DE3107952C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikölzuführvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art.

Bei einer bekannten Hydraulikölzuführvorrichtung der vorge­ nannten Art (DE-AS 10 99 370) sind zwei Pumpen vorgesehen. Bei einer langsamen oder verhältnismäßig sanften Bewegung des Lenkrades ist nur eine Pumpe mit der Servolenkvorrichtung verbunden. Beide Pumpen kommen zum Einsatz, wenn das Lenkrad mit ausreichender Stärke betätigt wird, um eine größere Lenk­ geschwindigkeit zu bewirken. Die Größe der Lenkgeschwindig­ keit ist daher von der Geschwindigkeit oder Kraft abhängig, mit der das Lenkrad gedreht wird. Bei einer plötzlichen Bewe­ gung des Lenkrades, wie dies beispielsweise beim Wenden des Fahrzeuges mit recht kleiner Fahrgeschwindigkeit der Fall ist, wird infolgedessen das Fahrzeug mit großer Geschwindigkeit ge­ dreht, d. h. in seiner Fahrtrichtung geändert.

Bei einer ähnlichen bekannten Hydraulikölzuführvorrichtung (GB-PS 11 55 374) erfolgt die Zuschaltung der zweiten Pumpe bei einer minimalen Drehzahl des Fahrzeugmotors, d. h. bei langsamer Fahrgeschwindigkeit.

Schließlich ist noch eine Hydraulikölzuführvorrichtung be­ kannt (FR-OS 22 83 334) bei der, wenn die Durchflußleistung im Haupthydraulikkreis unzureichend wird, das Durchflußweg­ umschaltventil den Haupthydraulikkreis unterbricht und statt ihm einen Hilfshydraulikkreis mit der Servolenkvorrichtung verbindet. Wenn die Pumpe im Haupthydraulikkreis nicht rich­ tig arbeitet, wird also die Servolenkvorrichtung lediglich durch die Pumpe in dem Hilfshydraulikkreis gespeist. Hier kann also in keinem Fall das vereinigte Hydrauliköl aus sämt­ lichen Pumpen der Servolenkvorrichtung zugeführt werden, vielmehr wird die Pumpe im Hilfshydraulikkreis statt der Pum­ pe im Haupthydraulikkreis eingeschaltet, wenn letztere aus­ fällt oder der von dieser erzeugte Druck unter einen bestimm­ ten Wert sinkt.

Eine Servolenkvorrichtung erfordert aber eine relativ große Zufuhrmenge an Hydrauliköl, wenn eine hohe Belastung auf sie ausgeübt wird, d. h. wenn eine große Lenklast auftritt. Dieser Fall kann unabhängig vom Lenkwinkel auftreten. So kann bei­ spielsweise die Lenklast bei großem Lenkwinkel des Lenkrades null sein, z. B. wenn der Fahrzeugmotor nach dem Einparken mit voll eingeschlagenem Lenkrad wieder angelassen wird oder wenn das Lenkrad im Fahrbetrieb zurückgedreht wird. Außerdem gibt es den Fall, daß der Lenkwinkel null ist und die Lenk­ last hoch ist, beispielsweise wenn die Räder bei geradeaus fahrendem Fahrzeug über einen Stein laufen. Die oben ange­ gebenen bekannten Hydraulikölzuführvorrichtungen, bei denen die Zuschaltung einer weiteren Pumpe in Abhängigkeit von der Lenkgeschwindigkeit bzw. der Fahrgeschwindigkeit erfolgt, um die der Servolenkvorrichtung zugeführte Hydraulikölförder­ menge zu erhöhen, bzw. eine Hilfspumpe statt einer Hauptpum­ pe eingeschaltet wird, erfüllen diese Forderung nicht not­ wendigerweise. Die Pumpen werden durch den Fahrzeugmotor an­ getrieben, und ihre Fördermengen werden im Verhältnis zu ei­ nem Anstieg der Motordrehzahl erhöht. Wenn ein Fahrzeug auf einem gewundenen und steilen Abhang fährt, ist deshalb das Durchflußwegumschaltventil so eingestellt, daß das Hydraulik­ öl aus nur einer Pumpe der Servolenkvorrichtung zugeführt wird. Unter diesen Umständen kann die Menge an der Servolenk­ vorrichtung zugeführtem Hydrauliköl bei abruptem Drehen des Lenkrades im Uhrzeiger- oder im Gegenuhrzeigersinn zu gering werden, wodurch die Ansprechempfindlichkeit der Lenkung nach­ teilig beeinflußt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hydraulikölzuführvorrich­ tung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei jedem Lenkwinkel und jeder Lenklast der Servolenkvorrichtung bei Bedarf eine ausreichend größere Menge an Hydrauliköl zuge­ führt werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Hydraulikölzuführvorrichtung nach der Erfindung wird das Durchflußwegumschaltventil in Zusam­ menwirkung von Arbeitsdruck und Lenkwinkel betätigt, so daß das vereinigte Hy­ drauliköl aus sämtlichen Pumpen der Servolenkvorrichtung zu­ geführt werden kann, wenn der Lenkwinkel groß ist, und die Zu­ fuhrmenge an Hydrauliköl kann bei großer Lenklast und niedriger Motordrehzahl ohne weiteres erhöht werden. Die oben dargelegten Probleme werden er­ findungsgemäß also durch die arbeitsdruckabhängige Betäti­ gung des Durchflußwegumschaltventils und durch dessen ergän­ zende mechanische Betätigung gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Hydraulikölzuführvorrichtung nach der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht, die den Haupt­ teil einer Ausführungsform der Hy­ draulikölzuführvorrichtung nach der Erfindung zeigt,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Hauptteils der in Fig. 1 gezeigten Hydrauliköl­ zuführvorrichtung in einem anderen Zustand, und

