DE3736423A1

DE3736423A1 - Hydrostatische hiflskraft-lenkreinrichtung

Info

Publication number: DE3736423A1
Application number: DE19873736423
Authority: DE
Inventors: Rolf Fassbender
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1986-11-08
Filing date: 1987-10-27
Publication date: 1988-05-11
Anticipated expiration: 2007-10-28
Also published as: US4798256A; DE3736423C2

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Hilfskraft- Lenkeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige, aus der DE-OS 31 32 342 bekannte Lenkeinrichtung wird über eine Regelpumpe oder ein Stromteilventil nur mit dem Druckmittelstrom versorgt, der dem momentanen Bedarf entspricht. Über einer Meßblende, die diese Stromversorgung steuert, steht das Signal der Bereitschaft zur Stromversorgung der Lenkung in der Form eines Differenzdruckes an. Die Schaltung ist dabei so ausgelegt, daß der Differenzdruck an dieser Meßblende nicht nur bei einem Ausfall der Hauptpumpe zusammenbricht, sondern auch bei intakter Hauptpumpe und einer Lenkgeschwindigkeit, die so hoch ist, daß - beispielsweise bei Motorleerlauf - der gesamte Strom der Hauptpumpe zum Lenken benötigt wird. Dadurch wir in einem solchen Betriebszustand, d. h. bei schnellen Lenkbewegungen im Bereich des Motorleerlaufs, die Reservepumpe zugeschaltet. Eine üblicherweise fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig von den Rädern angetriebene Reservepumpe kann jedoch bei einem langsam rollenden Fahrzeug keinen spürbaren Beitrag zum Druckmittelstrombedarf der Lenkung leiten. Durch den Schweranlauf tritt ein unnötig hoher Verschleiß der Reservepumpe auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten hydrostatischen Hilfskraft-Lenkeinrichtung zu vermeiden und die bekannte Lenkeinrichtung derart zu verbessern, daß die Reservepumpe nur dann zugeschaltet wird, wenn mit dem Hauptpumpenstrom eine festgelegte minimale Lenkgeschwindigkeit nicht mehr erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete hydrostatische Hilfskraft-Lenkeinrichtung gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der beiden zusätzlichen Meßblenden ist es bei Lenkeinrichtungen mit lastabhängiger Druckmittelstromversorgung möglich, eine Reservepumpe nur dann zuzuschalten, wenn die Lenkung einen für die im Notfall erforderliche Mindestgeschwindigkeit notwendigen Ölstrom anfordert und diesen nicht bekommt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand dreier in den Fig. 1 bis 3 dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 fördert eine erste Hochdruckpumpe 1 mit veränderbarem Fördervolumen Druckmittel aus einem Druckmittelbehälter 2 über eine Druckleitung 3 zu einem Druckleitungsanschluß 4. Von dort strömt das Druckmittel über einen Druckkanal 5 zu einem Steuerventil 6. Das Steuerventil 6 weist eine durch Steuernuten gebildete, in der neutralen Mittelstellung des Steuerventiles 6 offene Kurzschlußverbindung 7 auf, die eine Verbindung herstellt über einen Rücklaufleitungsanschluß 8 und eine Rücklaufleitung 9 zu dem Druckmittelbehälter 2. An das Steuerventil 6 ist einerseits ein Lenkservomotor 10 und andererseits eine durch ein Lenkhandrad 11 antreibbare Dosiereinrichtung 12 angeschlossen.

In dem Druckkanal 5 ist zwischen dem Druckleitungsanschluß 4 und der Kurzschlußverbindung 7 eine erste Meßblende 13 mit konstantem Querschnitt angeordnet.

Von dem Druckkanal 5 zweigt in Strömungsrichtung vor der ersten Meßblende 13 ein Kanal 14 für die Druckumschaltung des Arbeitsstromes ab. Der Kanal 14 ist in der neutralen Mittelstellung des Steuerventiles 6 abgesperrt. Mit zunehmender Verstellung wird der Kanal 14 aufgesteuert und sein Querschnitt bis zur vollen Öffnung der Verbindung zwischen dem Druckkanal 5 und dem jeweiligen Zulaufanschluß der Dosiereinrichtung 12 vergrößert.

