DE102016122743A1

DE102016122743A1 - Lenksystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Entlüften eines Lenksystems für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016122743A1
Application number: DE102016122743.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Hägele; Martin Maier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2018-05-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Einrichtung (24) zum Entlüften des Lenksystems (1) zumindest eine an einer Innenoberfläche (10a) des Hydraulikzylinders (10) und/oder zumindest eine an einer Außenoberfläche (32a) einer im Hydraulikzylinder (10) angeordneten Schnecke (32) ausgebildete Nut (26, 28) aufweist, welche bei Stellen des Kolbens (12) in den Bereich des zweiten Hubs (H2) dazu ausgebildet ist, eine Dichtung (12a, 12d) des Kolbens (12) zum fluidischen Verbinden der ersten Druckkammer (14) des Hydraulikzylinders (10) mit der zweiten Druckkammer (16) des Hydraulikzylinders (10) mit Öl zu überströmen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Entlüften des Lenksystems (1) für das Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Entlüften eines Lenksystems für ein Kraftfahrzeug.
Stand der Technik
Lenksysteme mit geschlossener Mitte, bei welchen ein Elektromotor eine reversierbare Pumpe antreibt, die je nach Wunsch Hydrauliköl in eine benötigte Druckkammer fördert, gelten als bekannt. Das Hydrauliköl wird über die Reversierpumpe von einer Druckkammer in eine andere Druckkammer gefördert.
Die DE 10 2014 117 327 A1 offenbart ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Hydraulikzylinder, in welchem ein in Axialrichtung des Hydraulikzylinders bewegbarer Kolben angeordnet ist, wobei der Hydraulikzylinder eine durch den Kolben voneinander getrennte erste und zweite Druckkammer aufweist, und wobei der Hydraulikzylinder einen ersten, in einem Betrieb des Lenksystems nutzbaren Hub aufweist. Das Lenksystem umfasst des Weiteren eine reversierbare Hydraulikpumpe, welche durch eine erste hydraulische Leitung mit der ersten Druckkammer des Hydraulikzylinders und durch eine zweite hydraulische Leitung mit der zweiten Druckkammer des Hydraulikzylinders verbunden ist.
Das Lenksystem weist überdies einen Ölbehälter zum Volumenausgleich des Hydraulikzylinders sowie eine Einrichtung zum Entlüften des Lenksystems auf, wobei der Hydraulikzylinder einen außerhalb des ersten, nutzbaren Hubs liegenden zweiten Hub zum Entlüften des Lenksystems aufweist, und wobei die Einrichtung zum Entlüften des Lenksystems dazu ausgebildet ist, bei Stellen des Kolbens in einen Bereich des zweiten Hubs des Hydraulikzylinders die erste Druckkammer des Hydraulikzylinders mit der zweiten Druckkammer des Hydraulikzylinders fluidisch zu verbinden.
Da das Lenksystem aufgrund des Reversierbetriebs nicht mehr in eine definierbare Richtung gespült werden kann, werden Lufteinschlüsse wie beispielsweise Luftblasen nur hin und her geschoben. Sind Lufteinschlüsse im Lenkgetriebe vorhanden, ist es sehr schwer, die Luft aus dem System zu entfernen. Ein auch nur geringfügiger Lufteinschluss führt zu einem ungenauen Lenkgefühl bzw. verursacht Geräusche. Daher muss ein hydraulisch einwandfrei funktionierendes System bestmöglich entlüftet sein. In der Regel werden Lenksysteme vakuumbefüllt. Vor dem eigentlichen Befüllen wird die Luft aus dem Lenksystem gesaugt, sodass das Hydrauliköl möglichst ohne Lufteinschlüsse das Lenkgetriebe auffüllen kann. Dies ist jedoch nur theoretischer Natur, da ein absolut luftleerer Raum nicht erzeugbar ist. Es zeigt sich, dass die Vakuumbefüllung alleine nicht ausreichend ist.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Lenksystem und ein verbessertes Verfahren zum Entlüften eines Lenksystems anzugeben, welche einen einfachen und schnellen Befüll- und Entlüftungsvorgang des Lenksystems unter Verwendung möglichst weniger Bauteile ermöglichen und eine kostengünstige Umsetzung erlauben.
Die Aufgabe wird mit einem Lenksystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird des Weiteren mit einem Verfahren zum Entlüften eines Lenksystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, wobei die Einrichtung zum Entlüften des Lenksystems zumindest eine an einer Innenoberfläche des Hydraulikzylinders und/oder zumindest eine an einer Außenoberfläche einer im Hydraulikzylinder angeordneten Schnecke ausgebildete Nut aufweist, welche bei Stellen des Kolbens in den Bereich des zweiten Hubs dazu ausgebildet ist, eine Dichtung des Kolbens zum fluidischen Verbinden der ersten Druckkammer des Hydraulikzylinders mit der zweiten Druckkammer des Hydraulikzylinders mit Öl zu überströmen.
Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Verfahren zum Entlüften eines Lenksystems, wobei bei Stellen des Kolbens in den Bereich des zweiten Hubs eine Dichtung des Kolbens und/oder einer im Hydraulikzylinder angeordneten Schnecke durch Bereitstellen zumindest einer an einer Innenoberfläche des Hydraulikzylinders und/oder zumindest einer an einer Außenoberfläche der Schnecke ausgebildeten Nut zum fluidischen Verbinden der ersten Druckkammer des Hydraulikzylinders mit der zweiten Druckkammer des Hydraulikzylinders mit Öl überströmt wird.
Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, eine aktive Befüllung und Entlüftung des Lenksystems zu ermöglichen. Die Einrichtung zum Entlüften des Lenksystems ermöglicht, dass ein Volumenstrom der Reversierpumpe gezielt in einen jeweils zu befüllenden bzw. zu entlüftenden Raum gesteuert und gleichzeitig ein Rückfluss zum Ölbehälter geöffnet wird. Durch Vorsehen der an der Innenoberfläche des Hydraulikzylinders ausgebildeten Nut kann diese bei Stellen des Kolbens in den Bereich des zweiten Hubs in vorteilhafter Weise mit Öl überströmt werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Lenksystem nach Art einer Kugelmutter-Hydrolenkung ausgeführt ist, wobei ein eingeleitetes Lenkmoment durch einen Lenkspindelanschluss an einem ersten axialen Endabschnitt des Hydraulikzylinders auf eine in dem Hydraulikzylinder angeordnete Schnecke übertragbar ist, und von der Schnecke über ein Kugelgewinde in eine Axialbewegung des Kolbens umwandelbar ist, wobei die Schnecke im Wesentlichen hohl, vorzugsweise hohlzylindrisch, ausgebildet ist, und an einem axialen Endabschnitt eine Öffnung aufweist, welche mit einem, zwischen einem ersten axialen Endabschnitt des Kolbens und einem axialen Endabschnitt des Hydraulikzylinders ausgebildeten Volumen des Hydraulikzylinders kommuniziert. Durch die hohle, vorzugsweise hohlzylindrische, Ausbildung der Schnecke kann in vorteilhafter Weise von der Hydraulikpumpe Öl durch einen Hohlraum der Schnecke und weiterhin durch die an dem axialen Endabschnitt der Schnecke ausgebildete Öffnung in das zwischen dem ersten Endabschnitt des Kolbens und dem axialen Endabschnitt des Hydraulikzylinders ausgebildeten Volumen des Hydraulikzylinders gepumpt werden. Dies ermöglicht eine Befüllung des Lenksystems unter Verdrängung der in dem Lenksystem vorhandenen Luft, welche über den Ölbehälter an eine Umgebung abführbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Druckkammer ein in einem Hohlraum der Schnecke ausgebildetes Volumen und das mit diesem durch die Öffnung verbundene, zwischen dem ersten axialen Endabschnitt des Kolbens und dem axialen Endabschnitt des Hydraulikzylinders ausgebildete Volumen des Hydraulikzylinders aufweist. Somit können in vorteilhafter Weise eine erste Druckkammer und eine zweite Druckkammer des Lenksystems bereitgestellt werden, welche zum Befüllen und/oder Entlüften des Lenksystems durch Stellen des Kolbens in den Bereich des zweiten Hubs zum Überströmen der Dichtung des Kolbens mit Öl verbindbar sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Druckkammer ein, zwischen einem zweiten axialen Endabschnitt des Kolbens und einem Drehschieberventil der Einrichtung zum Entlüften des Lenksystems ausgebildetes Volumen des Hydraulikzylinders aufweist. Durch das Entlüften bzw. Befüllen des Hydraulikzylinders beginnend mit der ersten Druckkammer und anschließend der zweiten Druckkammer können somit vorhandene Lufteinschlüsse schnell und effizient aus dem System entfernt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Einrichtung zum Entlüften des Lenksystems eine im Bereich des ersten axialen Endabschnitts des Kolbens an der Innenoberfläche des Hydraulikzylinders ausgebildete erste Nut und eine im Bereich des zweiten axialen Endabschnitts des Kolbens an einer Außenoberfläche der Schnecke ausgebildete zweite Nut aufweist. Das Vorsehen der ersten und zweiten Nut ermöglicht in vorteilhafter Weise eine gute Abdichtung der ersten Druckkammer gegenüber der zweiten Druckkammer des Hydraulikzylinders.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die an der Innenoberfläche des Hydraulikzylinders ausgebildete erste Nut und die an der Außenoberfläche der Schnecke ausgebildete zweite Nut durch eine axiale Nut, vorzugsweise durch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Hydraulikzylinders voneinander beabstandet angeordnete axiale Nuten, oder durch eine zumindest abschnittsweise ausgebildete radiale Nut ausgebildet sind. Die jeweiligen Nuten können somit vorzugsweise derart ausgewählt bzw. angeordnet und dimensioniert werden, dass eine schnelle und effiziente Befüllung bzw. Entlüftung des Lenksystems möglich ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Drehschieberventil drei in einem Gehäuse des Hydraulikzylinders angeordnete Steuernuten aufweist, wobei eine erste Steuernut mit der ersten hydraulischen Leitung verbunden ist, wobei eine zweite Steuernut mit einer dritten hydraulischen Leitung, welche zwischen dem Hydraulikzylinder und dem Ölbehälter angeordnet ist, verbunden ist, und wobei eine dritte Steuernut mit der ersten Druckkammer verbunden ist. Das Drehschieberventil ermöglicht somit ein Schalten bzw. Stellen in drei unterschiedliche Positionen, in welchen ein Normalbetrieb des Lenksystems, ein Entlüften eines ersten Bereichs des Hydraulikzylinders und ein Entlüften eines zweiten Bereichs des Hydraulikzylinders ermöglicht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zum Befüllen und/oder Entlüften des Lenksystems, insbesondere zum Befüllen und/oder Entlüften der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer des Hydraulikzylinders der Kolben in den Bereich des zweiten Hubs und das Drehschieberventil in eine erste Schaltstellung stellbar sind, wobei das Drehschieberventil in der ersten Schaltstellung die zweite Steuernut und die dritte Steuernut verbindet. Durch das Verbinden der