DE3203450C2

DE3203450C2 - Hydraulische Lenkeinrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE3203450C2
Application number: DE19823203450
Authority: DE
Inventors: Erik Augustenborg Kyster; Svend Erik Nordborg Thomsen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1982-02-02
Filing date: 1982-02-02
Publication date: 1986-10-23
Also published as: DK31083D0; DK156891B; DK156891C; DK31083A; DE3203450A1

Abstract

Eine hydrostatische Lenkeinrichtung weist eine Pumpe (1), einen Lenk-Servomotor (6), ein Steuerventil (5) und einen Mengenregler (7) auf. Hinter diesem zweigt ein Zusatzpfad (32) ab, der in Reihe mit einer festen Drossel (31), mit der der Druckabfall konstant gehalten wird, ein Zusatzventil (25) aufweist. Dessen Drosselkennlinie ist zumindest in den beiden Endabschnitten des Verstellweges (x) ein Abbild der Drosselkennlinie der eine Überschußmenge am Servomotor (6) vorbeileitenden Drosseln (A1 bis A4).

Description

Mengenregler zugeordnete feste Drossel in Reihe mit dem Steuerventil liegt, muß in der Neutralstellung eine konstante Druckmittelmenge zugeführt werden, die gleich der für die maximale Verstellgeschwindigkeit des Motors erforderliche Menge zuzüglich einer etwa 50% hiervon betragenden Überschußmenge ist Bei der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung dagegen genügt es, wenn in der Neutralstellung eine ausreichende Überschußmenge und über den Zusatzpfad ein Bruchteil dieser Überschußmenge geleitet wird. Benötigt man bei Aussteuerung eine bestimmte Arbeitsmenge, so wird diese durch einen Regeleingriff am Mengenregler zur Verfugung gestellt

Aufgrund der geringeren Menge können auch die Drosselquerschnitte des Steuerventils in der Neutralstellung kleiner als bisher gehalten werden. Dies wiederum bedeutet, daß schon kleinere Verlagerungen aus der Neutralstellung eine merkliche Änderung der Widerstände der Drosseln der Reihenschaltung hervorrufen. Dies bedeutet, daß eine Lenkbeeinflussung unmittelbar zu beiden Seiten der Neutralstellung erfolgt und daß sich für die Bedienungsperson eine sehr hohe Steuerpräzision ergibt

Vorteilhaft ist die Abbild-Funktion nach Anspruch 2. Bei der Weiterbildung nach Anspruch 3 wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß der Drosselwiderstand solcher Reihenschaltungen fast ausschließlich von nur einer Drossel bestimmt wird, wenn deren Querschnitt klein ist im Verhältnis zum Querschnitt der anderen Drossel.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 sind keine zusätzlichen Maßnahmen zur Verbindung von Steuerventil und Zusatzventil erforderlich.

Die Ausführungsform des Anspruchs 5 ergibt eine platzsparende, axial kurze Ausbildung des Zusatzventils.

Mit den Weiterbildungen nach den Ansprüchen 6 und 7 ist sichergestellt, daß der am Steuerventil auftretende Druckabfall gleich dem am Zusatzventil auftretenden Druckabfall ist Entsprechend genau ist die Abbildfunktion.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnun dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung,

Fig.2 in einem Diagramm die Abhängigkeit zwischen Eingangsmoment M am Lenkorgan, Verstellweg χ des Steuerventils und Pumpendruck P,

F i g. 3 über dem Verstellweg χ des Steuerventils die Querschriittsflächen Λ 1 bis A 4 der Drosseln der Reihenschaltungen und deren äquivalente Fläche, sowie

F i g. 4 über dem Verstellweg χ des Steuerventils die Querschnittsfläche A 5 und A 6 der Drosseln des Zusatzventils und deren resultierende Fläche.

