DE3590510T1 - Öldruckreaktions-Steuerventil für eine Servolenkvorrichtung - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

1. TiteL der Erfindung

bLd ruckreaktions-SteuerventiL für eine ServoLenkvorrichtung

2. Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine

ServoLenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und betrifft speziell ein Steuerventil für einen Lenk-ö Id ruck, der an eine Reaktionskammer eines Hauptsteuerventils der Servo lenkvorrichtung geliefert wird.

3. Beschreibung des Stands der Technik

Bei einer Servo lenkvorrichtung wird an einen Arbeitszylinder von einer Pumpe her über ein Hauptsteuerventil ein Steuerdruckö I geliefert, und vom Pumpenausgang wird außerdem ein Lenköldruck abgezweigt. Ein Hilfssteuerventil steuert den Lenköldruck entsprechend einem Steuersignal, das auf der Grundlage eines Ausgangssignals eines Fahrzeuggeschwindigkeitsensors gebildet wird. Der durch das Hi Ifssteuerveni I eingestellte Lenköldruck wird in eine im Haupt Steuerveni I befindliche Reaktionskammer eingeleitet, wodurch an einem Lenk-Rad eine Lenkkraft erzeugt wird, die von der Fahr zeuggeschwi rvd i gkei t abhängt.

Ein typisches Beispiel eines Steuerventils, das einen Lenköldruck einstellt, der an eine Reaktionskammer geliefert wird, ist im US-Patent Nr. 3 744 515 vom 10. Juli 1973 beschrieben. Bei diesem Steuerventil wird von der Pumpe ausgehendes Drucköl zuerst durch eine veränderliche Drossel, die entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt ist, und dann durch eine feste Drossel geleitet. Die veränderliche Drossel umfaßt eine Hauptzy I inderhü I se oder -spule, die gleitfähig in einem Ventilgehäuse angeordnet ist und deren gegenüberliegende Enden durch Federn gehalten werden, sowie eine Hilfshülse oder -spule, die gleitfähig innerhalb der Hauptspule angeordnet ist und deren gegenüberliegende Enden in gleicher Weise von Federn

gehalten sind, so daß eine relative Verschiebung zwischen der Hauptspule und der Hilfsspule die Fläche einer öffnung verändert. Auf die Hauptspule wirkt der Ausgangsöldruck der Pumpe'und der Druck in der Reaktionskammer des Hauptsteuerventils, während an die Hilfsspule ein Steuersignal angelegt ist, das sich mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert. Das beschriebene Steuerventil hat den Nachteil, daß die Starrheit eines Lenkrads zur Zeit, da das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit geradeaus fährt, nicht verbessert werden kann, da der Reaktionsdruck in einem Bereich angrenzend an die neutrale Stellung, in dem die veränderliche Drossel den größten Öffnungsquerschnitt hat, nicht erhöht werden kann. Ein weiterer Nachteil betrifft eine leichte Erhöhung des Reaktionsdrucks auf eine Erhöhung des Lenköldrucks hin während der Zeit, in der das Fahrzeug steht, wodurch dann eine leichte Betätigung des Lenkrads verhindert ist. Hinsichtlich der Konstruktion müssen sowohl die Hauptspule als auch die Hilfsspule durch Balancieren von zwei Federn gehalten werden, es ist jedoch schwierig, eine konstante Balance zwischen zwei Federn aufrechtzuerhalten.

4. Zusammengefaßte Darstellung der Erfindung (Aufgabe)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte und billige Öldruck-Reaktionssteuervorrichtung für eine Servo lenkvorrichtung zu schaffen, die dadurch eine sichere Fahrt bewirkt, daß die Steifigkeit des Lenkrads dann, wenn das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit geradeaus fährt, erhöht wird, indem in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und anderer Steuersignale und des Lenköldrucks ein Öldruck stabiler Reaktionsantwort in die Reaktions kammer geleitet wird, während sie gleichzeitig eine leichte Betätigung des Lenkrads ermöglicht, wenn das Fahrzeug stillsteht.