Fig. 3 Kennlinien der Durchflußleistung.

Gemäß Fig. 1 wird das von einer ersten Pumpe 1 geförderte Hydrauliköl über eine Leitung 2, einen in einem Gehäuse 3 gebildeten Zuführweg 4 und eine Leitung 5 zu einer Servo­ lenkvorrichtung 6 geleitet. Das Hydrauliköl wird dann über eine Leitung 7 zu einem Tank 8 und über eine Leitung 9 zu der ersten Pumpe 1 zurückgeleitet. Ein Durchfluß­ mengensteuerventil 10 ist in das Gehäuse 3 eingebaut. Das Durchflußmengensteuerventil 10 hat eine in dem Zuführweg 4 angeordnete Drosselbohrung 11 und einen Schieberkolben 13, der in einem in dem Gehäuse 3 gebildeten Raum 12 verschieb­ bar und hydrauliköldicht gelagert ist. Der Schieberkolben 13 unterteilt den Raum 12 in eine HD-Kammer 14 und eine ND-Kammer 15. Die HD-Kammer 14 steht mit der stromaufwär­ tigen Seite der Drosselbohrung 11 über einen Weg 16 in Verbindung, während die ND-Kammer 15 mit der stromabwär­ tigen Seite der Drosselbohrung 11 über einen Weg 17 und eine Drosselbohrung 18 zum Verhindern von Schwingungen des Schieberkolbens 13 in Verbindung steht. Der Schieberkolben 13 wird in der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung durch eine in der ND-Kammer 15 angeordnete Feder 19 gehalten, um die HD-Kammer 14 gegenüber einem Bypass 20 normalerweise zu verschließen. Dieser Bypass 20 ist mit dem Tank 8 über eine Leitung 21 verbunden, und ein Überdruckventil 22 ist inner­ halb des Schieberkolbens 13 angeordnet.

Ein als Schie­ berventil ausgebildetes Durchflußwegumschaltventil 25 zum Umschalten des Durchflußweges einer zweiten Pumpe 24 gemäß der Größe des Lenkwinkels eines Lenkrades 23 ist innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet. Zum Betätigen des Durchflußwegum­ schaltventils 25 gemäß dem Lenkwinkel des Lenkrades 23 er­ streckt sich ein Ende einer Stange 28 hydrauliköldicht von außerhalb des Gehäuses 3 in ein Loch 27, in welchem ein Schieberkolben 26 des Durchflußwegum­ schaltventils 25 verschiebbar und hydrauliköldicht ge­ lagert ist. Das andere Ende der Stange 28 wird durch eine Feder 29 gegen die Nockenfläche eines Nockens 31 gedrückt, der auf einer Ausgangswelle 30 der Servolenkvorrichtung 6 befestigt ist. Das äußere Ende des Schieberkolbens 26 wird durch eine Feder 32 gegen das eine Ende der Stange 28 gedrückt.

