe 84 mit der Druckkammer 40 des Druckspeichers 36 verbunden. Als druckloses Reservoir dient dabei vorzugsweise die Vorspannkammer 42 oder, wie in Figur 6 dargestellt, der Tank 56. Zwischen der Vorspannpumpe 84 und der Druckkammer 40 ist ein Rückschlagventil 88 vorgesehen, welches eine Hydraulikfluidströmung von der Druckkammer 40 zur Vorspannkammer 42 bei unbetätigter Vorspannpumpe 84 unterbindet.6 shows a secondary hydraulic circuit 82, which ensures a particularly constant prestress in the primary hydraulic circuit 10 (see FIG. The secondary hydraulic circuit 82 has for this purpose a biasing pump 84 with a motor 86, wherein the biasing pump 84 is preferably a miniaturized oscillating armature pump. A suction side of the biasing pump 84 is connected via an unpressurized reservoir to the biasing chamber 42 and a pressure side of the biasing pump 84 to the pressure chamber 40 of the pressure accumulator 36. The non-pressurized reservoir is preferably the biasing chamber 42 or, as shown in Figure 6, the tank 56. Between the biasing pump 84 and the pressure chamber 40, a check valve 88 is provided which prevents hydraulic fluid flow from the pressure chamber 40 to the biasing chamber 42 with unconfirmed biasing pump 84 ,
Genau wie der Elektromotor 22 des primären Hydraulikkreises 10 (Figur 1) steht auch der Motor 86 des sekundären Hydraulikkreises 82 mit der Stromver- sorgung 33 in Verbindung und wird über einen Schalter 90 von der elektronischen Steuereinheit 18 angesteuert. Die elektronische Steuereinheit 18 überprüft anhand der Drucksensoren 31 , ob in jeder der Arbeitskammern 28, 30 wenigstens der vorbestimmte, minimale Vorspanndruck herrscht. Sollte dies nicht der Fall sein, so wird der Schalter 90 geschlossen, und die Vorspannpumpe 84 fördert Hydraulikfluid aus der Vorspannkammer 42 in die Druckkammer 40, bis sich in jeder der Arbeitskammern 28, 30 wenigstens der minimale Vorspanndruck einstellt. Die Vorspannpumpe 84 kann auch bis zu einem maximalen Vorspanndruck fördern, bei dem sich der Kolben 44 in seiner zweiten Endposition befindet und eine vorteilhafte Entlüftung des primären Hydraulikkreises 10 stattfindet. Vorzugsweise erfolgt die Aktivierung der Vorspannpumpe 84 zum Einstellen des Vorspanndrucks im Rahmen einer Startroutine beim Starten des Fahrzeugs. Während des Fahrbetriebs bleibt dann der Schalter 90 geöffnet und wird nicht von der elektronischen Steuereinheit 18 angesteuert. Diese seltene aber regelmäßige Überprüfung und Nachsteuerung des Vorspanndrucks durch die Vorspannpumpe 84 reicht aus, um eine Leckage im primären Hydraulikkreis 10 auszugleichen und den Vorspanndruck im wesentlichen konstant zu halten.Like the electric motor 22 of the primary hydraulic circuit 10 (FIG. 1), the motor 86 of the secondary hydraulic circuit 82 is also connected to the power supply 33 and is actuated by the electronic control unit 18 via a switch 90. The electronic control unit 18 checks on the basis of the pressure sensors 31, whether in each of the working chambers 28, 30 at least the predetermined, minimum bias pressure prevails. If this is not the case, the switch 90 is closed, and the biasing pump 84 delivers hydraulic fluid from the biasing chamber 42 into the pressure chamber 40 until at least the minimum bias pressure in each of the working chambers 28, 30 is established. The biasing pump 84 may also deliver up to a maximum biasing pressure at which the piston 44 is in its second end position and beneficial venting of the primary hydraulic circuit 10 occurs. Preferably, activation of the biasing pump 84 to adjust the biasing pressure occurs as part of a startup routine when starting the vehicle. During the driving operation, the switch 90 then remains open and is not activated by the electronic control unit 18. This rare but regular check and readjustment of the biasing pressure by the biasing pump 84 is sufficient to compensate for leakage in the primary hydraulic circuit 10 and to maintain the biasing pressure substantially constant.