zweiten Steuernut und der dritten Steuernut des Drehschieberventils wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass Hydrauliköl aus der zweiten Druckkammer zurück in den Ölbehälter förderbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in der ersten Schaltstellung des Drehschieberventils Öl mittels der reversierbaren Hydraulikpumpe über die zweite hydraulische Leitung in die zweite Druckkammer des Hydraulikzylinders, von der zweiten Druckkammer des Hydraulikzylinders über die an der Innenoberfläche des Hydraulikzylinders ausgebildete erste Nut und die an der Außenoberfläche der Schnecke ausgebildete zweite Nut in die erste Druckkammer, und von der ersten Druckkammer über das Drehschieberventil und die dritte hydraulische Leitung in den Ölbehälter förderbar ist. Somit kann in der ersten Schaltstellung des Drehschieberventils das Lenksystem im Bereich des Hohlraums der Schnecke, der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer befüllt sowie entlüftet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zum Befüllen und/oder Entlüften des Lenksystems, insbesondere zum Befüllen und/oder Entlüften eines Rücklaufs von dem Drehschieberventil zu dem Ölbehälter das Drehschieberventil in eine zweite Schaltstellung stellbar ist, wobei das Drehschieberventil in der zweiten Schaltstellung die erste Steuernut und die zweite Steuernut verbindet. Somit kann vorzugsweise nach Entlüften des Hohlraums der Schnecke, der ersten Druckkammer und der zweiten Druckkammer der Rücklauf vom Drehschieberventil zum Ölbehälter entlüftet werden, wodurch der Hydraulikzylinder anschließend vollständig befüllt bzw. entlüftet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in der zweiten Schaltstellung des Drehschieberventils Öl mittels der reversierbaren Hydraulikpumpe über die erste hydraulische Leitung zu dem Drehschieberventil und von dem Drehschieberventil über die dritte hydraulische Leitung in den Ölbehälter förderbar ist. In der zweiten Schaltstellung des Drehschieberventils wird somit vorzugsweise Öl lediglich in den noch nicht entlüfteten Bereich des Rücklaufs gefördert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass zum Betrieb des Lenksystems das Drehschieberventil in eine dritte Schaltstellung stellbar ist, wobei das Drehschieberventil in der dritten Schaltstellung die erste Steuernut und die dritte Steuernut verbindet. Nach dem Befüllen bzw. Entlüften des Lenksystems kann dieses somit vorzugsweise in die Betriebsstellung gestellt werden. Falls zu einem späteren Zeitpunkt nötig, kann das Lenksystem über das Drehschieberventil jederzeit erneut entlüftet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in der dritten Schaltstellung des Drehschieberventils Öl mittels der reversierbaren Hydraulikpumpe über die erste hydraulische Leitung zu dem Drehschieberventil und von dem Drehschieberventil in die erste Druckkammer förderbar ist, wodurch der Kolben axial verschiebbar ist, wobei durch die axiale Verschiebung des Kolbens das in der zweiten Druckkammer vorhandene Öl von der zweiten Druckkammer über die zweite hydraulische Leitung zu der reversierbaren Hydraulikpumpe förderbar ist. Das Lenksystem ist vorzugsweise somit derart ausgebildet, dass dieses sowohl zu einem Normalbetrieb als auch durch Vorsehen der Einrichtung zum Entlüften des Lenksystems jederzeit entlüftbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in der dritten Schaltstellung des Drehschieberventils Öl mittels der reversierbaren Hydraulikpumpe über die zweite hydraulische Leitung in die zweite Druckkammer des Hydraulikzylinders förderbar ist, wodurch der Kolben axial verschiebbar ist, wobei durch die axiale Verschiebung des Kolbens das in der ersten Druckkammer vorhandene Öl von der ersten Druckkammer über das Drehschieberventil und die erste hydraulische Leitung zu der reversierbaren Hydraulikpumpe förderbar ist. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Lenkkraftunterstützung sowohl in eine erste als auch in eine zweite Lenkrichtung erfolgen.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
Figurenliste
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Drehschieberventil zum Entlüften des Lenksystems in eine erste Schaltstellung gestellt ist;
2 eine schematische Darstellung des Lenksystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Drehschieberventil zum Entlüften des Lenksystems in eine zweite Schaltstellung gestellt ist;
3 eine schematische Darstellung des Lenksystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Drehschieberventil zum Betrieb des Lenksystems in eine dritte Schaltstellung gestellt ist;
4 eine Querschnittsansicht des Drehschieberventils des Lenksystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Entlüften des Lenksystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Lenksystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Drehschieberventil zum Entlüften des Lenksystems in eine erste Schaltstellung gestellt ist.
Das Lenksystem 1 für das Kraftfahrzeug weist einen Hydraulikzylinder 10 auf. In dem Hydraulikzylinder 10 ist ein in Axialrichtung des Hydraulikzylinders 10 bewegbarer Kolben 12 angeordnet. Der Hydraulikzylinder 10 weist eine durch den Kolben 12 voneinander getrennte erste und zweite Druckkammer 14, 16 auf. Des Weiteren weist der Hydraulikzylinder 10 einen ersten, in einem Betrieb des Lenksystems 1 nutzbaren Hub H1 auf.
