DE2927039A1

DE2927039A1 - Hydraulische hilfskraftlenkung

Info

Publication number: DE2927039A1
Application number: DE19792927039
Authority: DE
Inventors: Ronald Dipl Ing Schuetze
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1979-07-04
Filing date: 1979-07-04
Publication date: 1981-01-15
Also published as: ES8102950A1; IT1127504B; FR2460829A1; ES493072A0; JPS5621970A; GB2051714A; SE8004859L; IT8049137A0

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, mit einer Pumpe, einem Lenkungsventil und einem Arbeitszylinder mit zwei Arbeitsräumen, wobei an den von dem Lenkungsventil zu den Arbeitsräumen führenden hydraulischen Verbindungsbohrungen oder Verbindungsleitungen Drosselstellen angeordnet sind.

Bei einer derartigen Lenkung wird die Handkraft am Lenkrad hydraulisch unterstützt. Das für einen Lenkvorgang erforderliche Drucköl wird von einer motor-getriebenen Pumpe gefördert. Das Steuerventil leitet beim Lenken und bei entsprechender Gegenkraft an den Rädern das Drucköl auf eine Seite des Arbeitszylinders in einen Arbeitsraum. Die dadurch entstehende Kraft unterstützt die Drehbewegung am Lenkrad und nimmt dem Fahrer den größten Teil der erforderlichen Lenkarbeit ab.

Bei einer Zahnstangen-Hydrolenkung z.B. sind die Spurstangen im allgemeinen an den linken und rechten Stirnseiten der Zahnstange angeschlossen.

Zur Betätigung der Lenkung wird jeweils der entsprechende Arbeitsraum des Arbeitszylinders mit Drucköl gefüllt, während gleichzeitig der andere Arbeitsraum durch die Kolbenbewegung entleert wird. Nachteilig dabei ist jedoch, daß bei Fahrzeugen die bei Geradeausfahrt sehr feinfühlig reagieren, sich ein "nervöses" Fahrzeugverhalten ergibt. Bei kurzem Anreißen am Lenkrad neigen solche Fahrzeuge auch oft zum Pendeln um die Geradeausfahrt (Nachschwingen). Der Kolben des Arbeitszylinders führt dabei entsprechende Axialbewegungen um die Mitte aus. Dies bedeutet, es stellen sich hydraulische Schwingungen im Lenksystem ein.

Aus diesem Grunde ist es deshalb bereits bekannt in den von dem Lenkungsventil zu den Arbeitsräumen führenden Hydraulikleitungen Drosselstellen vorzusehen. Durch diese Maßnahme werden die nachteiligen Schwingungen vermieden. Von Nachteil dabei ist jedoch, daß auch das Ansaugen in einem Arbeitsraum nur über die Drossel erfolgen kann. Dadurch ergibt sich nun das Problem, daß bei schnellen Lenkbewegungen die Mechanik die hydraulische Unterstützung "überholt". Dies bedeutet, daß dabei das

Nachsaugen von Öl nicht schnell genug erfolgen kann, so daß ein harter Punkt bzw. eine kurzzeitige Erhöhung der Handkraft am Lenkrad eintritt. Aus diesem Grunde konnte die Drosselung zur Vermeidung von Schwingungen in der Praxis auch nicht zu stark gewählt werden, weil sonst mit zunehmender Dämpfung das Nachsaugverhalten noch schlechter geworden wäre.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Hilfskraftlenkung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der hydraulische Schwingungen im Lenksystem unter Beibehaltung eines guten Nachsaugverhaltens vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den Hydraulikbohrungen oder Hydraulikleitungen jeweils ein in Richtung zu dem jeweiligen Arbeitsraum hin sich öffnendes, mit einer Drosseldurchgangsbohrung versehenes Rückschlagventil angeordnet ist.

Durch das erfindungsgemäße Rückschlagventil wird praktisch eine "Einwegdrossel" geschaffen. Hydrauliköl, das zu dem jeweiligen Arbeitsraum strömt, kann durch das geöffnete Rückschlagventil im wesentlichen ungedrosselt in den Arbeitsraum einströmen. Ausströmendes Hydrauliköl wird hingegen gedrosselt, weil es nur durch die Drosseldurchgangsbohrung in dem Rückschlagventil abfließen kann. Durch diese Drosselung wird auf wirksame Weise das Nachschwingen des Fahrzeuges und in manchen Fällen auch zusätzlich Ratterschwingungen im Lenkventil vermieden, denn die Ölsäule gibt einen entsprechenden

Widerstand in Verdrängerrichtung.