Im folgenden wird anhand der Figuren 7 und 8 auf Ausführungsformen des elektrohydraulischen Servolenksystems 8 eingegangen, die eine besonders vorteilhafte Befüllung, Entlüftung und/oder Vorspannung des hydrostatischen Hydraulikkreises 10 ermöglichen. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird zum Verständnis des allgemeinen Funktionsprinzips auf die obige Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen, wobei einander entsprechende Bauteile identische Bezugszeichen tragen. Die Figur 7 zeigt das elektrohydraulische Servolenksystem 8 mit einemIn the following, embodiments of the electrohydraulic power steering system 8 will be discussed with reference to FIGS. 7 and 8, which allow a particularly advantageous filling, venting and / or pretensioning of the hydrostatic hydraulic circuit 10. To avoid repetition, reference is made to the understanding of the general principle of operation to the above description of the first embodiment, wherein corresponding components carry identical reference numerals. FIG. 7 shows the electrohydraulic power steering system 8 with a
(primären) Hydraulikkreis 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei im Vergleich zur ersten Ausführungsform gemäß Figur 1 ein zusätzliches Wegeventil 92, konkret ein 4/2-Wegeventil, sowie eine Verbindungsleitung 94 zwischen der Vorspannkammer 42 und dem Hydraulikkreis 10 vorgesehen ist. Ferner sind an den Endanschlägen eines Kolbens 95 der Zylinder/Kolben-(Primary) hydraulic circuit 10 according to a second embodiment, wherein in comparison to the first embodiment of Figure 1, an additional directional control valve 92, specifically a 4/2-way valve, and a connecting line 94 between the biasing chamber 42 and the hydraulic circuit 10 is provided. Furthermore, at the end stops of a piston 95, the cylinder / piston
Einheit 27 Überströmnuten 96 vorgesehen, die in den Anschlagpositionen des Kolbens 95 eine gedrosselte Verbindung zwischen den Arbeitskammern 28, 30 herstellen. Diese Überströmnuten 96 sorgen zum einen für eine Endlagendämpfung der Zylinder/Kolben-Einheit 27, ermöglichen zum anderen aber auch eine Befüllung und Vorspannung des primären Hydraulikkreises 10 in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise:Unit 27 Überströmnuten 96 is provided which produce a throttled connection between the working chambers 28, 30 in the stop positions of the piston 95. These overflow grooves 96 provide for a cushioning of the cylinder / piston unit 27, but on the other hand also allow a filling and bias of the primary hydraulic circuit 10 in the manner described below:
Die elektronische Steuereinheit 18 aktiviert die Ventile 32, 92, so dass sie ihre Betätigungssteliung gemäß Figur 7 einnehmen. Danach wird die Pumpe 24 so betrieben, dass sie über die Verbindungsleitung 94 Hydraulikfluid aus der Vorspannkammer 42 des Druckspeichers 36 ansaugt und an die erste Arbeitskammer 28 der Zylinder/Kolben-Einheit 27 abgibt. Der Kolben 95 bewegt sich infolge dieser Druckbeaufschlagung der ersten Arbeitskammer 28 in seine obere Anschlagposition (Figur 7), in der durch die Überströmnuten 96 ein Überströnnen von Gas und/oder Hydraulikfluid von der ersten Arbeitskammer 28 in die zweite Arbeitskammer 30 möglich ist. Von der oberen Arbeitskammer 30 wird das Gas und/oder Hydraulikfluid über das Wegeventil 92 in die Druckkammer 40 des Druckspeichers 36 eingeleitet. Bei genügend hohem Druck in der Druckkammer 40 findet eine Überdruckentlastung statt, bei der Gas und/oder Hydraulikfluid von der Druckkammer 40 in die Vorspannkammer 42 abströmt. Gemäß den Figuren 2 bis 4 ist der Druckspeicher 36 so ausgelegt, dass bei der Überdruckentlastung zunächst in erster Linie eine Entlüftung, d.h. ein Überströmen von Gas erfolgt, bevor ein Überströmen von Hydraulikfluid stattfindet. Damit eignet sich der oben beschriebene Vorgang hervorragend zurThe electronic control unit 18 activates the valves 32, 92, so that they assume their Betätigungssteliung according to Figure 7. Thereafter, the pump 24 is operated so that it sucks hydraulic fluid from the preload chamber 42 of the pressure accumulator 36 via the connecting line 94 and delivers it to the first working chamber 28 of the cylinder / piston unit 27. The piston 95 moves due to this pressurization of the first working chamber 28 in its upper stop position (Figure 7), in the through the overflow 96 a Overflow of gas and / or hydraulic fluid from the first working chamber 28 into the second working chamber 30 is possible. From the upper working chamber 30, the gas and / or hydraulic fluid is introduced via the directional control valve 92 into the pressure chamber 40 of the pressure accumulator 36. When the pressure in the pressure chamber 40 is sufficiently high, overpressure relief takes place, in which gas and / or hydraulic fluid flows from the pressure chamber 40 into the prestressing chamber 42. According to FIGS. 2 to 4, the pressure accumulator 36 is designed in such a way that, in the first place, venting, ie an overflow of gas, takes place during the overpressure relief, before an overflow of hydraulic fluid takes place. Thus, the process described above is ideal for
