DE1650575C3

DE1650575C3 - Hydraulische Servolenkung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1650575C3
Application number: DE19671650575
Authority: DE
Inventors: Francois C. Garches Seine Oise Pruvot (Frankreich)
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1967-11-06
Filing date: 1967-11-25
Publication date: 1975-11-06
Also published as: DE1650575A1; GB1202397A; DE1650575B2

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servolenkung für Kraftfahrzeuge mit einem Stellkolben, der über einen Steuerschieber mit einer Hydraulikpumpe verbunden ist, wobei zwei Nuten im Steuerschieber mit den beiden Seiten einer Zumeßpumpe und über Bohrungen mit Kammern an den Enden des Steuerschiebers, Umfangsnuien in der Schieberbohrung mit den beiden Seiten des Stellkolbens und eine Mittelnut in der Schieberbohrting mit der Druckmittclziiführung verbunden sind.

Eine derartige hydraulische Servolenkung ist aus der USA.-Patentschrift 29 95 012 bekannt. Diese bekannte Servolenkung weist den Nachteil auf, daß bereits mit Beginn der Schieberbewegung entsprechende Schieberöffnungen geöffnet werden, die von dem Druckmitteldruck beaufschlagt werden, so daß sich hohe Druckabfälle mit Instabilitäten ausbilden können. Ferner können feinste im Druckmittel milgeführte Teilchen an den Schieberkanten und Schieberöffnungen abgelagert werden, was zu der sogenannten Verschlammung führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Servolenkung zu schaffen, die einen stabilen Druckmittelstrom gewährleistet und bei

der Verschlammung ausgeschlosF-en ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß stromauf der Mittelnut ein Ventil eingesetzt ist, dessen Einlaßseite mit der Hydraulikpumpe verbunden ist, daß die Einlaßseite dieses Ventils über einen Kanal, der in diesem Ventil angeordnet ist, mit der Auslaßseite des Ventils verbunden ist. daß in diesem Kanal ein Steuerventil angeordnet ist, daß an dem Ventil eine Druckfläche, auf die der Pumpendruck einwirkt, ausgebildet ist, die größer ist als die Druckfläche des Ventils an der Einlaßseite, daß das Ventil am äußeren Umfang einen Schraubennutkanal aufweist, der die Einlaßseite des Ventils mit dem Kanal im Ventil verbindet und daß der Steuerschieber mit einer bei dessen Verschiebung wirksamen Steuerung auf das Steuerventil einwirkt.

In vorteilhafter Weise wird hierdurch erreicht, daß die Druckmiiiclsirömung erst dann freigegeben wird, wenn sich der Steuerschieber weit genug bewegt hat. um Schieberöffnungen zu bilden, die groß genug sind, daß sich keine Verschlammung mehr ausbilden kann.

Diirdi ilic DL-PS 54 210 ist es bei Anordnungen anderer Art bekannt, Ventile durch Kolbenschieber mit Steuerflächen zu betätigen.

In vorteilhafter Weise kann das Steuerventil eine in Schlx '.richtung mittels einer Feder vorgespannte Kugel sein, und die Steuerung für das Steuerventil eine Kurvenfläche am Steuerschieber aufweisen, gegen die über eine Kugel ein Betätigungsstößel anliegt, dessen iiüderes Fnde mit dem Steuerventil in Eingriff steht.

Ausfuhi ungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch die Servolenkung,

F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil der in F i g. I gezeigten Servolenkung,

F i g. 3 eine Ansicht der in F i g. 1 gezeigten Servolenkung,

F i g. 4 den Schnitt durch die Servolenkung, nach der Linie 4-4 in F i g. 1 bzw. ) und

F i g. 5 den Schnitt nach der Linie 5-5 in F i g. 4.

Ein in Fig. 1 dargestellter Hydraulikkreis wird bei einer hydraulischen Servolenkung für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Landfahrzeuge, ζ. Β. Schlepper od. dgl. verwendet.

Der Hydraulikkreis weist eine Ventileinrichtung 20 mit geschlossener Mittelstellung, eine konstanten Druck liefernde Hydraulikpumpe 22, einen Tank 23, eine Zumeßpumpe 24 und einen Arbeitszylinder 25 auf.

Die Zumeßpumpe 24 wird über ein Lenkrad 27 betätigt.