Der Nocken 31 hat eine derartige Nockenfläche, daß die Länge der Stange 28, die sich in das Loch 27 erstreckt, minimal ist, wenn das Lenkrad 23 in der neutralen Stellung ist, d. h. wenn die Ausgangswelle 30, die mit ihm zusammenwirkt, in der neutralen Stellung ist. Weiter ist diese Nockenfläche so ausgebildet, daß die Länge der Stange 28, die sich in das Loch 27 erstreckt, mit zunehmender Drehung der Ausgangswelle 30 vergrößert wird, d. h. bei einer Zunahme des Lenkwinkels des Lenkrades 23, wenn das Lenkrad 23 im Uhrzeiger- oder im Gegenuhrzeigersinn ge­ dreht und die Ausgangswelle entsprechend gedreht wird. Dem­ gemäß wird der Schieberkolben 26 bei der Zunahme des Lenk­ winkels von der neutralen Stellung des Lenkrades 23 aus nach rechts verschoben, so daß der Durchflußweg in unten beschriebener Weise umgeschaltet wird.

Zwei Ringnuten 33 und 34 sind in der äußeren Umfangsfläche des Schieberkolbens 26 gebildet. Die Ringnut 33 steht ständig mit der Auslaßöffnung der zweiten Pumpe 24 über einen in dem Gehäuse 3 gebildeten Weg 35 und über eine mit dem Weg 35 verbundene Leitung 36 in Verbindung. Die andere Ringnut 34 steht ständig mit der Ringnut 33 über einen im Inneren des Schieberkolbens 26 gebildeten Weg 37 in Ver­ bindung und kann, je nach der Betriebsstellung des Schieber­ kolbens 26, mit zwei in dem Gehäuse 3 gebildeten Wegen 38 und 39 in Verbindung sein. Der Weg 38 steht mit der Ring­ nut 34, wenn der Schieberkolben 26 in der in Fig. 1 ge­ zeigten Ruhestellung (am äußersten linken Ende) angeordnet ist, sowie mit dem Tank 8 über eine Leitung 40 in Verbindung. Der andere Weg 39 steht mit der Ringnut 34 in Verbindung, wenn der Schieberkolben 26 aus der in Fig. 1 gezeigten Ruhe­ stellung heraus etwas nach rechts verlagert worden ist. Der Weg 39 kann diese Verbindung mit der Ringnut 34 selbst dann beibehalten, wenn der Schieberkolben 26 weiter nach rechts verschoben und die Verbindung des Weges 18 mit der Ringnut 34 blockiert wird. Der Weg 39 steht außerdem mit dem Zuführ­ weg 4 und mit der Auslaßöffnung der ersten Pumpe 1 in Ver­ bindung. Ein Rückschlagventil 41 ist im Innern des Weges 39 angeordnet, damit das Hydrauliköl von der Seite der Ringnut 34 zur Seite des Zuführweges 4 fließen kann. Der Arbeits­ druck der ersten Pumpe 1 wird in eine linke Endkammer 42 des Schieberkolbens 26 über einen Weg 43 eingeleitet, und der Arbeitsdruck der zweiten Pumpe 24 wird in eine rechte Endkammer 44 über einen Weg 37 eingeleitet. Die Fläche, die am linken Ende mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt wird, ist größer gewählt als diejenige auf der rechten Seite des Schieberkolbens 26.