In gleicher Weise wird die Kurzschlußverbindung 7 mit zunehmender Verstellung des Steuerventiles 6 für die Anregelung des Arbeitsdruckes gedrosselt und schließlich völlig abgesperrt.

In der neutralen Mittelstellung des Steuerventiles 6 ist die Verbindung zu und von dem Lenkservomotor 10 ebenfalls abgesperrt. Mit zunehmender Verstellung des Steuerventiles 6 wird die jeweilige Ausgangsseite der Dosiereinrichtung 12 mit dem jeweils druckbeaufschlagten Druckraum des die zu lenkenden Fahrzeugräder verstellenden Lenkservomotors 10 und der jeweils druckentlastete Druckraum des Lenkservomotors 10 mit der Rücklaufleitung 9 zum Druckmittelbehälter 2 verbunden.

In Strömungsrichtung hinter der ersten Meßblende 13 zweigt von dem Druckkanal 5 eine Steuerleitung 15 ab, die zur Verstelleinrichtung der ersten Hochdruckpumpe 1 führt.

Parallel zu der ersten Hochdruckpumpe 1 ist an den Druckkanal 5 in Strömungsrichtung vor der ersten Meßblende 13 - in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bereits an die Druckleitung 3 - eine zweite Hochdruckpumpe 16 mit konstantem Fördervolumen über ein Stromteilventil 17 angeschlossen. Der Förderstrom der zweiten Hochdruckpumpe 16 strömt in der Neutralstellung des Steuerventiles 6 immer über die erste Meßblende 13 zu der Kurzschlußverbindung 7. Der Regelmechanismus der Hochdruckpumpe 1 ist üblicherweise so ausgelegt, daß die Pumpe versucht, an der Meßblende 13 ein konstantes Druckgefälle aufrechtzuerhalten. Der Druck hinter der ersten Meßblende 13 wird über die Steuerleitung 15 zu der Verstelleinrichtung der ersten Hochdruckpumpe 1 geleitet und zu deren Regelung benutzt. Die erste Hochdruckpumpe 1 wird vorzugsweise von der Antriebsmaschine des Motorfahrzeuges angetrieben. Die zweite Hochdruckpumpe 16 wird üblicherweise fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig von den Fahrzeugrädern angetrieben.

In dem Kanal 14, der von der ersten Hochdruckpumpe 1 zu der Dosiereinrichtung 12 führt, ist eine zweite Meßblende 18 angeordnet. Die stromabwärts liegenden Seiten der ersten und der zweiten Meßblende 13, 18 sind durch eine Verbindungsleitung 19 miteinander verbunden. In der Verbindungsleitung 19 ist benachbart zu der stromabwärts liegenden Seite der ersten Meßblende 13 eine dritte Meßblende 20 angeordnet. In der Verbindungsleitung 19 ist außerdem zwischen der dritten Meßblende 20 und der stromabwärts liegenden Seite der zweiten Meßblende 18 ein in Richtung auf die stromabwärts liegende Seite der zweiten Meßblende 18 durchströmbares Rückschlagventil 21 angeordnet.

An die Verbindungsleitung 19 ist zwischen der dritten Meßblende 20 und dem Rückschlagventil 21 eine Steuerleitung 22 angeschlossen, die mit einer Verstelleinrichtung des Stromteilventiles 17 in Verbindung steht. Dadurch wird der Druck hinter der ersten Meßblende 13 über die dritte Meßblende 20 und die Steuerleitung 22 zu dem Stromteilventil 17 geleitet und zu dessen Regelung verwendet.