Die Ventileinrichtung 20 weist ein Gehäuse 30 auf, in dem eine im wesentlichen zylindrische I laupibohrung 31 ausgebildet ist. Ein Steuerschieber 32 ist in der Hauptbohrung 31 angeordnet und kann aus einer Neutralstellung, in der er dargestellt ist, in eine erste Stellung, die beispielsweise gemäß F i g. 1 links liegt, oder in eine zweite Stellung, die gemäß F i g. 1 rechts liegen kann, bewegt werden. Das Gehäuse 30 weist auch Blökke 34 und 35 auf, die an dem Hauptieil des Gehäuses mittels Schrauben 36 befestigt sind. Jeder dieser Blöcke enthält eine Kammer 38 bzw. 39, die von einer Stirnfläche des Steuerschiebers 32 begrenzt wird. Jeder der Kammern 38 bzw. 39 enthält eine durch eine Feder 41 gegen, die Stirnflächen des Steuerschiebers gepreßte Platte 40 mit einer mittleren Öffnung 42.

Ein O-Ring 43 ist zur Abdichtung zwischen der Berührungsfläche der Blöcke und dem Gehäuse 30 vorgesehen. Die Federn 41 dienen der Zentrierung des Steuerschiebers 32.

Der Steuerschieber 32 ist mit Axialbohrungen 45 bzw. 46 versehen, die mit der ersten bzw. zweiten Kammer 38 bzw. 39 über die mittlere Öffnung 42 der zugehörigen Platte 40 in Verbindung stehen. Der Steuerschieber 32 weist in der Mitte zwischen seinen entgegengesetzten Enden einen mittleren Steuerbund 49 auf, dessen Umfangsfläche eine Kurvenfläche SO bildet. Der mittlere Steuerbund ist durch erste und zweite Steuernukin 51 bzw. 52 begrenzt, an die sich jeweils ein weiterer Bund sowie eine erste bzw. zweite Rückführnut 5fc _]0 und 57 anschließt. Ein Kanal 60 verbindet die Steuernut 51 mit der Axialbohrung 46, und ein Kanal 61 verbindet die Steuernut 52 mit der Axialbohrung 45.

Eine Bohrung 64 im Gehäuse 30 schneidet die Bohrung 31 senkrecht. Die Bohrung 31 weist eine Mittelnut ,₅ 66 auf, die an die Bohrung 64 angeschlossen ist und in Neutralstellung des Steuerschiebt s 32 durch den minieren Steuerbund 49 des Steuerschiebers 32 geschlossen ist. Die Bohrung 31 weist ferner Zylindernuten 68 bzw. 69 und Rückführnulen 71 bzw. 72 auf.

Die Bohrung 64 enthält einen Ventilsitz 74 für ein Ventil 75. In Fig. 1 ist das Ventil 75 in geschlossener Stellung gezeigt. Das Gehäuse 30 ist mit einem Kanal 77 (Fig. 3) versehen, der mit der Bohrung 64 an der Einlaßseite 79 des Ventils 75 in Verbindung steht. Die- ₂< ser Kanal 77 ist mit der Hydraulikpumpe 22 über einen schematisch dargestellten Kanal 81 verbunden. Das Ventil 75 verhindert in seiner geschlossenen Stellung eine Druckmittelströmung von der Einlaßseite 79 des Ventils zur Mittelnut 66 und ermöglicht in seiner offenen Stellung eine solche Strömung. Ein Sehraubennutkanal 83 ist an der Außenfläche des Ventils ausgebildet und bildet einen Strömungsbegrenzer zwischen einer Schulter 80 an der Einlaßseite 79 des Ventils 75 und einer Druckkammer 85, die an dem vom Ventilsitz 74 abgewandten Ende des Ventils 75 ausgebildet ist.

Ein Kanal 87 erstreckt sich axial durch das Ventil 75 von der Druckkammer 85 zur Auslaßseitc 89 des Ventils 75. In dem Kanal 87 ist ein Steuerventil 92 mit einem zugehörigen Sitz 93 angeordnet, das die Druckmittelströmung durch den Kanal 87 steuern kann und mittels einer Feder 95 in geschlossener Stellung gehalten wird. Ein Betätigungsstößel 97 hat einen Endabschnitt, der in dem Kanal 87 angeordnet und so ausgebildet ist, daß er das Rückschlagventil 92 berühren und abheben kann. Eine Kugel 98 liegt gegen die Kurvenfläche 50 an dem mittleren Steuerbund 49 des Schiebers 32 an und steht mit einem Ende des Betätigungsstößcls in Berührung. Eine Axialbewegung des Steuerschiebers 32 öffnet über diese mechanische Steuerung das Rückschlagventil 92 gegen die Kraft der Feder 95.