Bei der Ausführungsform der F i g. 1 fördert eine Pumpe 1 Druckflüssigkeit aus einem Behälter 2 über einen Mengenregler 3 an den Eingang 4 eines Steuerventils 5. Dieses dient der Betätigung eines Motors 6. Das Steuerventil 5 weist eine Bohrung 7 mit zwei Ringnntpn R linrl Q Hip ip mit pinpm ArhpiKranm 10 h7W 11 der veranschaulichten Neutralstellung gehalten. Er kann durch ein Lenkorgan 21, z. B. Lenkhandrad, in beiden Richtungen über einen Weg χ verstellt werden. Mit dem Kolben 22 des Motors 6 ist eine Rückführungseinrichtung 23 verbunden, die über einen Vergleicher 24 ebenfalls auf den Schieber 12 wirkt Durch die Ringnuten 8 und 9 sowie die Bunde 13 und 14 werden vier Drosseln Ai, A 2, A 3 und A 4 gebildet Hierdurch ergeben sich zwei Reihenschaltungen der Drosseln A 2 und A 1 bzw. der Drosseln A 3 und A 4, die jeweils zwischen Pumpe 1 und Behälter 2 liegen. Zwischen diesen Drosseln gehen die Anschlüsse zu den Druckräumen 10 und 11 des Motors ab. Als erste feste Drossel ist in die Ablaufleitung zwischen den Ausgang 19 und die Druckkammer 43 ein federbelastetes Rückschlagventil 44 geschaltet, dessen Feder so bemessen ist, daß der an ihm austretende Druckabfall etwa gleich dem Druckabfall an der festen Drossel 31 ist

Mit Hilfe von Schieber 12 und Bohrung 7 ist ferner ein Zusatzventil 25 gebildet, das zwei in Reihe liegende Drosseln A 5 und A 6 aufweist Diese Drosseln werden mit Hilfe zweier Ringnuten 26 und 27 in der Bohrung und einer durch Bunde 28 und 29 begrenzten Ringnut 30 des Schiebers 12 erzeugt Dieses Zusatzventil 25 liegt in Reihe mit einer zweiten festen Drossel 31 in einem Zusatzpfad 32, der sich vom Ausgang des Mengenreglers 3 zum Behälter 2 erstreckt.

Der Mengenregler 3 weist in einer Bohrung 33 einen Schieber 34 auf. Die Bohrung besitzt eine Ringnut 35, die mit dem Eingang 4 des Steuerventils 5 sowie dem Zusatzventil 25 verbunden ist, sowie eine Ringnut 36, die über einen weiteren Verbraucher 37 mit dem Behälter 2 verbunden ist. Der Schieber weist eine Ringnut 38, die zwischen zwei Bunden 39 und 40 angeordnet ist und zusammen mit der Ringnut 36 eine ablaufseitige Drossel A 7 bildet Der Schieber 34 ist durch den Druckabfall an der zweiten festen Drossel 31 und durch eine Sollwertfeder 41 belastet. Zu diesem Zweck ist der druckseitige Anschluß der zweiten festen Drossel 31 mit dem rechten Druckraum 42 des Mengenreglers 3 und dessen linker Druckraum 43 mit dem Behälter 2 verbunden.

Ein zum Behälter hin schließendes Saugventil 45 überbrückt Mengenregler 3 und Pumpe 1. Ein federbelastetes Überdruckventil 46 überbrückt das Zusatzventil 25. Es öffnet, wenn der Druckabfall am Zusatzventil einen vorgegebenen Wert übersteigt

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß jeder Verstellung des Schiebers 12 um den Weg χ ein am Lenkorgan 21 aufzubringendes Eingangsmoment M entspricht, das von der jeweiligen Zusammendrückung der Neutralstellungsfeder 20 abhängt. Desweiteren entspricht jedem Verstellweg χ ein bestimmter Drosselwiderstand des Zusatzventils 25. Da die den Zusatzpfad 32 durchströmende Menge vom Mengenregler 3 konstant gehalten wird, bedeutet dies, daß jedem Verstellweg χ des Steuerschiebers 12 ein bestimmter Druck am Eingang 4 des Steuerschiebers 5 zugeordnet ist. Einem Eingangsmoment M\ entspricht daher ein Verstellweg x\ und ein Pumpendruck P₁.