(Konstruktion)

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine hülsenartige Hauptspule, die von einer Seite her durch eine

Feder beaufschlagt ist, gleitfähig in einem Ventilgehäuse angeordnet ist, das einen Strömungseinlaß von einer ölpumpe her, einen Rückströmungsaus laß, einen Strömungsauslaß zu einer Reaktionskammer und einen Strömungsauslaß zu einem Hauptventil aufweist, und daß in der Hauptspule eine Hilfsspule so eingesetzt ist, daß sie in Axialrichtung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gleitet, wodurch eine veränderliche Drossel entsteht, die ihren bffnungsquerschnitt entsprechend der relativen Verschiebung zwischen der Hauptspule und der Hilfsspule verändert, wobei die Anordnung derart ist, daß dann, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand oder auf sehr niedriger Geschwindigkeit befindet, die veränderliche Drossel nur zum Hauptventil zu geöffnet und zur Reaktionskammer zu geschlossen ist, während bei höherer Geschwindigkeit die Hilfsspule in einer Richtung bewegt wird, daß sie die veränderliche Drossel zum Hauptventil zu schließt und sie zur Reaktionskammer zu öffnet, wodurch der Reaktionsdruck erhöht wird, und dann, wenn der Reaktionsdruck in Antwort auf den Lenkdruck einen gegebenen Wert erreicht, das Drucköl eine Verschiebung der Hauptspule zum Abschneiden der Reaktionskammer bewirkt, wodurch eine stabilisierte b Idruckantwort über eine verlängerte Zeitspanne sichergestellt wird und die Steifheit der Lenkung erhöht wird, wenn das Fahrzeug schnell geradeaus fährt, zum sicheren Fahren.

5. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine vereinfachte Gesamtdarstellung einer Servo lenkvorrichtung;

Fig. 2 zeigt graphisch die Beziehung zwischen einem Lenkmoment und einem Lenkdruck im Steuerventil gemäß der Erfindung; und

Fig. 3 bis 6 sind Querschnitte zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Steuerventils in verschiedenen Betriebszuständen, nämlich Fig. 3 im Ruhezustand, Fig. 4 bei schneller Geradeausfahrt, Fig. 5 bei schneller Kurvenfahrt und Fig. 6 während einer Verzögerung.

6. Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Gemäß Fig. 1 umfaßt eine ServoLenkvorrichtung einen Kanal, der Steuerdrücke) I von einer Pumpe (1) über ein Hauptsteuerventil (2) zu einem Arbeitszylinder (3) liefert, sowie einen Kanal, deren Lenkdrucköl von der Pumpe (1) über ein Hilfssteuerventil (4) zu einer Reaktionskammer (6) des Hauptsteuerventils (2) liefert. Das Hilfssteuerventil (4) wirkt auf einen von der Pumpe (1) erzeugten Lenköldruck Ps aufgrund der Steuerung durch eine Steuereinheit (7) auf der Grundlage eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (5), und gibt ihn als Ausgangsöldruck Pf an die Reaktionskammer (6) des Hauptsteuerventils (2) ab. Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung des Hi Ifssteuer venti I s (4).