Von Vorteil ist es, wenn das Rückschlagventil einen geringen Öffnungswiderstand aufweist.

Durch diese Maßnahme kann das Hydrauliköl in den zu füllenden Arbeitsraum ohne großen Widerstand einströmen.

Eine einfache konstruktive Ausgestaltung des Rückschlagventiles besteht darin, daß das Rückschlagventil als Hohlschraube ausgebildet ist, in deren Innenbohrung eine Ventilplatte mit einer Drosselbohrung angeordnet ist, die mit einem Ventilsitz zusammenarbeitet.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Hohlschraube in das Gehäuse des Arbeitszylinders eingeschraubt ist, wobei der Ventilsitz von einem Absatz in der Innenbohrung gebildet ist und wobei sich eine Schließfeder auf ihrer dem Arbeitszylinder zugewandten Seite an einem mit Preßsitz in der Innenbohrung liegenden Klemmring abstützt.

Durch diese Maßnahme ist das Rückschlagventil auf einfache Weise in dem Arbeitszylinder integriert.

Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform besteht darin, daß die Hohlschraube in das Gehäuse des Arbeitszylinders eingeschraubt ist und daß die Hohlschraube an ihrem zum Arbeitszylinder gewandten Ende am Umfang eine Hinterschneidung aufweist in der eine über die

Stirnseite der Hohlschraube gespannte Ventilplatte mit einem hakenartigen Ringwulst eingreift und daß die Ventilplatte einen zum Arbeitszylinder hin sich öffnenden Federlappen aufweist.

Diese Ausbildung der Hohlschraube stellt eine sehr einfache und billige Lösung dar. Beim Ausströmen des Hydrauliköles aus dem Arbeitszylinder ergibt sich auf einfache Weise eine Drosselung, weil das Öl nur über die Drosselbohrung abfließen kann. Zum Ansaugen hingegen hebt der Federlappen von der Stirnseite ab und das Öl kann ungehindert in den zu füllenden Arbeitsraum einfließen.

Erfindungsgemäß kann ferner auch vorgesehen sein, daß die Hohlschraube in das Lenkventilgehäuse eingeschraubt ist, wobei der Ventilsitz auf der dem Lenkventilgehäuse zugewandten Seite durch einen in die Innenbohrung eingepreßten Ventilring gebildet ist und wobei sich eine Schließfeder auf einem Absatz in der Innenbohrung abstützt.

Durch diese Anordnung ist das Rückschlagventil in dem Lenkventilgehäuse integriert.

Eine einfache konstruktive Lösung ist gegeben, wenn die Hydraulikleitungen am Lenkventilgehäuse und am Arbeitszylinder (Ritzelgehäuse, Endstück) jeweils in einen Ringkanal münden und das Rückschlagventil (Hohlschraube) jeweils in einem der beiden zu einer Hydraulikleitung gehörenden Ringkanäle angeordnet ist.

Von dem an sich bekannten Ringkanal aus kann dabei das Hydrauliköl über entsprechende Umfangsbohrungen in der Hohlschraube in deren Innenbohrung gelangen oder umgekehrt über die Umfangsbohrungen aus der Innenbohrung in den Ringkanal abfließen.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1: Ansicht einer Zahnstangenlenkung;

Fig. 2: Ansicht in Pfeilrichtung nach der Fig. 1;

Fig. 3: eine Hohlschraube als Rückschlagventil, die in der Hydraulikleitung im Lenkventil eingeschraubt ist;

Fig. 4: eine Hohlschraube als Rückschlagventil, die in der Hydraulikleitung in dem Arbeitszylinder eingeschraubt ist;

Fig. 5 und Fig. 6: eine Hohlschraube als Rückschlagventil anderer Bauart, die in der Hydraulikleitung in dem Arbeitszylinder eingeschraubt ist.