In F i g. 3 sind die Flächen F der Drosseln A 1 bis A 4 iihpr Hpm Vprstpllwp<x χ vpransrhaiilirht. Würde man

des Motors 6 verbunden sind, und einen Schieber 12 auf, der zwei Bunde 13 und 14 sowie benachbarte Ringnuten 15,16 und 17 aufweist, von denen die Ringnut 15 direkt und die Ringnut 17 über einen Kanal 18 im Schieber 12 mit einem niederdruckseitigen Ausgang 19 und die Ringnut 16 mit dem Eingang 4 verbunden sind. Der Schieber wird durch eine Neutralstellungsfeder 20 in jeweils eine Reihenschaltung aus den Drosseln A 1 und A 2 bzw. aus den Drosseln A 3 und A 4 durch eine äquivalente Drossel nachbilden, so hätte diese den Gesamtquerschnitt Fg. Es ist ersichtlich, daß der Widerstand der Reihenschaltung außerhalb des die Neutralstellung überdeckenden Bereichs a praktisch identisch ist mit dem Widerstand der jeweils die Überschußmenge am

Motor 6 vorbeileitenden Drossel, nämlich dort, wo die Querschnittsfläche F dieser Drossel klein ist gegenüber der Querschnittsfläche der jeweils anderen Drossel der Reihenschaltung.

In Fig.4 ist eine ähnliche Darstellung der Querschnittsflächen der Drosseln A 5 und A 6 in Abhängigkeit vom Verstellwert * veranschaulicht Hier ergibt sich eine resultierende Fläche F_n die außerhalb des Bereichs a mit der Fläche der Drossel jeweils kleineren Querschnitts übereinstimmt. Das bedeutet, daß die Drosselkennlinie des Zusatzventils 25 außerhalb des Bereichs a praktisch genau mit der Drosselkennlinie der jeweils die Überschußmenge führenden Drossel des Steuerventils übereinstimmt und innerhalb des Bereichs a wenigstens annähernd hiermit übereinstimmt Das bedeutet, daß dadurch, daß im Zusatzpfad 32 eine konstante Druckmittelmenge aufrechterhalten wird, auch über die jeweils die Überschußmenge führenden Drosseln des Steuerventils 5 eine annähernd konstante Überschußmenge fließt

Wenn im Betrieb durch das Lenkorgan der Schieber 12 um den Betätigungsweg χ nach rechts verstellt wird, verkleinern sich die Querschnittsflächen der Drosseln Al, A3 und A 6, während die Querschnittsflächen der Drosseln A 2, A4 und A 5 sich vergrößern. Da trotz des höheren Drosselwiderstands im Zusatzventil 25 die Menge über die zweite feste Drossel 31 vom Druckregler 3 konstant gehalten wird, steigt der Druck am Eingang 4 des Steuerventils. Desweiteren entsteht in den Ringnuten 8 und 9 ein unterschiedlicher Druck, so daß ein Teil der zugeführten Druckflüssigkeit über die Drossel A 2 in den Arbeitsraum 11 des Motors 6 und von der Kammer 10 über die Drossel A 4 zum Behälter 2 fließt, während gleichzeitig eine definierte Überschußmenge einerseits über die Reihenschaltung der Drosseln A 2 und A 1 und andererseits über die Reihenschaltung der Drosseln A 3 und A 4 zum Behälter abströmt Jede weitere Verstellung des Schiebers 12 führt zu einer definierten Änderung der Druckverhältnisse am Motor. Wenn sich bei ausgelenkten Rädern infolge geringerer seitlieher Straßenkräfte eine raschere Verstellbewegung des Motors ergibt, sinkt der Druck am Eingang 4. Da hierdurch aber die Menge über die zweite feste Drossel 31 sinkt, wird dies sofort durch eine Verstellung des Schiebers 34 des Mengenregiers 3 nach rechts kompensiert so daß unter Aufrechterhaltung des Drucks am Eingang 4 eine größere Druckmittelmenge dem Steuerventil 5 zugeleitet wird.

Wenn größere seitliche Straßenkräfte auf die Räder wirken, z. B. bei Geradeausfahrt, wird der Motor 6 und über die Rückführung 23 auch das Steuerventil 5 so verstellt, daß im Motor Gegenkräfte aufgebaut werden. Gleichzeitig wird das Zusatzventil 25 gedrosselt der Druckabfall an der zweiten festen Drossel 31 herabgesetzt und der Druck am Eingang 4 erhöht Dies unterstützt die Gegenkräfte und erleichtert das Gegensteuern mittels des Lenkorgans 21.