Befüllung, Entlüftung und Vorspannung des primären Hydraulikkreises 10. Nachdem der Hydraulikkreis 10 den gewünschten Vorspanndruck erreicht hat, wird das Sicherheitsventil 32 als herkömmliches „Fail-Safe"-Ventil betrieben und das federbeaufschlagte Wegeventil 92 deaktiviert, so dass es seine Grundstellung (untere Ventilposition in Figur 7) einnimmt. Das elektrohydraulische Servolenk- system 8 wird dadurch wieder in seine herkömmliche Betriebsfunktion überführt und kann im folgenden eine gewünschte Servounterstützung bereitstellen.Filling, venting and biasing the primary hydraulic circuit 10. After the hydraulic circuit 10 has reached the desired bias pressure, the safety valve 32 is operated as a conventional "fail-safe" valve and the spring-loaded directional control valve 92 is deactivated so that it is in its normal position (lower valve position in FIG The electro-hydraulic power steering system 8 is thereby converted back into its conventional operating function and can provide a desired power assistance in the following.
In der Verbindungsleitung 94 ist besonders bevorzugt ein Rückschlagventil 98 vorgesehen, welches im Normalbetrieb bei einer Druckbeaufschlagung der zweiten Arbeitskammer 30 ein Abströmen von Hydraulikfluid in die Vorspannkammer 42 des Druckspeichers 36 verhindert.In the connecting line 94, a check valve 98 is particularly preferably provided, which prevents in normal operation at a pressurization of the second working chamber 30, a flow of hydraulic fluid into the biasing chamber 42 of the accumulator 36.
Der Ausschnitt A in Figur 7 zeigt eine alternative Ausführungsvariante des Wegeventils 92, bei der ein Leckageanschluss 99 der Pumpe 24 in der Betätigungsstellung des Ventils 92 nicht gesperrt, sondern mit dem Pumpenanschluss 26 verbunden ist.Section A in FIG. 7 shows an alternative embodiment of the directional control valve 92, in which a leakage connection 99 of the pump 24 is not blocked in the actuation position of the valve 92 but is connected to the pump connection 26.
Vorzugsweise sind mehrere Bauteile des Servolenksystems 8 zu kompakten, vormontierten Baugruppen, wie z.B. dem Motor-Pumpen-Aggregat 20 oder einem Ventilblock 100 zusammengefasst, was in Figur 7 durch gestrichelte Rechtecke dargestellt ist. Der beschriebene Vorgang zum Vorspannen des Hydraulikkreises 10 kann bei dieser zweiten Ausführungsform ebenfalls in eine Startroutine beim Starten des Fahrzeugs integriert sein, so dass sich die Ausbildung eines sekundären Hydraulikkreises 82 gemäß Figur 6 erübrigt.Preferably, a plurality of components of the power steering system 8 to compact, pre-assembled components, such as the motor-pump unit 20 or a valve block 100 summarized, which is shown in Figure 7 by dashed rectangles. The described process for biasing the hydraulic circuit 10 in this second embodiment may also be in a startup routine at start up be integrated with the vehicle, so that the formation of a secondary hydraulic circuit 82 according to Figure 6 is unnecessary.
Die Figur 8 zeigt das elektrohydraulische Servolenksystem 8 mit dem (primären) Hydraulikkreis 10 gemäß einer dritten Ausführungsform, bei der im Unterschied zur zweiten Ausführungsform nach Figur 7 keine Überström nuten 96 in der Zylinder/Kolben-Einheit 27 vorgesehen sind, so dass kein Überströmen von Gas und/oder Hydraulikfluid von der ersten Arbeitskammer 28 in die zweite Arbeitskammer 30 möglich ist. Trotzdem kann der Hydraulikkreis 10 in einer Betätigungsstellung des Wegeventils 92 und einer unbetätigten Grundstellung des Sicherheitsventils 32 (vgl. Figur 8) entlüftet und vorgespannt werden. Das Vorspannen des Servolenksystems 8 verläuft dabei genau wie zu Figur 7 beschrieben ab, mit der Ausnahme, dass die Verbindung zwischen der Vorspannkammer 42 und der Druckkammer 40 nicht durch die Überströmnuten 96 der Zylinder/Kolben-Einheit 27 hergestellt wird, sondern durch das Sicherheits- ventil 32.FIG. 8 shows the electrohydraulic power steering system 8 with the (primary) hydraulic circuit 10 according to a third embodiment, in which no overflow grooves 96 are provided in the cylinder / piston unit 27 in contrast to the second embodiment according to FIG. 7, so that no overflow of Gas and / or hydraulic fluid from the first working chamber 28 into the second working chamber 30 is possible. Nevertheless, the hydraulic circuit 10 can be vented and biased in an operating position of the directional control valve 92 and an unactuated basic position of the safety valve 32 (see FIG. The biasing of the power steering system 8 is exactly as described for Figure 7, except that the connection between the biasing chamber 42 and the pressure chamber 40 is not made by the overflow grooves 96 of the cylinder / piston unit 27, but by the safety valve 32.