Die Zahnstangenlenkung ist von herkömmlichem Aufbau, sie weist ein Lenkventilgehäuse 1 auf, in der eine Lenkspindel 2 gelagert ist. Weiterhin ist ein Ritzelgehäuse 3, ein Zylinderrohr 4 und ein Endstück 5 vorhanden. Eine Zahnstange 6 ist in dem Ritzelgehäuse 3 und dem Endstück 5 gelagert und weist einen nicht näher dargestellten Arbeitskolben 7 auf, der den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume 8 und 9 teilt. Die beiden Arbeitsräume 8 und 9 sind jeweils mit einer Hydraulikleitung 10 bzw. 11 verbunden. Über Ringkanäle 12 bzw. 13 ist die Hydraulikleitung 10 mit dem Ventilgehäuse 1 bzw. dem Endstück 5 verbunden, wobei der Arbeitsraum 8 über den Ringkanal 13 mit Hydrauliköl versorgt wird. Die Hydraulikleitung 11 ist über einen Ringkanal 14 mit dem Ventilgehäuse 1 und über einen Ringkanal 15 mit dem Ritzelgehäuse verbunden, wobei die Ölversorgung des Arbeitsraumes 9 ebenfalls über den Ringkanal 15 erfolgt.

Die Rückschlagventile sind nun in den Ringkanälen 12 bis 15 angeordnet, wobei es jeweils ausreichend ist, wenn in jeder der beiden Hydraulikleitungen 10 und 11 jeweils nur ein einziges Rückschlagventil liegt. Die Ausbildung des Rückschlagventiles hängt dabei davon ab, ob es in dem Ringkanal 13 bzw. 15 oder in dem Ringkanal 12 bzw. 14 liegt.

Das in der Fig. 3 dargestellte Rückschlagventil ist in dem Ringkanal 12 und 14 in dem Ventilgehäuse 1 angeordnet, während die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 4 bis 6 in dem Ringkanal 13 und 15 am Arbeitszylinder eingebaut sind.

Das Rückschlagventil ist, wie dargestellt, als Hohlschraube 16 mit einer Innenbohrung 17 ausgebildet. Über Umfangs- bohrungen 18 kann das Hydrauliköl aus den Ringkanälen 12 bis 15 in die Innenbohrung 17 einströmen oder in sie abfließen.

Die Pfeile in den Fig. 3, 4 und 5 deuten die Fließrichtung des Hydrauliköles zur Befüllung eines Arbeitsraumes an. Aus dieser Fließrichtung ergibt sich jeweils die unterschiedliche Anordnung einer Ventilplatte 19, die jeweils mit einer Drosselbohrung 20 versehen ist.

Gemäß Fig. 3 ist die Ventilplatte 19 durch eine Schließfeder 21, die sich auf einem Absatz 22 der Innenbohrung 17 abstützt gegen einen Ventilsitz gedrückt, der als Ventilring 23 ausgebildet ist. Der Ventilring 23 ist dabei in die Innenbohrung 17 eingepreßt.

Wie ersichtlich, ist das Ansaugverhalten des Arbeitsraumes 8 oder 9 durch diese Ausbildung des Rückschlagventiles nicht gestört. Bei einer entsprechend schwachen Ausbildung der Schließfeder 21 hebt nämlich die Ventilplatte 19 sehr leicht von dem Ventilsitz 23 ab und das Hydrauliköl kann ungehindert in den zu füllenden Arbeitsraum einfließen. Umgekehrt jedoch, wenn Hydrauliköl aus dem Arbeitszylinder verdrängt wird, kann diese Verdrängung nur über die Drosselbohrung 20 erfolgen.

Das in der Fig. 4 dargestellte ebenfalls als Hohlschraube 16 ausgebildete Rückschlagventil erzeugt die gleiche Wirkung. Da diese Hohlschraube 16 jedoch in dem Endstück 5 oder dem Ritzelgehäuse 3 des Arbeitszylinders eingeschraubt ist, dient ein Absatz 24 in der Gehäusebohrung 17 als Ventilsitz, während sich die Schließfeder 21 auf einem Klemmring 25 abstützt, der mit Preßsitz in die Innenbohrung 17 der Hohlschraube 16 eingesetzt ist.