Wenn in einem der Arbeitsräume 10 oder 11 des Motors 6 ein Unterdruck entsteht, kann Druckflüssigkeit über das Saugventil 45 nachgesaugt werden.

Wenn der Druck am Eingang 4 zu groß wird und damit ein vorbestimmter Druckabfall am Zusatzventil 25 überschritten wird, öffnet das Überdruckventil 46. Da über dieses Ventil zusätzliche Druckflüssigkeit zur zweiten festen Drossel 31 strömt wird der Mengenregler 3 nach links verschoben, so daß der Pumpendruck diesen vorgegebenen Druckgrenzwert nicht übersteigt Die veranschaulichte Ausführungsform kann in vielerlei Richtung abgewandelt werden. Insbesondere kann statt des Axialschiebers auch ein Drehschieber verwendet werden. Der Verbraucher 37 kann auch entfallen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 _ _ , Die Erfindung bezieht sicn auf eine hydraulische Patentanspruch: Lenkeinrichtung für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff

1. Hydraulische Lenkeinrichtung für Fahrzeuge, des Anspruchs 1.

mit einem Steuerventil, das mittels eines Lenkorgans Bei einer bekannten Lenkeinrichtung dieser Art aus einer Neutialsiellung gegen die Kraft einer Neu- 5 (DE-OS 25 35 318) wird der Mengenregler vom Drucktralstellungsfeder richtungsabhängig in zwei Ar- abfall an einer festen Drossel gesteuert, die in der J^eibeitsstellungen verstellbar ist und zwei gegensinnig tung zwischen Pumpe und Steuerventil liegt Die dem verstellbare Reihenschaltungen von je zwei gegen- Steuerventil zugeführte Druckmittelmenge ist daher ansinnig verstellbaren Drosseln aufweist, zwischen de- nähernd konstant; und die Oberschußmenge, die jeweils nen je ein zu einem Arbeitsraum eines Motors füh- io über eine der Drosseln der beiden Drossel-Reihenschalrender Anschluß abzweigt, wobei dem Steuerventil tungen am Motor vorbeigeleitet wird, nimmt mit zunehüber eine Förderleitung zwischen den zwei gegen- mender Aussteuerung ab. Da der von der Oberschußsinnig verstellbaren Drossel-Reihenschaltungen von menge an den zugehörigen Drosseln hervorgerufene einer Pumpe gefördertes Druckmittel zugeführt Druckabfall maßgebend für die am Motor zur Verfüwird, und mit einem der Pumpe nachgeschalteten, 15 gung stehende Druckdifferenz ist, muß das Steuerventil einen Teil der Pumpenfördermenge zum Behälter verhältnismäßig weit verstellt werden, wenn im Bereich ableitenden Mengenregler, der den Druckabfall an stärkerer Aussteuerung eine bestimmte Zunahme des einer mit den verstellbaren Drosseln in Reihe ge- Druckabfalls zur Betätigung des Motors erzielt werden schalteten ersten festen Drossel konstant hält, wobei soll. Die Bedienungsperson muß demnach zur Überwinhinter dem Mengenregler von der Förderleitung ein 20 dung der Neutralstellungsfedern ein verhältnismäßig Zusatzpfad mit der Reihenschaltung einer zweiten großes Eingangsmoment am Lenkorgan aufbringen,
festen Drossel und eines Zusatzventils abzweigt, Es ist ferner eine hydraulische Servolenkung für dadurch gekennzeichnet, daß der Men- Fahrzeuge bekannt (DE-AS 2360610), bei der ein als genregier (3) den Druckabfall an der im Zusatzpfad Schieber ausgebildetes Steuerventil zusätzliche Nuten (32) befindlichen zweiten festen Drossel (31) kon- 25 aufweist, mit deren Hilfe in der Neutralstellung Druckstant hält und daß das Zusatzventil (25) gleichlau- flüssigkeit vom Pumpenanschluß zu einem Hilfskreisfend mit dem Steuerventil (5) verstellbar ist und sei- Anschluß gelangen kann. Dort läßt sich ein zusätzlicher ne Drosselkennlinie zumindest in den beiden Endab- Verbraucher anschließen, der dann mit Druckflüssigkeit schnitten des Ventil-Verstellweges (x) ein solches versorgt wird, wenn keine Druckflüssigkeit für die Len-Abbild der Drosselkennlinie der eine Überschuß- 30 kung benötigt wird.