Eine Befüllung des elektrohydraulischen Servolenksystems 8 ist in dieser dritten Ausführungsform ebenfalls möglich, wobei der Kolben 95 jedoch während des Befüllvorgangs durch manuelles Lenken von einer Anschlagposition zur anderen Anschlagposition bewegt werden muss, um das in den Arbeitskammern 28, 30 vorhandene Gas aus der Zylinder/Kolben-Einheit 27 zu drücken.A filling of the electro-hydraulic power steering system 8 is also possible in this third embodiment, but the piston 95 must be moved during the filling process by manually steering from one stop position to the other stop position to the present in the working chambers 28, 30 gas from the cylinder / piston Unit 27 to press.
In einer Ausführungsform ist der Druckspeicher 36 so ausgebildet, dass zum Vorspannen des (primären) Hydraulikkreises 10 nicht auf Ausgangssignale der Drucksensoren 31 zurückgegriffen werden muss, da diese Ausgangssignale nach einer längeren Standzeit des Fahrzeugs unter Umständen eine Nullpunkt- Verschiebung (sog. Drift) aufweisen können. Aus diesem Grund wird der Hydraulikkreis 10 z.B. bei jedem Starten des Fahrzeugs vorzugsweise soweit vorgespannt, bis der Kolben 44 des Druckspeichers 36 die axialen Kerben 54 erreicht, bzw. bis der axiale Zapfen 62 das Rückschlagventil 46 im Kolben 44 des Druckspeichers 36 aufdrückt. In dieser ersten Endposition des Kolbens 44 wird der Vorspanndruck im Hydraulikkreis 10 von der Druckfeder 55 des Druckspeichers 36 eindeutig festgelegt und kann zum Abgleich der beiden Drucksensoren 31 herangezogen werden. Die Figur 9 zeigt das elektrohydraulische Servolenksystem 8 mit dem (primären) Hydraulikkreis 10 gemäß einer vierten Ausführungsform. Diese vierte Ausführungsform ist der zweiten und dritten Ausführungsform des elektro- hydraulischen Servolenksystems 8 sehr ähnlich, weshalb auch auf die obige Beschreibung zu den Figuren 7 und 8 verwiesen wird. Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass das Sicherheitsventil 32 und das Wegeventil 92 zu einem einzigen Hochflussventil 102 zusammengefasst sind, wobei zur Vorsteuerung des Hochflussventils 102 zwei Niederflussventile in Form von Pilotventilen 104, 106 vorgesehen sind. Ein Ventil, das auf einen großen Hydraulikfluiddurchfluss (z.B. zum Bewegen der Zahnstange 14) ausgelegt ist, wird dabei als Hochflussventil bezeichnet, wohingegen ein Ventil, das auf einen geringen Hydraulikfluiddurchfluss (z.B. zur Ventilvorsteuerung) ausgelegt ist, als Niederflussventil bezeichnet wird. Selbstverständlich können auch das Sicherheitsventil 32 und das Wegeventil 92 in den Figuren 7 und 8 als vorgesteuerte Hochflussventile ausgebildet sein, um die Größe der Ansteuermagnete und damit auch den Energiebedarf zur aktiven Ventilansteuerung zu reduzieren. Genauso sind natürlich Ausführungsvarianten denkbar, bei denen das Hochflussventil 102 direkt angesteuert ist.In one embodiment, the pressure accumulator 36 is designed so that it is not necessary to resort to output signals of the pressure sensors 31 for biasing the (primary) hydraulic circuit 10 since these output signals may have a zero point shift (so-called drift) after a longer service life of the vehicle can. For this reason, the hydraulic circuit 10 is preferably biased, for example, every time the vehicle is started until the piston 44 of the pressure accumulator 36 reaches the axial notches 54, or until the axial pin 62 presses the check valve 46 in the piston 44 of the pressure accumulator 36. In this first end position of the piston 44, the biasing pressure in the hydraulic circuit 10 is clearly determined by the compression spring 55 of the pressure accumulator 36 and can be used to balance the two pressure sensors 31. FIG. 9 shows the electrohydraulic power steering system 8 with the (primary) hydraulic circuit 10 according to a fourth embodiment. This fourth embodiment is very similar to the second and third embodiments of the electrohydraulic power steering system 8, for which reason reference is also made to the above description of FIGS. 7 and 8. The essential difference is that the safety valve 32 and the directional control valve 92 are combined to form a single high-flow valve 102, wherein two low-flow valves in the form of pilot valves 104, 106 are provided for the pilot control of the high-flow valve 102. A valve designed for a large hydraulic fluid flow (eg for moving the rack 14) is referred to as a high-flow valve, whereas a valve designed for a low hydraulic fluid flow (eg for valve precontrol) is referred to as a low-flow valve. Of course, the safety valve 32 and the directional control valve 92 may be formed in FIGS. 7 and 8 as pilot-controlled high-flow valves in order to reduce the size of the control magnets and thus also the energy requirement for active valve control. Likewise, of course, variants are conceivable in which the high-flow valve 102 is directly controlled.