Das ebenfalls als Hohlschraube 16 ausgebildete Rückschlagventil nach den Fig. 5 und 6 ist ebenfalls in dem Endstück 5 oder dem Ritzelgehäuse 3 in dem Arbeitszylinder eingeschraubt. Eine Ventilplatte 26 aus federndem Material weist einen hakenartigen Ringwulst 27 auf. Die Ventilplatte 26 ist über die Stirnseite der Hohlschraube 16 gespannt, wobei der hakenartige Ringwulst 27 in einer Hinterschneidung 28 der Hohlschraube 16 einrastet. Die Ventilplatte 26 besitzt ebenfalls eine Drosselbohrung 20. Weiterhin ist sie mit einem Federlappen 29 versehen (s. Fig. 6). Der Federlappen 29 ist dabei etwas größer als der Durchmesser der Innenbohrung 17. Dadurch wird ebenfalls ein Rückschlagventil gebildet. Strömt nämlich das Hydrauliköl von innen nach außen, so hebt der Federlappen 29 von der Innenbohrung 17 ab, so daß es unbehindert in den zu füllenden Arbeitsraum des Arbeitszylinders strömen kann. Im umgekehrten Falle hingegen legt sich dieser Federlappen 29 über die Öffnung der Innenbohrungen 17, so daß das Abfließen des Hydrauliköls nur noch gedrosselt durch die Drosselbohrung 20 durchströmen kann.

Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung auch noch andere Arten von Rückschlagventilen möglich.

Wesentlich ist lediglich, daß das Rückschlagventil so ausgebildet ist, daß es in Strömungsrichtung zu den Arbeitsräumen öffnet und weiterhin für eine umgekehrte Fließrichtung mit einer Drosselbohrung versehen ist.

Statt einer Ventilplatte 19 kann z.B. auch eine Kugel, oder eine kegelförmige Ventilplatte verwendet werden.

Wenn es aus Raumgründen möglich ist, können die Drosselventile jeweils auch direkt in einer entsprechenden Bohrung oder Nut, die mit dem entsprechenden Arbeitsraum 8 bzw. 9 in Verbindung steht, im Lenkventil 1 angeordnet sein.

Claims

1. Hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, mit einer Pumpe, einem Lenkungsventil und einem Arbeitszylinder mit zwei Arbeitsräumen, wobei in den von dem Lenkungsventil zu den Arbeitsräumen führenden hydraulischen Verbindungsleitungen oder Bohrungen Drosselstellen angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß in den Hydraulikbohrungen oder Hydraulikleitungen (10, 11) jeweils ein in Richtung zu dem jeweiligen Arbeitsraum (8, 9) hin sich öffnendes, mit einer Drosseldurchgangsbohrung (20) versehenes Rückschlagventil (16) angeordnet ist.

2. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (16) einen geringen Öffnungswiderstand aufweist.

3. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil als Hohlschraube (16) ausgebildet ist, in deren Innenbohrung (17) eine Ventilplatte (19, 26) mit einer Drosselbohrung (20) angeordnet ist, die mit einem Ventilsitz (23, 24) zusammenarbeitet.

4. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlschraube (16) in das Gehäuse (3, 5) des Arbeitszylinders eingeschraubt ist, wobei der Ventilsitz von einem Absatz (24) in der Innenbohrung (17) gebildet ist und wobei sich eine Schließfeder (21) auf ihrer dem Arbeitszylinder zugewandten Seite an einem mit Preßsitz in der Innenbohrung liegenden Klemmring (25) abstützt.

5. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlschraube (16) in das Gehäuse (3, 5) des Arbeitszylinders eingeschraubt ist und daß die Hohlschraube (16) an ihrem zum Arbeitszylinder gewandten Ende am Umfang eine Hinterschneidung (28) aufweist in der eine über die Stirnseite der Hohlschraube (16) gespannte Ventilplatte (26) mit einem hakenartigen Ringwulst (27) eingreift und daß die Ventilplatte (26) einen zum Arbeitszylinder hin sich öffnenden Federlappen (29) aufweist.

6. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlschraube (16) in das Lenkventilgehäuse (1) eingeschraubt ist, wobei der Ventilsitz auf der dem Lenkventilgehäuse (1) zugewandten Seite durch einen in die Innenbohrung (17) eingepreßten Ventilring (23) gebildet ist und wobei sich eine Schließfeder (21) auf einem Absatz (22) in der Innenbohrung (17) abstützt.

7. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 - 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikleitungen (10, 11) am Lenkventilgehäuse (1) und am Arbeitszylinder (Ritzelgehäuse (3), Endstück (5)) jeweils in einen Ringkanal (12 - 15) münden und das Rückschlagventil (Hohlschraube (16)) jeweils in einem der beiden zu einer Hydraulikleitung (10, 11) gehörenden Ringkanäle (12 - 15) angeordnet ist.