menge am Motor (6) vorbeileitenden Drosseln (A 1 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenk-

und A 3 bzw. A 2 und A 4) aus jeder der beiden einrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben,

Drosselreihenschaltungen ist, daß die Oberschuß- bei der der Anstieg des am Lenkorgan aufzubringenden

menge in diesen Endabschnitten annähernd konstant Eingangsmoments bei stärkerer Aussteuerung geringer

bleibt. 35 gehalten werden kann.

2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden kennzeichnet, daß die Drosselkennlinie des Zusatz- Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

ventils (25) als Abbild der Drosselkennlinie der ge- Weil der Mengenregler die Durchflußmenge im Zu-

gensinnig verstellbaren Drosseln der gegensinnig satzpfad konstant hält, Steuerventil und Zusatzventil

verstellbaren Reihenschaltungen (A 1 und A 2; A 3 40 gleichlaufend verstellbar sind und die Überschuß-Dros-

und A 4) gestaltet ist. sei und das Zusatzventil eine angepaßte Drosselkennli-

3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- nie haben, erreicht man es, daß auch die Überschußmendurch gekennzeichnet, daß das Zusatzventil (25) ge zumindest bei stärkerer Aussteuerung annähernd ebenfalls aus einer Reihenschaltung zweier gegen- konstant gehalten wird. Wegen des Konstanthaltens der sinnig verstellbarer Drosseln (A 5 und A 6) besteht. 45 Überschußmenge ist jeder Stellung des Steuerventils

4. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 ein bestimmter Druckabfall an der zugehörigen Drossel bis 3, bei der das Steuerventil als Axialschieberventil und damit eine bestimmte Druckdifferenz zur Betätiausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zu- gung des Motors zugeordnet. Dieser Druckabfall nimmt satzventil (25) eine Verlängerung des Steuerventil- mit zunehmender Verstellung des Steuerventils wesentschiebers und dessen Bohrung (7) bildet. 50 lieh stärker zu als bei der eingangs beschriebenen Lenk-

5. Lenkeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- einrichtung. Infolgedessen ist auch der Anstieg des aufkennzeichnet, daß zur Bildung des Zusatzventils (25) zubringenden Eingangsmoments geringer. Desweiteren zwei Ringnuten (26,27) der Bohrung (7), die mit dem ist jeder Stellung des Steuerventils ein definierter Ein-Mengenregler (3) bzw. der festen Drossel (31) in gangsdruck zugeordnet. Dieser Druck bleibt aufrecht-Verbindung stehen, über eine am Ventilschieber (12) 55 erhalten, auch wenn wegen einer größeren Verstellgeangeordnete Ringnut (30) miteinander verbunden schwindigkeit des Motors eine größere Arbeitsmenge sind. benötigt wird. Denn in diesem Fall sorgt der Mengenre-

6. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 gier dafür, daß entsprechend weniger Druckflüssigkeit bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als erste feste in den Behälter zurückgeleitet wird: Das aufzubringen-Drossel ein federbelastetes Rückschlagventil (44) 60 de Eingangsmoment ist daher in sehr viel geringerem

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auftritt wie an der zweiten festen Drossel (31). Lenkmotors abhängig. Insbesondere lassen sich beim

7. Lenkeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- Parkieren große Verstellgeschwindigkeiten mit kleinem kennzeichnet, daß die zweite feste Drossel (31) zwi- Eingangsmoment erreichen.

sehen das Zusatzventil (25) und den Behälter (2) und 65 Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß in der Neutral-

das Rückschlagventil (44) zwischen das Steuerventil stellung mit erheblich kleineren Druckmittelmengen ge-

(5) und den Behälter geschaltet sind. arbeitet werden und die damit zusammenhängenden

Verluste herabgesetzt werden können. Wenn die dem