In den Figuren 9 und 10 ist das Hochflussventil 102 als 6/2-Wegeventil mit den Ventilanschlüssen a bis f sowie den Druckanschlüssen g und h dargestellt. Alternativ können die Ventilanschlüsse a und b auch zu einem Ventilanschluss a' zusammengefasst sein, der in der unbetätigten Grundstellung mit den Ventilanschlüssen d und e sowie in der Betätigungsstellung mit dem Ventilanschluss f in Verbindung steht. Das Hochflussventil 102 ist dann ein 5/2-Wegeventil. Das Hochflussventil 102 wird von einem Federelement 108 in eine unbetä- tigte Grundstellung beaufschlagt; gemäß Figur 9 also in die rechte Ventilposition, in der die Arbeitskammern 28, 30 der Zylinder/Kolben-Einheit 27 miteinander und mit der Druckkammer 40 des Druckspeichers 36 verbunden sind, wobei der Hydraulikkreis 10 in dieser unbetätigten Grundstellung des Hochflussventils 102 mittels der reversiblen Pumpe 24 befüllbar und/oder vorspannbar ist. Diese Ausbildung des Hydraulikkreises 10 erlaubt eine vorteilhafte Realisierung der Befüll- bzw. Vorspannfunktion sowie der Ausfallsicherheitsfunktion mit nur einem einzigen Hochflussventil 102. Darüber hinaus werden lediglich lediglich zwei kleine, standardisierte Niederflussventile, genauer ein NC-Pilotventil 104 (normally closed) und ein NO-Pilotventil 106 (normally opened) zur aktiven Vorsteuerung des Hochflussventils 102 benötigt. Diese Pilotventile 104, 106 sind im vorliegenden Fall elektromagnetisch betätigte 2/2-Wegeventile, wie sie beispielsweise auch in Fahrwerkstabilisierungssystemen oder Fahrzeugbrems- anlagen zum Einsatz kommen. Bei deaktivierten Pilotventilen 104, 106 sind die Druckanschlüsse g und h des Hochflussventils 102 jeweils mit der Vorspannkammer 42 des Druckspeichers 36 verbunden, so dass sich das Hochflussventil 102 aufgrund der Federbeaufschlagung in seiner unbetätigten Grundstellung befindet (Figur 9). Das Servolenksystem 8 gemäß dieser vierten Ausführungs- Variante ist insgesamt sehr kompakt, besonders preiswert herstellbar und kann infolge der Vorsteuerung äußerst energiesparend betrieben werden.In FIGS. 9 and 10, the high-flow valve 102 is shown as a 6/2-way valve with the valve connections a to f and the pressure connections g and h. Alternatively, the valve connections a and b can also be combined to form a valve connection a ', which in the unactuated basic position is in communication with the valve connections d and e and in the actuation position with the valve connection f. The high flow valve 102 is then a 5/2-way valve. The high-flow valve 102 is acted upon by a spring element 108 in an unconfirmed basic position; according to FIG. 9, ie into the right-hand valve position, in which the working chambers 28, 30 of the cylinder / piston unit 27 are connected to one another and to the pressure chamber 40 of the pressure accumulator 36, the hydraulic circuit 10 in this unactuated basic position of the high-flow valve 102 by means of the reversible pump 24 can be filled and / or prestressed. This design of the hydraulic circuit 10 allows an advantageous realization of the filling or preload function and the fail-safe function with only a single high-flow valve 102. In addition, only two small, standardized low-flow valves, more precisely, an NC pilot valve 104th (normally closed) and a NO pilot valve 106 (normally opened) for the active pilot control of the high-flow valve 102 required. These pilot valves 104, 106 are in the present case electromagnetically actuated 2/2-way valves, as used, for example, in chassis stabilization systems or vehicle brake systems. When the pilot valves 104, 106 are deactivated, the pressure connections g and h of the high-flow valve 102 are each connected to the preload chamber 42 of the pressure accumulator 36, so that the high-flow valve 102 is in its unactuated basic position due to the spring action (FIG. 9). The power steering system 8 according to this fourth embodiment variant is overall very compact, particularly inexpensive to produce and can be operated extremely energy-saving due to the pilot control.