Das Lenksystem 1 für das Kraftfahrzeug weist des Weiteren eine reversierbare Hydraulikpumpe 17 auf. Die reversierbare Hydraulikpumpe 17 ist durch eine erste hydraulische Leitung 18 mit der ersten Druckkammer 14 des Hydraulikzylinders 10 verbunden. Überdies ist die reversierbare Hydraulikpumpe 17 durch eine zweite hydraulische Leitung 20 mit der zweiten Druckkammer 16 des Hydraulikzylinders 10 verbunden.
Das Lenksystem 1 für das Kraftfahrzeug weist ferner einen Ölbehälter 22 auf. Der Ölbehälter 22 ist dazu ausgebildet, einen Volumenausgleich des Hydraulikzylinders 10 vorzunehmen. Überdies weist das Lenksystem 1 für das Kraftfahrzeug eine Einrichtung 24 zum Entlüften des Lenksystems 1 auf. Der Hydraulikzylinder 10 weist des Weiteren einen außerhalb des ersten, nutzbaren Hubs H1 liegenden zweiten Hub H2 auf, welcher zum Entlüften des Lenksystems 1 dient. Die Einrichtung 24 zum Entlüften des Lenksystems 1 ist ferner dazu ausgebildet, bei Stellen des Kolbens 12 in einen Bereich des zweiten Hubs H2 des Hydraulikzylinders 10 die erste Druckkammer 14 des Hydraulikzylinders 10 mit der zweiten Druckkammer 16 des Hydraulikzylinders 10 fluidisch zu verbinden.
Die Einrichtung 24 zum Entlüften des Lenksystems 1 weist des Weiteren eine an einer Innenoberfläche 10a des Hydraulikzylinders 10 und eine an einer Außenoberfläche 32a einer im Hydraulikzylinder 10 angeordneten Schnecke 32 ausgebildete Nut 26, 28 auf. Die jeweilige Nut 26, 28 ist bei Stellen des Kolbens in den Bereich des zweiten Hubs H2 dazu ausgebildet, eine Dichtung 12a, 12d des Kolbens 12 zum fluidischen Verbinden der ersten Druckkammer 14 des Hydraulikzylinders 10 mit der zweiten Druckkammer 16 des Hydraulikzylinders 10 mit Öl zu überströmen.
Das Lenksystem 1 ist ferner nach Art einer Kugelmutter-Hydrolenkung ausgeführt. Ein eingeleitetes Lenkmoment ist durch einen Lenkspindelanschluss 30 an einem ersten axialen Endabschnitt des Hydraulikzylinders 10 auf die in dem Hydraulikzylinder 10 angeordnete Schnecke 32 übertragbar. Des Weiteren ist das in die Schnecke eingeleitete Lenkmoment von der Schnecke 32 über ein Kugelgewinde 34 in eine Axialbewegung des Kolbens 12 umwandelbar. Die Schnecke 32 ist im Wesentlichen hohl, im vorliegenden Ausführungsbeispiel hohlzylindrisch ausgebildet. Die Schnecke 32 weist an einem axialen Endabschnitt 32b eine Öffnung 35 auf. Die Öffnung 35 kommuniziert mit einem, zwischen einem ersten axialen Endabschnitt 12b des Kolbens 12 und einem axialen Endabschnitt 10b des Hydraulikzylinders 10 ausgebildeten Volumen V1 des Hydraulikzylinders 10.
Die erste Druckkammer 14 weist ein in einem Hohlraum 32c der Schnecke 32 ausgebildetes Volumen und das mit diesem durch die Öffnung 35 verbundene, zwischen dem ersten axialen Endabschnitt 12a des Kolbens 12 und dem axialen Endabschnitt 10b des Hydraulikzylinders 10 ausgebildete Volumen V1 des Hydraulikzylinders 10 auf.
Die zweite Druckkammer 16 weist ein, zwischen einem zweiten axialen Endabschnitt 12c des Kolbens 12 und einem Drehschieberventil 36 der Einrichtung 24 zum Entlüften des Lenksystems 1 ausgebildetes Volumen V2 des Hydraulikzylinders 10 auf.
Die Einrichtung 24 zum Entlüften des Lenksystems weist eine im Bereich des ersten axialen Endabschnitts 12b des Kolbens 12 an der Innenoberfläche 10a des Hydraulikzylinders 10 ausgebildete erste Nut 26 auf. Des Weiteren weist die Einrichtung 24 zum Entlüften des Lenksystems 1 eine im Bereich des zweiten axialen Endabschnitts 12c des Kolbens 12 an der Außenoberfläche 32a der Schnecke 32 ausgebildete zweite Nut 28 auf.
Die an der Innenoberfläche 10a des Hydraulikzylinders 10 ausgebildete erste Nut 26 und die an der Außenoberfläche 32a der Schnecke 32 ausgebildete zweite Nut sind vorzugsweise durch eine axiale Nut ausgebildet. Alternativ können beispielsweise eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Hydraulikzylinders 10 voneinander beabstandet angeordnete axiale Nuten vorgesehen sein. Ferner alternativ kann anstatt der axialen Nut beispielsweise eine zumindest abschnittsweise ausgebildete radiale Nut vorgesehen sein.