Das Stromteilventil 17 ist beispielsweise als 3/3- Wegeventil ausgeführt. In einer ersten Stellung des Stromteilventiles 17, die über eine Feder 23 eingestellt wird, ist die zweite Hochdruckpumpe 16 nur mit der Druckleitung 3 verbunden. Außer der Kraft der Feder 23 wirkt in Richtung einer Verstellung des Stromteilventiles 17 in diese Stellung auch der Druck aus der Steuerleitung 22. In entgegengesetzter Richtung wirkt auf das Stromteilventil 17 der Druck aus einer Steuerleitung 24, die mit der Druckleitung 3 in Verbindung steht. Mit ansteigendem Druck in der Druckleitung 3 und damit in der Steuerleitung 24 ist eine zweite Stellung des Stromteilventiles 17 einstellbar, in der der Förderstrom der zweiten Hochdruckpumpe 16 aufgeteilt wird in einen Teilstrom zu der Druckleitung 3 und einen anderen Teilstrom zu der Rücklaufleitung 9. Bei weiterer Verschiebung des Stromteilventiles 17 wird eine Endstellung erreicht, in der die zweite Hochdruckpumpe 16 nur mit der Rücklaufleitung 9 verbunden ist. Diese Ausführung ermöglicht bei teilweise ausgefallener erster Hochdruckpumpe 1 einen gleitenden Übergang auf die zweite Hochdruckpumpe 16. Außerdem wird bei reinem Betrieb der Lenkung von der zweiten Hochdruckpumpe 16 die Lenkung in gleicher Weise wie von der ersten Hochdruckpumpe 1 mit Druckmittel versorgt, da das Stromteilventil 17 die Wirkung einer Regelpumpe ergibt.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die drei Meßblenden 13, 18, 20, das Steuerventil 6 und die Dosiereinrichtung 12 in einer Baueinheit 25 zusammengefaßt.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die drei Meßblenden außerhalb der Baueinheit 25 der Fig. 1 angeordnet. Bauelemente dieses Ausführungsbeispieles, die denen des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 entsprechen, sind mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen. Die erste Hochdruckpumpe 101 ist als Konstantstrompumpe ausgeführt. Der Förderstrom der ersten Hochdruckpumpe 101, der im jeweiligen Betriebszustand nicht von der Lenkung benötigt wird, wird über ein Stromteilventil 26 einem zweiten Verbraucher 27 zugeführt. Die erste Meßblende 113 ist in der Druckleitung 103 nahe bei dem Stromteilventil 26 angeordnet. Der Druck stromaufwärts von der ersten Meßblende 113 wird über eine Steuerleitung 28 einer ersten Steuerfläche des Stromteilventiles 26 zugeführt. Der Druck stromabwärts der ersten Meßblende 113 wird über die Steuerleitung 115 einer zweiten Steuerfläche des Stromteilventiles 26 zugeführt, auf die auch eine Feder 29 wirkt. Stromaufwärts der ersten Meßblende 113 zweigt von der Druckleitung 103 eine Leitung 114 ab, in der die zweite Meßblende 118 angeordnet ist. In der zwischen den stromabwärts liegenden Seiten der ersten und der zweiten Meßblende 113 und 118 angeordneten Verbindungsleitung 119 ist die dritte Meßblende 120 und das Rückschlagventil 121 in gleicher Weise angeordnet wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1.

Das der zweiten Hochdruckpumpe 116 zugeordnete Stromteilventil 117 ist als 2/3-Wegeventil ausgeführt. Dadurch fließt bei einem Betrieb der Lenkung mit der zweiten Hochdruckpumpe 116 in der Druckleitung 103 nicht nur ein auf einen Maximalwert begrenzter Teilstrom der zweiten Hochdruckpumpe 116, sondern der jeweils ganze Strom dieser Pumpe. Dies hat im Notlenkbetrieb zwar eine Komforteinbuße zur Folge, führt aber zu einem einfacheren Stromteilventil 117. Die Kolbenflächen und Federn der Ventile 26 und 117 sind so aufeinander abgestimmt, daß die zweite Hochdruckpumpe 116 zum Druckmittelbehälter 2 geschaltet ist, wenn die erste Hochdruckpumpe 101 so viel Druckmittel fördert, daß die Druckdifferenz an der ersten Meßblende 113 zu einem Verschieben des Stromteilventils 26 gegen die Feder 29 führt.