Die Fig. 3 bis 6 zeigen Schnitte durch das erfindungsgemäße Steuerventil in verschiedenen Betriebszuständen. Bezugszeichen (20) bezeichnet ein Ventilgehäuse, das einen Strömungseinlaß (21) von einer ölpumpe (32), einen Rückfluß-Auslaß (22), einen Strömungsauslaß (23) zu einer Reaktionskammer (33) und einen Strömungsauslaß (26) zu einem Hauptventil (24) aufweist. (27) bezeichnet eine hülsenartige Haupttrommel oder Hauptspule, die axial gleitfähig im Ventilgehäuse (20) angeordnet ist und durch eine rechts von ihr angeordnete Feder (28) nach links gedrängt wird. (29) bezeichnet eine Hilfstrommel oder Hilfsspule, die auf einen Tauchkolben (31) eines Elektromagnets (30) aufgesteckt ist. Die Hilfsspule ist konzentrisch im linken Teil des Ventilgehäuses (20) montiert und kann innhalb der Hauptspule (27) gleiten. Die Hauptspule (27) weist eine blöffnung (27a) auf, die mit dem Strömungseinlaß (21) kommuniziert, ferner eine ölöffnung (27b), die mit dem Strömungsauslaß (23) kommuniziert, und eine öföffnung (27c), die mit dem Strömungsauslaß (26) kommuniziert. Am äußeren Umfang der Hilfsspule (29) sind zwei ringförmige ö'lkanäle (29a), (29b) gebildet, zwischen denen eine rinförmige Rippe (29c) verläuft. An der Innenfläche der Hauptspule (27) sind auf den gegenüberliegenden Seiten der ölöffnung (27a) Steuerkanten

(27d), (27e) gebildet, die eine veränderliche Drossel bilden, während im Bereich des ringförmigen ö'lkanals (29a) in der Hilfsspule (29) eine feste Drossel (29d) gebildet i st.

Der die Hilfsspule (29) tragende Tauchkolben (31) erstreckt sich vom Elektromagneten (30) um ein ziemlich langes Stück vor, und die Hilfsspule ist auf ihm zwischen einem Flansch (45) (Fig. 6), der an seinem Basisende gebildet ist, und einer Mutter (42), die auf seinem freien Ende aufgebracht ist, starr befestigt. Der Tauchkolben (31) besteht aus einem rohrförmigen Bauteil mit einer axialen Bohrung, die an seinem Ende offen mündet. Um eines der Enden der Hauptspule (27) ist ein Belag (51) angebracht, der mit Reibung an einer im Ventilgehäuse (20) gebildeten Dichtung (52) angreift, um einen Abfluß von öl zwischen diesen Teilen zuverhindern.

Beim Zusammenbau wird die Hilfsspule (29) auf dem Tauchkolben (31) des Elektromagneten (30) befestigt und dann die Hauptspule um die Hilfsspule (29) gelegt. Der Elektromagnet (30), der die so verbundenen Spulen, nämlich die Hauptspule (27) und die Hilfsspule (29) trägt, und das Ventilgehäuse (20) werden durch Gewinde (43) miteinander gekoppelt, und mit dem anderen Ende des Ventilgehäuses (20) ist ein zylindrischer Teil (44) einer Kappe (38) verschraubt.

Im folgenden wird die Betriebsweise beschrieben. Im Stillstand des Fahrzeugs bewirkt der

Fahrzeugsgeschwindigkeitssensor, daß der Elektromagnet (30) den Tauchkolben (31) in der in Fig. 3 dargestellten Stellung hält, in der die Hauptspule (27) durch die Feder (28) in Anlage gegen eine Endfläche (30a) des E lektromagnets (30) gedruckt wird. Hierbei liegt die ringförmige Rippe (29c) an der ringförmigen Rippe oder Steuerkante (27d) an, und da die veränderliche Drossel mit dem ringförmigen ö'lkanal (29b) kommuniziert, tritt das Drucköl von der ölpumpe (32) durch die ölöffnung (27c) zum Strömungsauslaß (26) durch und wird so zum Hauptventil (24) geleitet. Bei einem Lenkvorgang erhöht sich dann der Lenkdruck Ps, jedoch ist die