Bei einer Aktivierung durch die jeweiligen Ansteuermagneten werden die Pilotventile 104, 106 so geschaltet, dass der Druckanschluss h des Hochflussventils 102 mit der Vorspannkammer 42 verbunden bleibt, der Druckanschluss g jedoch mit der Druckkammer 40 in Verbindung steht. Die aus dem Druckunterschied resultierende Kraft zwischen den Druckanschlüssen g und h ist dabei so groß, dass sie die Kraft des Federelements 108 überwindet und das Hochflussventil 102 in seine (linke) Betätigungsstellung schaltet. In dieser Betätigungsstellung sind die Ventilanschlüsse a und f sowie c und e miteinander verbunden, während die Ventilanschlüsse b und d gesperrt sind. Über die Drehrichtung und Drehzahl der reversiblen Pumpe 24 kann somit in der Betätigungsstellung eine gewünschte Zahnstangenkraft im Servolenksystem 8 generiert werden.When activated by the respective drive magnets, the pilot valves 104, 106 are switched so that the pressure port h of the high-flow valve 102 remains connected to the biasing chamber 42, but the pressure port g is in communication with the pressure chamber 40. The resulting from the pressure difference between the pressure ports g and h is so great that it overcomes the force of the spring element 108 and the high-flow valve 102 switches to its (left) operating position. In this operating position, the valve ports a and f and c and e are connected to each other while the valve ports b and d are locked. On the direction of rotation and speed of the reversible pump 24 can thus be generated in the operating position, a desired rack power in the power steering system 8.
Die Figur 10 zeigt das Hochflussventil 102 gemäß Figur 9 mit den Ventilanschlüssen a bis f und den Druckanschlüssen g und h in einem schematischen Detailschnitt. Dabei ist in der Figur 10 oben die unbetätigte Ventilgrundstellung zu sehen, und unten die Betätigungsstellung, in der ein beweglicher Ventilkörper 110 des Hochflussventils 102 gegenüber der Ventilgrundstellung in Richtung des Pfeils 112 nach links verschoben ist. FIG. 10 shows the high-flow valve 102 according to FIG. 9 with the valve connections a to f and the pressure connections g and h in a schematic detail section. In this case, in the figure 10 above, the unactuated valve base position to see, and below the operating position in which a movable valve body 110 of the high-flow valve 102 relative to the valve base position in the direction of the arrow 112 is moved to the left.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrohydraulisches Servolenksystem mit einem Hydraulikkreis (10), der eine Pumpe (24), eine Zylinder/Kolben-Einheit (27) und einen hydraulischen Druckspeicher (36) umfasst, wobei die Pumpe (24) als reversible Pumpe ausgebildet ist und wahlweise eine erste Arbeitskammer (28) oder eine zweite Arbeitskammer (30) der Zylinder/ Kolben-Einheit (27) mit einem Hydraulikdruck beaufschlagen kann, und wobei an einem Sauganschluss (25, 26) der Pumpe (24) ein über den Druckspeicher (36) einstellbarer Vorspanndruck anliegt. An electrohydraulic power steering system comprising a hydraulic circuit (10) including a pump (24), a cylinder / piston unit (27) and a hydraulic pressure accumulator (36), the pump (24) being a reversible pump and optionally one first working chamber (28) or a second working chamber (30) of the cylinder / piston unit (27) can act with a hydraulic pressure, and wherein at a suction port (25, 26) of the pump (24) via the pressure accumulator (36) adjustable Preload pressure is applied.
2. Servolenksystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jeder2. Power steering system according to claim 1, characterized in that each
Arbeitskammer (28, 30) ein Drucksensor (31) zugeordnet ist, wobei der kleinere der beiden sensierten Druckwerte als Vorspanndruck definiert ist.Working chamber (28, 30) is associated with a pressure sensor (31), wherein the smaller of the two sensed pressure values is defined as a biasing pressure.
3. Servolenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorspannpumpe (84) vorgesehen ist, die mit einem unter Atmosphärendruck stehenden Reservoir und einer Druckkammer (40) des Druckspeichers (36) in Verbindung steht, wobei die Vorspannpumpe (84) bei einem Abfall des Vorspanndrucks unter einen vorbestimmbaren Wert aktiviert ist und Hydraulikfluid aus dem Reservoir in die Druckkammer (40) fördert.3. power steering system according to claim 1 or 2, characterized in that a biasing pump (84) is provided, which communicates with an under atmospheric pressure reservoir and a pressure chamber (40) of the pressure accumulator (36) in communication, wherein the biasing pump (84) at a decrease in the biasing pressure below a predetermined value is activated and hydraulic fluid from the reservoir into the pressure chamber (40) promotes.
4. Servolenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannpumpe (84) eine Schwingankerpumpe ist.4. power steering system according to claim 3, characterized in that the biasing pump (84) is an oscillating armature pump.
5. Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkreis (10) ein elektromagnetisch betätigtes Wegeventil (92) und ein elektromagnetisch betätigtes Sicherheitsventil (32) aufweist, wobei der Hydraulikkreis (10) in einer Betätigungsstellung der Ventile (32, 92) mittels der Pumpe (24) befüllbar und/oder vorspannbar ist.5. power steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic circuit (10) comprises an electromagnetically actuated directional control valve (92) and an electromagnetically actuated safety valve (32), wherein the hydraulic circuit (10) in an operating position of the valves (32, 92 ) by means of the pump (24) can be filled and / or prestressed.
6. Servolenksystem nach einem Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkreis (10) ein elektromagnetisch betätigtes Wegeventil (92) und ein elektromagnetisch betätigtes Sicherheitsventil (32) aufweist, wobei der Hydraulikkreis (10) in einer Betätigungsstellung des Wegeventils (92) und einer unbetätigten Grundstellung des Sicherheitsventils (32) mittels der Pumpe (24) befüllbar und/oder vorspannbar ist. 6. power steering system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the hydraulic circuit (10) comprises an electromagnetically operated directional control valve (92) and an electromagnetically actuated safety valve (32), wherein the hydraulic circuit (10) in an operating position of the directional control valve (92) and an unactuated basic position of the safety valve (32) by means of the pump (24) can be filled and / or prestressed.
7. Servolenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkreis (10) ein Hochflussventil (102) aufweist, welches in seiner unbetätigten Grundstellung die Arbeitskammern (28, 30) miteinander und mit dem Druckspeicher (36) verbindet, wobei der Hydraulikkreis (10) in dieser unbetätigten Grundstellung des Hochflussventils (102) mittels der Pumpe (24) befüllbar und/oder vorspannbar ist.7. power steering system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the hydraulic circuit (10) has a high-flow valve (102), which connects the working chambers (28, 30) with each other and with the pressure accumulator (36) in its unactuated basic position the hydraulic circuit (10) in this unactuated basic position of the high-flow valve (102) by means of the pump (24) can be filled and / or prestressed.
8. Servolenksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochflussventil (102) ein 6/2-Wegeventil oder ein 5/2-Wegeventil ist.8. power steering system according to claim 7, characterized in that the high-flow valve (102) is a 6/2-way valve or a 5/2-way valve.
9. Servolenksystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochflussventil (102) durch zwei elektromagnetisch betätigte, als 2/2-9. power steering system according to claim 7 or 8, characterized in that the high-flow valve (102) by two electromagnetically actuated, as 2/2
Wegeventile ausgebildete Pilotventile (104, 106) vorgesteuert ist, wobei eine unbetätigte Grundstellung des einen Pilotventils (106) eine Offenstellung und eine unbetätigte Grundstellung des anderen Pilotventils (104) eine Sperrstellung ist. Directional valves trained pilot valves (104, 106) is piloted, with an unconfirmed basic position of a pilot valve (106) is an open position and an unconfirmed basic position of the other pilot valve (104) is a blocking position.
10. Servolenksystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochflussventil (102) direkt angesteuert ist.10. power steering system according to claim 7 or 8, characterized in that the high-flow valve (102) is directly controlled.