Ein in der Verbindungsleitung zwischen der Druckleitung 103 und der Leitung 114 angeordnetes Rückschlagventil 30 verhindert, daß in der Leitung 114 strömendes Druckmittel in die Druckleitung 103 und damit zu der Kurzschlußverbindung 107 fließen kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 werden Bauelemente, die solchen aus Fig. 1 entsprechen, mit um 200 erhöhten Bezugszeichen versehen. Der wesentliche Unterschied des Ausführungsbeispieles nach Fig. 3 zu den beiden ersten Ausführungsbeispielen liegt darin, daß die erste Meßblende 213 einen variablen Querschnitt aufweist. Um dies zu erreichen, ist die erste Meßblende 213 in dem Steuerventil 206 angeordnet. In der neutralen Mittelstellung des Steuerventiles 206 geht der Querschnitt der ersten Meßblende 213 gegen Null, dadurch ist in der neutralen Mittelstellung des Steuerventiles 206 die Kurzschlußverbindung 7 nahezu oder vollständig abgesperrt. Die erste Meßblende 113 ist in den bei maximaler Lenkgeschwindigkeit eingestellten Endstellungen des Steuerventiles 206 ganz geöffnet. Dadurch fließt in diesen Stellungen das in den Druckkanal 205 geförderte Druckmittel ohne Druckabfall durch die erste Meßblende 113. Der Druck wird nur durch die zweite Meßblende 218 beeinflußt. Im übrigen entspricht die Anordnung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 3, einschließlich der Anordnung der dritten Meßblende 220 und des Rückschlagventiles 221, der Anordnung nach Fig. 1.

Im folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Hilfskraft-Lenkeinrichtung anhand des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 näher erläutert:

Wird an dem Lenkhandrad 11 so schnell gedreht, daß der maximal von der ersten Hauptpumpe 1 lieferbare Strom von der Lenkung angefordert wird, dann verschiebt sich der Ventilkolben des Steuerventiles 6 aus der gezeichneten neutralen Mittelstellung in die linke bzw. rechte Endlage. Die Kurzschlußverbindung 7 wird abgesperrt, so daß über die erste Meßblende 13 kein Druckmittel mehr strömt und der Differenzdruck über dieser ersten Meßblende 13 Null wird. Dadurch wird das Druckmittel nur noch über die zweite Meßblende 18 geleitet, über der eine Druckdifferenz entsteht, die ein Maß ist für die momentane Lenkgeschwindigkeit. Sobald die Druckdifferenz über der ersten Meßblende 13 gegen Null geht, wird der Druck in der Zulaufleitung 3 gleich dem Druck in der Steuerleitung 15. Fließt dabei über die zweite Meßblende 18 Druckmittel, dann ist in der Verbindungsleitung 19 der Druck gegenüber dem Druck in der Druckleitung 3 und der Steuerleitung 15 um den Differenzdruck an der zweiten Meßblende 18 niedriger. Die Steuerleitung 22 für das Stromteilventil 17, das die Zuschaltung der zweiten Hochdruckpumpe 16 steuert, ist über die dritte Meßblende 20 an die Steuerleitung 15 und über das Rückschlagventil 21 an die Verbindungsleitung 19 angeschlossen. Da über die erste Meßblende 13 kein Druckmittel strömt, steht über der dritten Meßblende 20 der Differenzdruck der zweiten Meßblende 18. Dabei fließt über die dritte Meßblende 20 und das Rückschlagventil 21 ein kleiner Ölstrom zur Verbindungsleitung 19. Zwischen dem Druckkanal 5 bzw. der Druckleitung 3 und der Steuerleitung 22 steht damit der Differenzdruck der zweiten Meßblende 18.

Verwendet man diesen Differenzdruck nun zum Steuern des Stromteilventiles 17, dann wird die zweite Hochdruckpumpe 16 nur dann zur Lenkung zugeschaltet, wenn über die erste Meßblende 13 nichts mehr fließt, d. h. wenn die Lenkung den gesamten Strom der ersten Hochdruckpumpe 1 benötigt und gleichzeitig der Differenzdruck an der zweiten Meßblende 18 keine ausreichende Lenkgeschwindigkeit signalisiert, d. h. zu niedrig ist. Über die Größe der zweiten Meßblende 18 läßt sich die Lenkgeschwindigkeit festlegen, ab welcher die zweite Hochdruckpumpe 16 bei unzureichendem Strom der ersten Hochdruckpumpe 1 zur Lenkung zugeschaltet wird. Das Rückschlagventil 21 dient dazu, die Druckleitung 3 und die Steuerleitung 22 zu entkoppeln, wenn der Differenzdruck über der zweiten Meßblende 18 Null ist.

Die Funktion der Ausführungsbeispiele nach Fig. 2 und 3 entspricht der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Funktion.