veränderliche Drossel gegen die Reaktionskammer (33) geschlossen. Irgenwelches Lecköl, das durch Zwischenräume zwischen der Hauptspule, der Hilfsspule und dem Ventilgehäuse tritt, fließt durch die feste Drossel (29d) und kommt zur Rückflußseite, so daß sich im Reaktionsdruck Pf in der Reaktionskammer (33) keine Erhöhung ergibt. Die Lenkmoment-ÖId ruckkenn Iinie hat den in Fig. 5 in durchgehender Linie eingezeichneten Verlauf, wobei ein vermindertes Lenkmoment erhalten wird. Findet nun eine relative Verschiebung zwischen einer Eingangwelle (34) und einer Ausgangswelle (35) statt, so wird auf einen in der Reaktionskammer (33) befindlichen ReaktionskoIben (36) durch einen vorstehenden Stift (37) der Eingangwelle (34) gedruckt. Da jedoch die Reaktionskammer (33) mit dem Rückflußauslaß (22) über die feste Drossel (29d) kommuniziert, findet überschüssiges öl seinen Weg zum Rückfluß-Auslaß (22), wodurch verhindert wird, daß das Lenkmoment ansteigt.

Bei schneller Geradeausfahrt wirkt der

Fahrzeuggeschwindigkeitssensor auf den Elektromagneten (30), der, wie in Fig. 4 gezeigt, den Tauchkolben (31) nach rechts bewegt, wodurch die veränderliche Drossel in Richtung zum Hauptventil drosselt, während sie in Richtung zur Reaktionskammer öffnet, wodurch der Lenkdruck Ps um einen Betrag a gemäß Fig. 5 ansteigt, mit entsprechendem Anstieg des Reaktionsdrucks Pf. Der Reaktionskolben (36) drückt gegen den vorstehenden Stift (37) der Eingangswelle (34), wodurch die Starrheit des Lenkrads um seine NeutraI steI lung erhöht wird. Der Bohrungsdurchmesser der festen Drossel (29d) ist so gewählt, daß er einem Anstieg a des Lenkdrucks Ps nicht entgegensteht.

Findet während der schnellen Fahrt ein Lenkvorgang statt, so erhöht sich auch der Reaktionsdruck Pf. Ist er jedoch bis auf einen Wert b in Fig. 2 angestiegen, so bewirkt der Öldruck, daß die Hauptspule (27) entgegen der Kraft der Feder (28) nach rechts verschoben wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist, und sich so in eine Stellung gewegt, in

der die variable Drossel gegenüber der Reaktionskammer schließt und in der es unter der Bedingung zu einem Anhalten kommt, daß der Reaktionsdruck und die Kraft der Feder einander aufwiegen. Auf diese Weise wird der Reaktionsdruck abgeschnitten und kann der Lenkvorgang mit einer gegebenen Kraft durchgeführt werden.

Der Druck b, bei dem der Reaktionsdruck abgeschnitten wird, ist mit der Bewegungsweite der Hilfsspule veränderlich und erhöht sich graduell mit einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Wird das Fahrzeug in diesem Zustand verzögert, so bewegt aufgrund der Steuerung durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor der Elektromagnet (30) den Tauchkolben (31) nach links, wie in Fig. 6 gezeigt ist, und der relative Versatz zwischen dem Ventilgehäuse (20), der Hauptspule (27) und der Hilfsspule (29) erhöht die Länge, über die die Hilfsspule in der Hauptspule angeordnet ist, zur Reaktionskammer zu, wodurch die Leckölmenge aus dem Hauptkreis zur Reaktionskammer vermindert wird und der Reaktionsdruck Pf sehr schnell absinkt. Auch die Hauptspule (27) bewegt sich nach links, wodurch die Lenkkraft vermindert wird. Der Bohrungsdurchmesser der festen Drossel (29d) ist so bestimmt, daß eine plötzliche Reduktion des Reaktionsdrucks Pf, die zu dieser Zeit stattfinden würde, vermi eden wird.