Das Drehschieberventil 36 weist drei in einem Gehäuse 11 des Hydraulikzylinders 10 angeordnete Steuernuten 36a, 36b, 36c auf. Eine erste Steuernut 36a ist mit der ersten hydraulischen Leitung 18 verbunden. Eine zweite Steuernut 36b ist mit einer dritten hydraulischen Leitung 38 verbunden, welche zwischen dem Hydraulikzylinder 10 und dem Ölbehälter 22 angeordnet ist. Eine dritte Steuernut 36c ist mit der ersten Druckkammer 14 verbunden.
Zum Befüllen und Entlüften der ersten Druckkammer 14 und der zweiten Druckkammer 16 des Hydraulikzylinders 10 ist der Kolben 12 in den Bereich des zweiten Hubs H2 stellbar. Des Weiteren ist das Drehschieberventil 36 in eine erste Schaltstellung A stellbar. Das Drehschieberventil 36 verbindet in der ersten Schaltstellung A die zweite Steuernut 36b und die dritte Steuernut 36c.
In der ersten Schaltstellung A des Drehschieberventils 36 ist Hydrauliköl mittels der reversierbaren Hydraulikpumpe 17 über die zweite hydraulische Leitung 20 in die zweite Druckkammer 16 des Hydraulikzylinders 10 förderbar. Von der zweiten Druckkammer 16 des Hydraulikzylinders 10 ist ferner Hydrauliköl über die an der Innenoberfläche 10a des Hydraulikzylinders 10 ausgebildete erste Nut 26 und die an der Außenoberfläche 32a der Schnecke 32 ausgebildete zweite Nut in die erste Druckkammer 14 förderbar.
Ferner ist Hydrauliköl von der ersten Druckkammer 14 über das Drehschieberventil 36 und die dritte hydraulische Leitung 38 in den Ölbehälter 22 förderbar. Die Förderrichtung ist in 1 durch die jeweiligen Pfeile angezeigt. Um die Anzahl von Steuernuten im Gehäuse 11 des Hydraulikzylinders 10 möglichst gering zu halten, ist das Drehschieberventil 36 vorzugsweise im verbauten Zustand eines Lenkungsgehäuses direkt oben am Lenkungsgehäuse angeordnet.
Bei der Entlüftung kann somit an nur einem Stellglied der Volumenstrom des Hydrauliköls in die jeweils notwendigen Räume gesteuert werden, was die Befüllung in der Endmontage erleichtert, da nicht zwei Stellglieder bewegt werden müssen. Das Drehschieberventil 36 ist somit dazu ausgebildet, beim Verstellen gleichzeitig Bohrungen bzw. Steuernuten zu öffnen und zu schließen. Aufgrund des Vorsehens von höchstens drei Schaltstellungen kann ein Aufwand beim Entlüften reduziert werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Lenksystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Drehschieberventil zum Entlüften des Lenksystems in eine zweite Schaltstellung gestellt ist.
Zum Befüllen und Entlüften des Lenksystems 1, insbesondere eines Rücklaufs von dem Drehschieberventil 36 zum Ölbehälter 22, ist das Drehschieberventil 36 in eine zweite Schaltstellung B stellbar. Das Drehschieberventil 36 verbindet in der zweiten Schaltstellung B die erste Steuernut 36a und die zweite Steuernut 36b.
In der zweiten Schaltstellung B des Drehschieberventils 36 ist Hydrauliköl mittels der reversierbaren Hydraulikpumpe 17 über die erste hydraulische Leitung 18 zu dem Drehschieberventil 36 und von dem Drehschieberventil 36 über die dritte hydraulische Leitung 38 in den Ölbehälter 22 förderbar.
3 zeigt eine schematische Darstellung des Lenksystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Drehschieberventil zum Betrieb des Lenksystems in eine dritte Schaltstellung gestellt ist.
Zum Betrieb des Lenksystems 1 ist das Drehschieberventil 36 in eine dritte Schaltstellung C stellbar. Das Drehschieberventil 36 verbindet in der dritten Schaltstellung C die erste Steuernut 36a und die dritte Steuernut 36c.
In der dritten Schaltstellung C des Drehschieberventils 36 ist Hydrauliköl mittels der reversierbaren Hydraulikpumpe 17 über die erste hydraulische Leitung 18 zu dem Drehschieberventil 36 und von dem Drehschieberventil 36 in die erste Druckkammer 14 förderbar. Dadurch ist der Kolben axial verschiebbar, wobei durch die axiale Verschiebung des Kolbens 12 das in der zweiten Druckkammer 16 vorhandene Öl von der zweiten Druckkammer 16 über die zweite hydraulische 20 zu der reversierbaren Hydraulikpumpe 17 förderbar ist.
Des Weiteren ist in der dritten Schaltstellung C des Drehschieberventils 36 Öl mittels der reversierbaren Hydraulikpumpe 17 über die zweite hydraulische Leitung 20 in die zweite Druckkammer des Hydraulikzylinders 10 förderbar. Dadurch ist der Kolben 12 axial verschiebbar, wodurch durch die axiale Verschiebung des Kolbens 12 das in der ersten Druckkammer 14 vorhandene Öl von der ersten Druckkammer 14 über das Drehschieberventil 36 und die erste hydraulische Leitung 18 zu der reversierbaren Hydraulikpumpe 17 förderbar ist.