Die Auslässe der Zumeßpumpe 24 sind mit Kanälen 100 und 101 über Kanäle 102 und 103 verbunden. Die Kanäle 100 und 101 stehen in Verbindung mit den Steuernuten 51 bzw. 52. Die entgegengesetzten Enden des Arbeitszylinders 25 sind mit Kanälen 105 bzw. 106 (F i g. 3) über Kanäle 107 bzw. 108 verbunden. Die Rückführnuten 71 und 72 sind durch einen Kanal 110 miteinander verbunden und über eine Leitung 111 an den Tank 23 angeschlossen. In der praktischen Ausl'ührung, wie sie in F i g. 4 und 5 zu sehen ist, ist die Rückführnut 71 mit der Rückführnut 72 über einen Kanal 110 in dem Gehäuse 30 verbunden, und diese beiden miteinander verbundenen Rückführnuten stehen in Verbindung mit dem Tank über einen Kanal 114, der 6s mit einer öffnung 115 Verbindung hat.

Die Arbeitsweise der hydraulischen Servolenkung ist folgendermaßen: Wenn der Fahrer des Fahrzeuges das Lenkrad 27 in die entsprechende Richtung dreht, wird Druckmittel durch den Kanal 102 in die Steuernut 51 und anschließend in die Kammer 39 am rechten Ende des Steuerschiebers (gemäß Fig. 1) durch den Kanal 60 und die Axialbohrung 46 geleitet. Diese Einleitung des Druckmittels in die Kammer 39 übt eine Kraft auf den Steuerschieber 32 aus, die ihn gemäß F i g. I nach links verschiebt. Nach der Verschiebung des Steuerschiebers nach links wird eine Verbindung zwischen der Ausgangsscite der Zumeßpumpe 24 durch den Kanal 102 zu der Zylindernut 68 und durch den Kanal 107 zum linken Ende des Arbeitszylinders 25 hergestellt. Gleichzeitig wird eine Verbindung zwischen der Nut 66, der Steuernut 52 und dem Kanal 103, der zu der anderen Seite der Zumeßpumpe 24 führt, hergestellt. Außerdem wird eine Verbindung zwischen dem rechten Ende des Arbeitszylinders 25 durch den Kanal 108, die Nut 69 und die Rüekführnui 72 und dem Tank 23 hergestellt, da die Rückführnut 72 mit diesem über die Kanüle 114 und 111 in Verbindung steht.

Vor der Verschiebung des Steuerschiebers 32 nach links, wie es oben beschrieben wurde, befand sich das Veniil 75. wie es in F i g. 1 gezeigt ist, in der geschlossenen Siellung am Ventilsitz 74 und verhinderte dadurch eine Druckmitielströmung, die von der Hydraulikpumpe 22 zugeführt wird, von der Einlaßseite 79 des Ventils 75 zur Auslaßseite 89. Es ist ersichtlich, daß. wenn sich das Ventil 75 in der in F i g. 1 gezeigten Stellung befinde!, das Druckmittel an der F.inlaßseite 79 ständig einen Druck auf die Schulter 80 ausübt und bestrebt ist. das Ventil 75 nach oben in die offene Stellung /u bewegen. Der Druckmitteldruck pflanzt sich durch den Schraiibennutkanal 83 fort, und infolgedessen herrscht in der Druckkammer 85 der gleiche Druckmitteldruck, der eine Kraft in Abwärtsrichtung erzeugt, die das Ventil 75 in der geschlossenen Lage zu hallen sucht. Unter diesen Bedingungen wird das Ventil 75 geschlossen gehalten, da die Oberfläche, auf die der Druck in der Kammer 85 einwirkt, größer ist als die Oberfläche der Schulter 80. Eine Verschiebung des Steuerschiebers 32 nach links verursacht, daß die Kurvenfläche 50 mittels der Kugel 98 auf den Betätigungsstößel 97 einwirkt, der das Steuerventil 92 berührt, und es von seinem Sitz 93 gegen die Kraft der Feder 95 abhebt, wodurch der Druck in der Kammer 85 zur Auslaßscite 89 des Ventils 75 abgeleitet wird. Der hydraulische Widerstand in dem Kanal 87 ist in der offenen Stellung des Steuerventils 92 geringer als derjenige in dem Schraubennutkanal 83, und infolgedessen fällt der Druck in der Kammer 85 ab und der auf die Schulter 80 einwirkende Druck hebt das Ventil 75 von seinem Sitz 74 ab.

Wenn das Ventil 75 offen ist, strömt Druckmittel von der Hydraulikpumpe 22 durch das Ventil 75 und zur rechten Seite der Zumeßpumpe 24 durch den Kanal 103 über die Nuten 66 und 52. Das gesamte, von der Kraftpumpe 22 abgegebene Druckmittel strömt durch die Zumeßpumpe 24. ehe es den Arbeitszylinder 25 erreicht.