Zur Erzielung einer weichen Bewegung der Hauptspule ist zwischen der Hülse (38) und dem Ventilgehäuse (20) ein kleiner radialer Zwischenraum freigelassen, wodurch jegliches Festsetzen der Hauptspule angepaßt oder verhindert wird, das sich als Ergebnis von Bearbeitungsfehlern einstellen könnte.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird eine hülsenartige Hauptspule, die von einer Seite durch eine Feder beaufschlagt ist, gleitfähig in einem Ventilgehäuse angeordnet, das mit einem Strömungseinlaß von einer ölpumpe und einem Rückflußauslaß zur ölpumpe sowie einem

StrömungsausLaß zu einer Reaktionskammer und einem StrömungsausLaß zu einem Hauptventil ausgestattet ist, und in der Hauptspule ist eine Hilfsspule eingepaßt, die axial in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gleitet, so daß eine relative Verschiebung zwischen der Hauptspule und der Hilfsspule eine veränderliche Strömungsdrossel ergibt, die einen veranderichen Öffnungsquerschnitt aufweist. Bei Stillstand oder bei sehr langsamer Fahrt ist die veränderliche Drossel nur zum Hauptventil geöffnet, während sie zur Reaktionskammer geschlossen ist. Bei höherer Geschwindigkeit wird die Hilfsspule in einer Richtung so bewegt, daß sie die veränderliche Drossel zum Hauptventil schließt und zur Reaktionskammer öffnet, wodurch der Reaktionsdruck erhöht wird. Erreicht der Reaktionsdruck einen gegebenen Wert in Antwort auf den Lenkdruck, so bewirkt das Drucköl eine Verschiebung der Hauptspule so, daß der Reaktionsdruck abgeschnitten wird. Als Ergebnis erhöht sich der Lenkwiderstand bei schneller Geradeausfahrt, wodurch eine Verzögerung in der Lenkantwort vermieden wird, wenn eine schnelle Lenkbetätigung durchgeführt wird, und wodurch es möglich wird, die geforderte Lenkkraft zu vermindern. Auf diese Weise kann eine stabilisierte Öldruckantwort über eine lange Zeitspanne erhalten werden, während gleichzeitig die Konstruktion innerhalb des Ventilgehäuses vereinfacht ist, so daß eine genaue Bearbeitung möglich ist und hierdurch eine kompakte und billige Konstruktion geschaffen werden kann.

Claims (1)

1. ' /IU
   PATENTANSPRUCH

   Öldruck-Reaktionssteuervorrichtung für eine ServoI enkvorrichtung, wobei ein Ventilgehäuse in einem Öldruckpfad von einer ölpumpe zu einem Hauptventil angeordnet ist und das Ventilgehäuse mit einem Strömungseinlaß von der ölpumpe und einem Rückflußauslaß zur ölpumpe sowie ferner einem Strömungsauslaß zu einer Reaktionskammer und einem Strömungsauslaß zum Hauptventil gebildet ist und sich im Ventilgehäuse gleitfähig eine hülsenartige Hauptspule befindet, die einseitig von einer Feder beaufschlagt ist und in die eine Hilfsspule eingepaßt ist, die axial in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gleitend verschiebbar ist, so daß eine relative Verschiebung zwischen der Hauptspule und der Hilfsspule eine veränderliche Drossel mit einer veränderlichen Öffnungsfläche sowohl zum Hauptventil zu als auch zur Reaktionskammer zu bestimmt, wobei weiterhin eine feste Drossel vorhanden ist, deren Strömungszu I auf seite mit der Reaktionskammer kommuniziert und deren StrömungsabLauf seite mit der Rückflußseite kommuniziert, und die Anordnung so ist, daß dann, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand oder in niedriger Geschwindigkeit befindet, die veränderliche Drossel nur gegen das Hauptventil zu geöffnet ist, während sie gegen die Reaktionskammer zu geschlossen ist, und bei höherer Geschwindigkeit die Hilfsspule in einer Richtung bewegt ist, daß die veränderliche Drossel zum Hauptventil zu geschlossen ist und zur Reaktionskammer zu geöffnet ist, und außerdem so ist, daß der Reaktionsdruck in Antwort auf den Lenkdruck einen gegebenen Wert erreicht, das Drucköl eine Verschiebung der Hauptspule in einer solchen Richtung bewirkt, daß ihr Durchgang zur Reaktionskammer gesperrt wird, wodurch der Reaktionsdruck abgeschnitten wird.