4 zeigt eine Querschnittsansicht des Drehschieberventils des Lenksystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Das Drehschieberventil 36 ist in eine Öffnung des Gehäuses 11 des Hydraulikzylinders 10 eingefügt. Das Drehschieberventil 36 ist vorzugsweise kegelig ausgeführt. Dies ermöglicht eine innere metallische Abdichtung ohne Lecköl. Das Drehschieberventil 36 ist nach außen mit einem O-Ring 42 abgedichtet. Somit ist eine absolute Dichtheit nach außen gewährleistet. Nach dem Einfügen in die Öffnung des Gehäuses 11 wird vorzugsweise ein Gewindering 44 in ein Gewinde des Gehäuses 11 gedreht, welcher das Drehschieberventil 36 axial sichert bzw. befestigt. Der Gewindering 44 wird nach dem Einfügen in die Öffnung des Gehäuses 11 vorzugsweise in der Öffnung des Gehäuses 11 verstemmt. Eine Verstemmung 43 ist am Rand des Gewinderings 44 vorgesehen. Der Gewindering 44 weist eine mittige Öffnung auf, durch welche ein in einem mittigen Bereich des Drehschieberventils 36 angeordneter Innensechskant zum Drehen bzw. Stellen des Ventils in die jeweiligen Schaltstellungen zugänglich ist. Des Weiteren ist die Steuernut 36a dargestellt.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Entlüften des Lenksystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen S1 eines Hydraulikzylinders, in welchem ein in Axialrichtung des Hydraulikzylinders bewegbarer Kolben angeordnet ist, wobei der Hydraulikzylinder eine durch den Kolben voneinander getrennte erste und zweite Druckkammer aufweist, und wobei der Hydraulikzylinder einen ersten, in einem Betrieb des Lenksystems nutzbaren Hub aufweist.
Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Bereitstellen S2 einer reversierbaren Hydraulikpumpe, welche durch eine erste hydraulische Leitung mit der ersten Druckkammer des Hydraulikzylinders und durch eine zweite hydraulische Leitung mit der zweiten Druckkammer des Hydraulikzylinders verbunden ist.
Das Verfahren umfasst überdies ein Bereitstellen S3 eines Ölbehälters zum Volumenausgleich des Hydraulikzylinders, und ein Bereitstellen S4 einer Einrichtung zum Entlüften des Lenksystems, wobei der Hydraulikzylinder einen außerhalb des ersten, nutzbaren Hubs liegenden zweiten Hub zum Entlüften des Lenksystems aufweist, wobei die Einrichtung zum Entlüften des Lenksystems bei Stellen des Kolbens in einen Bereich des zweiten Hubs des Hydraulikzylinders die erste Druckkammer des Hydraulikzylinders mit der zweiten Druckkammer des Hydraulikzylinders fluidisch verbindet S5, wobei bei Stellen des Kolbens in den Bereich des zweiten Hubs eine Dichtung des Kolbens und/oder einer im Hydraulikzylinder angeordneten Schnecke durch Bereitstellen zumindest einer an einer Innenoberfläche des Hydraulikzylinders und/oder zumindest einer an einer Außenoberfläche der Schnecke ausgebildeten Nut zum fluidischen Verbinden der ersten Druckkammer des Hydraulikzylinders mit der zweiten Druckkammer des Hydraulikzylinders mit Öl überströmt wird S6.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise kann eine Form, Abmessung und/oder Beschaffenheit der Komponenten des Hydraulikzylinders des Lenksystems abgeändert werden.
Bezugszeichenliste

1: Lenksystem
10: Hydraulikzylinder
10a: Innenoberfläche des Hydraulikzylinders
10b: axialer Endabschnitt des Hydraulikzylinders
11: Gehäuse
12: Kolben
12a: Dichtung
12b: erster axialer Endabschnitt
12c: zweiter axialer Endabschnitt
12d: Dichtung
14: erste Druckkammer
16: zweite Druckkammer
17: reversierbare Hydraulikpumpe
18: erste hydraulische Leitung
20: zweite hydraulische Leitung
22: Ölbehälter
24: Einrichtung zum Entlüften des Lenksystems
26: Nut
28: Nut
30: Lenkspindelanschluss
32: Schnecke
32a: Außenoberfläche der Schnecke
34: Kugelgewinde
35: Öffnung
36: Drehschieberventil
36a: erste Steuernut
36b: zweite Steuernut
36c: dritte Steuernut
38: dritte hydraulische Leitung
40: Rücklauf
42: O-Ring
43: Verstemmung
44: Gewindering
45: Innensechskant des Drehschieberventils
A: erste Schaltstellung
B: zweite Schaltstellung
C: dritte Schaltstellung
H1: erster Hub
H2: zweiter Hub
V1, V2: Volumen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014117327 A1 [0003]

Claims

Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit: einem Hydraulikzylinder (10), in welchem ein in Axialrichtung des Hydraulikzylinders (10) bewegbarer Kolben (12) angeordnet ist, wobei der Hydraulikzylinder (10) eine durch den Kolben (12) voneinander getrennte erste und zweite Druckkammer (14, 16) aufweist, und wobei der Hydraulikzylinder (10) einen ersten, in einem Betrieb des Lenksystems (1) nutzbaren Hub (H1) aufweist; einer reversierbaren Hydraulikpumpe (17), welche durch eine erste hydraulische Leitung (18) mit der ersten Druckkammer (14) des Hydraulikzylinders (10) und durch eine zweite hydraulische Leitung (20) mit der zweiten Druckkammer (16) des Hydraulikzylinders (10) verbunden ist; einem Ölbehälter (22) zum Volumenausgleich des Hydraulikzylinders (10); und einer Einrichtung (24) zum Entlüften des Lenksystems (1), wobei der Hydraulikzylinder (10) einen außerhalb des ersten, nutzbaren Hubs (H1) liegenden zweiten Hub (H2) zum Entlüften des Lenksystems (1) aufweist, wobei die Einrichtung (24) zum Entlüften des Lenksystems (1) dazu ausgebildet ist, bei Stellen des Kolbens (12) in einen Bereich des zweiten Hubs (H2) des Hydraulikzylinders (10) die erste Druckkammer (14) des Hydraulikzylinders (10) mit der zweiten Druckkammer (16) des Hydraulikzylinders (10) fluidisch zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (24) zum Entlüften des Lenksystems (1) zumindest eine an einer Innenoberfläche (10a) des Hydraulikzylinders (10) und/oder zumindest eine an einer Außenoberfläche (32a) einer im Hydraulikzylinder (10) angeordneten Schnecke (32) ausgebildete Nut (26, 28) aufweist, welche bei Stellen des Kolbens (12) in den Bereich des zweiten Hubs (H2) dazu ausgebildet ist, eine Dichtung (12a, 12d) des Kolbens (12) zum fluidischen Verbinden der ersten Druckkammer (14) des Hydraulikzylinders (10) mit der zweiten Druckkammer (16) des Hydraulikzylinders (10) mit Öl zu überströmen.
Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem (1) nach Art einer Kugelmutter-Hydrolenkung ausgeführt ist, wobei ein eingeleitetes Lenkmoment durch einen Lenkspindelanschluss (30) an einem ersten axialen Endabschnitt des Hydraulikzylinders (10) auf die in dem Hydraulikzylinder (10) angeordnete Schnecke (32) übertragbar ist, und von der Schnecke (32) über ein Kugelgewinde (34) in eine Axialbewegung des Kolbens (12) umwandelbar ist, wobei die Schnecke (32) im Wesentlichen hohl, vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildet ist, und an einem axialen Endabschnitt (32b) eine Öffnung (35) aufweist, welche mit einem, zwischen einem ersten axialen Endabschnitt (12b) des Kolbens (12) und einem axialen Endabschnitt (10b) des Hydraulikzylinders (10) ausgebildeten Volumen (V1) des Hydraulikzylinders (10) kommuniziert.
Lenksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Druckkammer (14) ein in einem Hohlraum (32c) der Schnecke (32) ausgebildetes Volumen und das mit diesem durch die Öffnung (35) verbundene, zwischen dem ersten axialen Endabschnitt (12a) des Kolbens (12) und dem axialen Endabschnitt (10b) des Hydraulikzylinders (10) ausgebildete Volumen (V1) des Hydraulikzylinders (10) aufweist.
Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckkammer (16) ein, zwischen einem zweiten axialen Endabschnitt (12c) des Kolbens (12) und einem Drehschieberventil (36) der Einrichtung (24) zum Entlüften des Lenksystems (1) ausgebildetes Volumen (V2) des Hydraulikzylinders (10) aufweist.
Lenksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (24) zum Entlüften des Lenksystems eine im Bereich des ersten axialen Endabschnitts (12b) des Kolbens (12) an der Innenoberfläche (10a) des Hydraulikzylinders (10) ausgebildete erste Nut (26) und eine im Bereich des zweiten axialen Endabschnitts (12c) des Kolbens (12) an der Außenoberfläche (32a) der Schnecke (32) ausgebildete zweite Nut (28) aufweist.
Lenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Innenoberfläche (10a) des Hydraulikzylinders (10) ausgebildete erste Nut (26) und die an der Außenoberfläche (32a) der Schnecke (32) ausgebildete zweite Nut (28) durch eine axiale Nut, vorzugsweise durch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Hydraulikzylinders (10) voneinander beabstandet angeordnete axiale Nuten, oder durch eine zumindest abschnittsweise ausgebildete radiale Nut ausgebildet sind.
Lenksystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschieberventil (36) drei in einem Gehäuse (11) des Hydraulikzylinders (10) angeordnete Steuernuten (36a, 36b, 36c) aufweist, wobei eine erste Steuernut (36a) mit der ersten hydraulischen Leitung (18) verbunden ist, wobei eine zweite Steuernut (36b) mit einer dritten hydraulischen Leitung (38), welche zwischen dem Hydraulikzylinder (10) und dem Ölbehälter (22) angeordnet ist, verbunden ist, und wobei eine dritte Steuernut (36c) mit der ersten Druckkammer (14) verbunden ist.
Lenksystem nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Befüllen und/oder Entlüften des Lenksystems (1), insbesondere zum Befüllen und/oder Entlüften der ersten Druckkammer (14) und der zweiten Druckkammer (16) des Hydraulikzylinders (10) der Kolben (12) in den Bereich des zweiten Hubs (H2) und das Drehschieberventil (36) in eine erste Schaltstellung (A) stellbar sind, wobei das Drehschieberventil (36) in der ersten Schaltstellung (A) die zweite Steuernut (36b) und die dritte Steuernut (36c) verbindet.
Lenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Schaltstellung (A) des Drehschieberventils (36) Öl mittels der reversierbaren Hydraulikpumpe (17) über die zweite hydraulische Leitung (20) in die zweite Druckkammer (16) des Hydraulikzylinders (10), von der zweiten Druckkammer (16) des Hydraulikzylinders (10) über die an der Innenoberfläche (10a) des Hydraulikzylinders (10) ausgebildete erste Nut (26) und die an der Außenoberfläche (32a) der Schnecke (32) ausgebildete zweite Nut (28) in die erste Druckkammer (14), und von der ersten Druckkammer (14) über das Drehschieberventil (36) und die dritte hydraulische Leitung (38) in den Ölbehälter (22) förderbar ist.
Lenksystem nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Befüllen und/oder Entlüften des Lenksystems (1), insbesondere zum Befüllen und/oder Entlüften eines Rücklaufs (40) von dem Drehschieberventil (36) zu dem Ölbehälter (22) das Drehschieberventil (36) in eine zweite Schaltstellung (B) stellbar ist, wobei das Drehschieberventil (36) in der zweiten Schaltstellung (B) die erste Steuernut (36a) und die zweite Steuernut (36b) verbindet.
Lenksystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Schaltstellung (B) des Drehschieberventils (36) Öl mittels der reversierbaren Hydraulikpumpe (17) über die erste hydraulische Leitung (18) zu dem Drehschieberventil (36) und von dem Drehschieberventil (36) über die dritte hydraulische Leitung (38) in den Ölbehälter (22) förderbar ist.
Lenksystem nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Betrieb des Lenksystems (1) das Drehschieberventil (36) in eine dritte Schaltstellung (C) stellbar ist, wobei das Drehschieberventil (36) in der dritten Schaltstellung (C) die erste Steuernut (36a) und die dritte Steuernut (36c) verbindet.
Lenksystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Schaltstellung (C) des Drehschieberventils (36) Öl mittels der reversierbaren Hydraulikpumpe (17) über die erste hydraulische Leitung (18) zu dem Drehschieberventil (36) und von dem Drehschieberventil (36) in die erste Druckkammer (14) förderbar ist, wodurch der Kolben (12) axial verschiebbar ist, wobei durch die axiale Verschiebung des Kolbens (12) das in der zweiten Druckkammer (16) vorhandene Öl von der zweiten Druckkammer (16) über die zweite hydraulische Leitung (20) zu der reversierbaren Hydraulikpumpe (17) förderbar ist.
Lenksystem nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der dritten Schaltstellung (C) des Drehschieberventils (36) Öl mittels der reversierbaren Hydraulikpumpe (17) über die zweite hydraulische Leitung (20) in die zweite Druckkammer (16) des Hydraulikzylinders (10) förderbar ist, wodurch der Kolben (12) axial verschiebbar ist, wobei durch die axiale Verschiebung des Kolbens (12) das in der ersten Druckkammer (14) vorhandene Öl von der ersten Druckkammer (14) über das Drehschieberventil (36) und die erste hydraulische Leitung (18) zu der reversierbaren Hydraulikpumpe (17) förderbar ist.
Verfahren zum Entlüften eines Lenksystems (1) für ein Kraftfahrzeug, mit den Schritten: Bereitstellen (S1) eines Hydraulikzylinders (10), in welchem ein in Axialrichtung des Hydraulikzylinders (10) bewegbarer Kolben (12) angeordnet ist, wobei der Hydraulikzylinder (10) eine durch den Kolben (12) voneinander getrennte erste und zweite Druckkammer (14, 16) aufweist, und wobei der Hydraulikzylinder (10) einen ersten, in einem Betrieb des Lenksystems (1) nutzbaren Hub (H1) aufweist; Bereitstellen (S2) einer reversierbaren Hydraulikpumpe (17), welche durch eine erste hydraulische Leitung (18) mit der ersten Druckkammer (14) des Hydraulikzylinders (10) und durch eine zweite hydraulische Leitung (20) mit der zweiten Druckkammer (16) des Hydraulikzylinders (10) verbunden ist; Bereitstellen (S3) eines Ölbehälters (22) zum Volumenausgleich des Hydraulikzylinders (10); und Bereitstellen (S4) einer Einrichtung (24) zum Entlüften des Lenksystems (1), wobei der Hydraulikzylinder (10) einen außerhalb des ersten, nutzbaren Hubs (H1) liegenden zweiten Hub (H2) zum Entlüften des Lenksystems (1) aufweist, wobei die Einrichtung (24) zum Entlüften des Lenksystems (1) bei Stellen des Kolbens (12) in einen Bereich des zweiten Hubs (H2) des Hydraulikzylinders (10) die erste Druckkammer (14) des Hydraulikzylinders (10) mit der zweiten Druckkammer (16) des Hydraulikzylinders (10) fluidisch verbindet (S5), dadurch gekennzeichnet, dass bei Stellen des Kolbens (12) in den Bereich des zweiten Hubs (H2) eine Dichtung (12a, 12d) des Kolbens (12) und/oder einer im Hydraulikzylinder (10) angeordneten Schnecke (32) durch Bereitstellen zumindest einer an einer Innenoberfläche (10a) des Hydraulikzylinders (10) und/oder zumindest einer an einer Außenoberfläche (32a) der Schnecke (32) ausgebildeten Nut (26, 28) zum fluidischen Verbinden der ersten Druckkammer (14) des Hydraulikzylinders (10) mit der zweiten Druckkammer (16) des Hydraulikzylinders (10) mit Öl überströmt wird (S6).