Ein Drehen des Lenkrades 27 in der entgegengesetzten Richtung verursacht, daß Druckmittel in die Kammer 38 über den Kanal 103, die Nut 52, den Kanal 61 und die Axialbohrung 45 geleitet wird. Es verschiebt den Steuerschieber 32 nach rechts, wobei die Steuerschieberöffnungen und anschließend das Ventil 75 auf dieselbe Weise geöffnet werden, wie es bei der Verschiebung des Steuerschiebers nach links beschrieben wurde. Wenn der Steuerschieber nach rechts verschoben wird, wird Druckmittel von der Hydraulikpumpe

22 zur Nut 66 und zur linken Seite der Zumeßpumpe 24 durch die Nut 51 und den Kanal 102 geleitet. Druckmittel wird zum rechten Ende des Arbeitszylinders 25 vom rechten Ende der Zumeßpumpe 24 durch den Kanal 103, die Nuten 52 und 69 und den Kanal 108 geleitet. Das Druckmittel wird zu dem Tank 23 vom linken Ende des Arbeitszylinders 25 über den Kanal 107, die Nuten 68, 56 und 71 und die Kanäle 110 und 111 zurückgeführt. Es ist ersichtlich, daß Druckmittel von der Hydraulikpumpc 22 nicht zu dem Steuerschieber 32 strömen kann, bis der Steuerschieber ausreichend weit verschoben worden ist, um die von den verschiedenen Nuten und Steuerkanten an dem Steuerschieber und in der Hauptbohrung 31 gebildeten öffnungen weit genug zu öffnen. Das verringert den Druckabfall an den Steuerschieberöffnungen und auch die Strömungskräfte an dem Steuerschieber. Das verhindert außerdem ein Verschlammen des Steuerschiebers, das aus einer Ansammlung von sehr kleinen Teilchen, die in der Hydraulikflüssigkeil enthalten sind, an den Zwischenfla chcn zwischen den Steuerkanten am Steuerschiebei und an der Bohrung besteht. Das Verschlammen ist unerwünscht, da es die Verschiebung des Steuerschieber.¹ erschwert.

Wenn das Ventil 75 weiter geöffnet wird, neigt das Rückschlagventil 92 dazu, zu schließen, wobei det Druck in der Kammer 85 dem an der Schulter 80 wirkenden Druck gleicht, wodurch das Ventil 75 im wc-

ίο sentlichen im Gleichgewichtszustand gehalten wird Das Ventil 75 ist somit unempfindlich gegen wechselnde Strömungskräfte. Es hat eine sehr hohe Dämpfung und Steifigkeit der Betätigung, die durch das in der Kammer 85 eingeschlossene Druckmittel verursacht

'5 wird.

Die Rückstellkraft des Steuerschiebers 32 hängt hauptsächlich von der Größe des Steuerventils 92 ab und kann so klein gewählt werden, wie es nötig ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulische Servolenkung für Kraftfahrzeuge mit einem Steilkolben, der über einen Steuerschieber mit einer Hydraulikpumpe verbunden ist, wobei zwei Nuten im Steuerschieber mit den beiden Seilen einer Zumeßpumpe und über Bohrungen mit Kammern an den Enden des Steuerschiebers. Umfangsnuten in der Schieberbohrung mit den beiden Seiten des Stellkolbens und eine Mittelnut in der Schieberbohrung mit der Druckmittelzuführung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf der Mittelnut (C6) ein Ventil (75) eingesetzt ist, dessen Einlaßseite (79) mit der Hydraulikpumpe (22) verbunden ist, daß die Einlaßseite (79) dieses Ventils (75) über einen Kanal (85, 87), der in diesem Ventil angeordnet ist, mit der Auslaßseite (89) des Ventils verbunden ist, daß in diesem Kanal (85, 87) ein Steuerventil (92) angeordnet ist, daß an dem Ventil (75) eine Druckfläche, auf die der Pumpendruck einwirkt, ausgebildet ist, die größer ist als die Druckfläche des Ventils auf der Einlaßseite, daß das Ventil (75) am äußeren Umfang einen Schraubennutkanal (83) aufweist, der die Einlaßseite (79) des Ventils mit dem Kanal (87) im Ventil verbindet und daß der Steuerschieber (32) mit einer bei seiner Verschiebung wirksamen Steuerung (50. 98, 97) aul das Steuerventil (92) einwirkt.

2. Servolenkung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil eine in Schließrichtung mittels einer Feder (95) vorgespannte Kugel (92) ist.

3. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung für das Steuerventil (92) eine Kurvenfläche (50) am Steuerschieber (32) aufweist, gegen die über eine Kugel (98) ein Betätigungsstößel (97) anliegt, dessen anderes Ende mit dem Steuerventil (92) in Eingriff steht.