Bezugszeichen: 1, 101 erste Hochdruckpumpe
2 Druckmittelbehälter
3, 103 Druckleitung
4 Druckleitungsanschluß
5, 205 Druckkanal
6, 206 Steuerventil
7, 107 Kurzschlußverbindung
8 Rücklaufleitungsanschluß
9 Rücklaufleitung
10 Lenkservomotor
11 Lenkhandrad
12 Dosiereinrichtung
13, 113, 213 erste Meßblende
14, 114 Kanal, Leitung
15, 115 Steuerleitung
16, 116 zweite Hochdruckpumpe
17, 117 Stromteilventil
18, 118, 218 zweite Meßblende
19, 119 Verbindungsleitung
20, 120, 220 dritte Meßblende
21, 121, 221 Rückschlagventil
22 Steuerleitung
23 Feder
24 Steuerleitung
25 Baueinheit
26 Stromteilventil
27 zweiter Verbraucher
28 Steuerleitung
29 Feder
30 Rückschlagventil

Claims

1. Hydrostatische Hilfskraft-Lenkeinrichtung für Motorfahrzeuge mit einer von einem Lenkhandrad (11) antreibbaren Dosiereinrichtung (12) und einem in Abhängigkeit von der Drehung des Lenkhandrades (11) aus einer neutralen Mittelstellung in zwei Betätigungsrichtungen verstellbaren Steuerventil (6), an das eine Druckleitung (3) einer ersten Hochdruckpumpe (1) angeschlossen ist, und in dessen neutraler Mittelstellung der Strömungsweg des Druckmittels von dem Druckleitungsanschluß (4) zu der Dosiereinrichtung (12) und die Verbindung zu und von einem die zu lenkenden Fahrzeugräder verstellenden Lenkservomotor (10) abgesperrt ist, wobei mit zunehmender Verstellung des Steuerventiles (6) der Strömungsweg für den Druckmittelstrom vom Druckleitungsanschluß (4) zu der jeweiligen Eingangsseite der Dosiereinrichtung (12) aufgesteuert und sein Querschnitt mit zunehmender Verstellung des Steuerventiles (6) vergrößert wird, und wobei die jeweilige Ausgangsseite der Dosiereinrichtung (12) mit dem jeweils druckbeaufschlagten Druckraum des Lenkservomotors (10) und der jeweils druckentlastete Druckraum des Lenkservomotors (10) mit der Rücklaufleitung (9) zum Druckmittelbehälter (2) verbunden wird

- mit einer ersten Blende (13) zur Regelung des Stromes von der ersten Hochdruckpumpe (1) zu der Dosiereinrichtung (12),
- mit einer stromabwärts von der ersten Meßblende (13) abzweigenden Steuerleitung (15), die zu einer der Regelung des Stromes von der ersten Hochdruckpumpe (1) zu dem Steuerventil (6) dienenden Einrichtung führt,
- und mit einer parallel zu der ersten Hochdruckpumpe (1) an das Steuerventil (6) angeschlossenen, zweiten Hochdruckpumpe (16),

dadurch gekennzeichnet,

- daß in der von der ersten Hochdruckpumpe (1) zu der Dosiereinrichtung (12) führenden Druckleitung (3, 4, 14) eine zweite Meßblende (18) angeordnet ist,
- daß die stromabwärts liegenden Seiten der ersten und der zweiten Meßblende (13, 18) durch eine Verbindungsleitung (19) miteinander verbunden sind,
- daß in der Verbindungsleitung (19) ausgehend von der stromabwärts liegenden Seite der ersten Meßblende (13) eine dritte Meßblende (20) und danach ein in Richtung auf die stromabwärts liegende Seite der zweiten Meßblende (18) durchströmbares Rückschlagventil (21) angeordnet sind, und
- daß an die Verbindungsleitung (19) zwischen der dritten Meßblende (20) und dem Rückschlagventil (21) eine Steuerleitung (22) angeschlossen ist, die zu einer der Regelung des Stromes von der zweiten Hochdruckpumpe (16) zu der Dosiereinrichtung (12) dienenden Einrichtung (Stromteilventil 17) führt.

2. Hydrostatische Hilfskraft-Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Meßblende (213) einen veränderbaren Querschnitt aufweist (Fig. 3).

3. Hydrostatische Hilfskraft-Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Meßblende (213) in dem Steuerventil (206) angeordnet ist, und daß ihr Querschnitt durch eine Verstellung des Steuerventiles (206) verändert wird.