11. Hydraulischer Druckspeicher für ein Servolenksystem (8), vorzugsweise für ein elektrohydraulisches Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Druckspeichergehäuse (38), in dem eine Druckkammer (40) und eine11. Hydraulic pressure accumulator for a power steering system (8), preferably for an electro-hydraulic power steering system according to one of the preceding claims, with a pressure accumulator housing (38) in which a pressure chamber (40) and a
Vorspannkammer (42) ausgebildet sind, sowie einem in Richtung zur Druckkammer (40) beaufschlagten Kolben (44), der zwischen einer ersten Endposition und in einer zweiten Endposition bewegbar ist und die beiden Kammern (40, 42) voneinander trennt, wobei in den Kolben (44) ein Rückschlagventil (46) integriert ist, welches in einer Offenstellung die Druckkammer (40) und die Vorspannkammer (42) verbindet, und wobei die Druckkammer (40) einen Druckkammeranschluss (48) aufweist, über den der Druckspeicher (36) an einen Hydraulikkreis (10) des Servolenk- Systems (8) anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckkammer (40) ein Sammlungsraum (50) für Gasblasen ausgebildet ist, wobei der Kolben (44) ab einem vorbestimmbaren Hydraulikdruck in der Druckkammer (40) die erste Endposition einnimmt, in der die Druckkammer (40) über den Sammlungsraum (50) mit der Vorspannkammer (42) in Verbindung steht.Preload chamber (42) are formed, and in the direction of the pressure chamber (40) acted upon piston (44) which is movable between a first end position and in a second end position and the two chambers (40, 42) separated from each other, wherein in the piston (44) a check valve (46) is integrated, which connects the pressure chamber (40) and the biasing chamber (42) in an open position, and wherein the pressure chamber (40) has a pressure chamber connection (48) via which the pressure accumulator (36) a hydraulic circuit (10) of the power steering system (8) is connectable, characterized in that in the pressure chamber (40) is formed a collection chamber (50) for gas bubbles, wherein the piston (44) from a predeterminable hydraulic pressure in the pressure chamber (40) assumes the first end position in which the pressure chamber (40) via the collection space (50) with the biasing chamber (42) is in communication.
12. Druckspeicher nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkammer (42) wenigstens teilweise mit Hydraulikfluid gefüllt ist, welches im wesentlichen unter Atmosphärendruck steht.12. Pressure accumulator according to claim 11, characterized in that the preload chamber (42) is at least partially filled with hydraulic fluid, which is substantially at atmospheric pressure.
13. Druckspeicher nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammlungsraum (50) in der zweiten Endposition des Kolbens (44) vom Druckkammeranschluss (48) getrennt ist und das Rückschlagventil (46) seine Offenstellung einnehmen kann.13. Pressure accumulator according to claim 11 or 12, characterized in that the collection space (50) in the second end position of the piston (44) from the pressure chamber port (48) is separated and the check valve (46) can assume its open position.
14. Druckspeicher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckkammer (40) ein Sammlungsraum-Überbrückungselement (58) vorgesehen ist, welches die Vorspannkammer (42) und den Druckkammeranschluss (48) in der zweiten Endposition des Kolbens (44) bei geöffnetem Rückschlagventil (46) im wesentlichen dicht verbindet.14, pressure accumulator according to claim 13, characterized in that in the pressure chamber (40) a collection space bridging element (58) is provided, which the biasing chamber (42) and the pressure chamber port (48) in the second end position of the piston (44) when open Check valve (46) connects substantially tight.
15. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkammer (42) in der ersten Endposition des Kolbens (44) über axiale Kerben (54) in einer Umfangswand (52) des Druckspeichergehäuses (38) mit dem Sammlungsraum (50) der Druckkammer (40) in Verbindung steht.15. Pressure accumulator according to one of claims 11 to 14, characterized in that the preload chamber (42) in the first end position of the piston (44) via axial notches (54) in a peripheral wall (52) of the pressure accumulator housing (38) with the collection space ( 50) of the pressure chamber (40) is in communication.
16. Druckspeicher nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorspannkammer (42) ein Kolbenanschlag (60) mit einem axialen Zapfen (62) vorgesehen ist, wobei der Zapfen (62) in der ersten Endposition des Kolbens (44) das Rückschlagventil (46) in der Offenstellung hält, so dass die Vorspannkammer (42) mit dem Sammlungsraum (50) der Druckkammer (40) in Verbindung steht. 16. Accumulator according to one of claims 11 to 14, characterized in that in the preload chamber (42) a piston stopper (60) with an axial pin (62) is provided, wherein the pin (62) in the first end position of the piston (44 ) holds the check valve (46) in the open position so that the biasing chamber (42) communicates with the collection space (50) of the pressure chamber (40).
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