Bei einem solchen Aufbau ist unter der Bedingung, daß das Lenkrad 23 in der neutralen Stellung angeordnet ist, die mit ihm zusammenwirkende Ausgangswelle 30 ebenfalls in der neutralen Stellung angeordnet, und der Schieberkolben 26 befindet sich in der Ruhestellung, die Ringnut 34 ist gegenüber dem Weg 39 blockiert, so daß das Hydrauliköl aus der zweiten Pumpe 24 unter Umgehung der Servolenkvorrichtung 6 über die Leitung 36, den Weg 35, die Ringnut 33, den Weg 37, die Ringnut 34, den Weg 38 und die Leitung 40 zu dem Tank 8 geleitet wird. Da­ gegen wird das Hydrauliköl aus der ersten Pumpe 1 der Servo­ lenkvorrichtung 6 über die Leitung 2, den Zuführweg 4 und die Leitung 5 zugeführt. Wenn die Fördermenge der ersten Pumpe 1 einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird das Durch­ flußmengensteuerventil 10 tätig, um das Extra­ hydrauliköl aus dem Zuführweg 4 über den Weg 16, die HD- Kammer 14, den Bypass 20 und die Leitung 21 unter Umgehung der Servolenkvorrichtung 6 zu dem Tank 8 zu leiten, so daß die der Servolenkvorrichtung zugeführte Hydrauliköl­ menge im wesentlichen konstantgehalten werden kann.

Die Durchflußleistungskennlinie A in Fig. 3 zeigt den obigen Zustand. In Fig. 3 zeigt eine Kurve I die Beziehung zwischen der Drehfrequenz und der Fördermenge der ersten Pumpe 1, eine Kurve J zeigt dieselbe Beziehung für die zweite Pumpe 24, und eine Kurve K zeigt die Gesamtfördermenge der beiden gemeinsam arbeitenden Pumpen. In dem oben beschriebenen Fall wird das Hydrauliköl der Servolenkvorrichtung 6 nur durch die erste Pumpe 1 zugeführt. Sämtliches von der ersten Pumpe 1 gefördertes Hydrauliköl wird der Servolenkvor­ richtung 6 zugeführt, bis die Fördermenge oder Durchfluß­ leistung einen vorbestimmten Wert a überschreitet, an welchem das Durchflußmengensteuerventil 10 tätig zu werden beginnt. Wenn der vorbestimmte Wert a überschritten worden ist, hält das Durchflußmengensteuerventil 10 die Menge an der Servolenkvorrichtung 6 zugeführtem Hydrauliköl im we­ sentlichen konstant (vgl. die in Fig. 3 gezeigte Kenn­ linie A).

Aus der obigen Beschreibung ist zu erkennen, daß sich bei einem kleinen Lenkwinkel, bei dem das Lenkrad 23 in der neutralen Stellung oder etwas im Uhrzeiger- oder im Gegen­ uhrzeigersinn aus der neutralen Stellung herausgedreht angeordnet ist, die Fördermengen der Pumpen 1 und 24 nicht ändern und das Hydrauliköl aus der zweiten Pumpe 24 unter Umgehung der Servolenkvorrichtung 6 zu dem Tank 8 geleitet wird. Wenn der Lenkwinkel des Lenkrades 23 null oder klein ist, wird im allgemeinen keine große Belastung auf die Servo­ lenkvorrichtung 6 ausgeübt, so daß nur das Hydrauliköl aus der ersten Pumpe 1 der Servolenkvorrichtung 6 zugeführt zu werden braucht. Wenn jedoch eine große Belastung ausge­ übt wird, wird der Arbeitsdruck der ersten Pumpe 1 und dem­ gemäß der Druck innerhalb der Kammer 42, die mit ihr in Verbindung steht, erhöht. Dann wird der Schieberkolben 26 durch den Differenzdruck zwischen den Kammern 42 und 44 nach rechts verschoben. In ähnlicher Weise wie in dem beschriebenen Fall, in welchem der Schieberkolben 26 nach rechts verschoben wird, wird das Hydrauliköl aus der zweiten Pumpe 24 der Servolenkvorrichtung 6 zugeführt.

Wenn der Lenkwinkel des Lenkrades 23 groß wird und die Ver­ schiebung des Schieberkolbens 26 nach rechts über die mit dem Lenkrad zusammenwirkende Ausgangswelle 30, den Nocken 31 und die Stange 28 groß wird, steht die Ringnut 34 mit beiden Wegen 38 und 39 in Verbindung. Der Durchflußweg zwischen der Ringnut 34 und dem Weg 38, der mit dem Tank 8 in Verbindung steht, wird durch die Verschiebung des Schie­ berkolbens 26 nach rechts enger gemacht, wodurch der Druck auf der Seite der Ringnut 34 erhöht wird. Wenn dieser Druck den Druck auf der Seite des Zuführweges 4 übersteigt, fließt ein Teil des Hydrauliköls, das von der zweiten Pumpe 24 in das Innere der Ringnut 34 geleitet wird, in den Zuführ­ weg 4 über den Weg 39 und das Rückschlagventil 41, um sich mit dem Hydrauliköl aus der ersten Pumpe 1 zu vereinigen und der Servolenkvorrichtung 6 zugeführt zu werden (Fig. 2). Wenn der Lenkwinkel des Lenkrades 23 noch größer wird und die Verschiebung des Schieberkolbens 26 nach rechts noch größer wird, wird die Verbindung zwischen der Ringnut 34 und dem Weg 38 blockiert. Unter diesen Umständen wird sämtliches Hydrauliköl aus der zweiten Pumpe 24 der Servo­ lenkvorrichtung 6 zugeführt.

Wenn der Lenkwinkel des Lenkrades 23 den oben beschriebenen kleinen Winkel überschreitet, nimmt auf diese Weise die Menge des der Servolenkvorrichtung 6 zugeführten Hydrauliköls zu, obgleich die Fördermengen der Pumpen 1 und 24 konstant sind. Wenn in Fig. 3 die Umlauffrequenz der Pumpen b ist, hat die erste Pumpe 1 eine Fördermenge c und die zweite Pumpe 24 eine Fördermenge d. Wenn der Lenkwinkel klein ist und das Hydrauliköl der Servolenkvorrichtung 6 nur aus der ersten Pumpe 1 zugeführt wird, ist die Menge an der Servo­ lenkvorrichtung 6 zugeführtem Hydrauliköl c. Wenn jedoch der Lenkwinkel unter diesen Umständen zunimmt, wird das Hydraulik­ öl aus der zweiten Pumpe 24 der Servolenkvorrichtung 6 zuge­ führt, um die Gesamtfördermenge zu steigern. Sämtliches von der zweiten Pumpe 24 geliefertes Hydrauliköl wird schließlich der Servolenkvorrichtung 6 zugeführt, und die vereinigte Ge­ samtzufuhrmenge wird e. Wenn die Pumpenumlauffrequenz zu­ nimmt und die Gesamtzufuhrmenge gleich dem oben beschriebenen Wert a wird, wird das Durchflußmengensteuerventil 10 tätig, so daß die Zufuhrmenge im wesentlichen konstantgehalten wird (vgl. die Kennlinie B in Fig. 3). Wenn der Lenkwinkel einen Zwischenwert hat oder darüber liegt, fährt das Fahr­ zeug im allgemeinen mit niedriger Geschwindigkeit, d. h. die Fördermengen der Pumpen 1 und 24 sind gering. Unter diesen Umständen wirkt eine große Belastung auf die Servo­ lenkvorrichtung 6 ein, und das Fahrzeug benötigt eine rela­ tiv große Zufuhrmenge an Hydrauliköl. Die Zunahme der Zu­ fuhrmenge an Hydrauliköl ist somit in der Lage, auf diesen Zustand anzusprechen.

Claims (1)

1. Hydraulikölzuführvorrichtung für eine Servolenkvorrichtung, mit mehreren vom Fahrzeugmotor angetriebenen Pumpen, die ein­ zeln Hydrauliköl fördern, und mit einem Durchflußwegumschalt­ ventil zum Umschalten von Durchflußwegen zwischen den Pumpen und der Servolenkvorrichtung, um das Hydrauliköl aus sämtli­ chen oder einigen der Pumpen der Servolenkvorrichtung zuzu­ führen, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchflußwegumschaltventil (25) sowohl gemäß einem Anstieg des Arbeitsdruckes des Hydrauliköls bei der Betätigung der Servolenkvorrichtung (6) als auch durch einen auf der Aus­ gangswelle (30) der Servolenkvorrichtung (6) befestigten Nocken (31) betätigt wird, so daß bei betätigtem Durchfluß­ wegumschaltventil (25) das vereinigte Hydrauliköl aus sämtli­ chen Pumpen der Servolenkvorrichtung zugeführt werden kann.