DE4106310A1

DE4106310A1 - Hilfskraftlenkung, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4106310A1
Application number: DE4106310A
Authority: DE
Inventors: Wilfried De Maight; Walter Kogel; Dieter Elser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1991-08-29
Anticipated expiration: 2011-03-01
Also published as: WO1991012985A1; EP0523065A1; DE4106310C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Servomotor, dessen beide Arbeitsräume über Arbeitsleitungen mit einem Steuerventil verbunden und über das Steuerventil wechselweise mit einer Servopumpe und einem Druckmittelbehälter verbindbar sind, wobei in jeder der beiden Arbeitsleitungen parallel zueinander ein Rückschlagventil und ein Druckbegrenzungsventil derart angeordnet sind, daß das Rückschlagventil in Richtung auf den Arbeitsraum öffnet und das Druckbegrenzungsventil in Richtung auf das Steuerventil öffnet.

Eine derartige Hilfskraftlenkung ist bekannt aus der DE-C3 18 14 794. Je ein Rückschlagventil und ein Druckbegrenzungsventil bilden zusammen ein Vorspannungsventil. Durch die Vorspannungsventile werden Schwingungen und Pendelbewegungen, die durch Fahrbahnunebenheiten oder ähnliche Hindernisse angeregt werden, mit einfachen Mitteln dadurch verhindert, daß in allen Druckräumen des Servomotors ein bestimmter, gleichbleibend hoher Vorspannungsdruck aufrechterhalten wird. In bestimmten Anwendungsfällen, wie bei Nutzfahrzeug- Lenksystemen ist ein ständig aufrechterhaltener Vorspannungsdruck nicht erwünscht, weil dadurch die Rückstellung der Achse gebremst oder verzögert werden könnte.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Hilfskraftlenkung zu schaffen, bei der der Einfluß einer fahrdynamisch negativen Dämpfung verringert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 bzw. 2 gekennzeichnete Hilfskraftlenkung gelöst. Durch den Einbau einer Drossel oder eines Rückschlagventils, das in Öffnungsrichtung federbelastet ist, wird ein nahezu ungedämpfter Rückfluß aus den beiden Arbeitsräumen des Servomotors bei normalen Lenkbewegungen erreicht. Erst wenn stoßartige Bewegungen mit höheren Ölausstoßströmen auftreten, tritt entweder die Wirkung der Drossel ein, oder das Rückschlagventil wird geschlossen. In beiden Fällen wird das Druckbegrenzungsventil bei einem bestimmten Druck öffnen. Durch die Dimensionierung des Druckbegrenzungsventils kann die Dämpfwirkung so definiert werden, daß der Fahrer Stöße bzw. Schwingungen nur in abgeschwächter Form am Lenkhandrad spürt. Die Wirkung der Stöße auf die mechanischen Übertragungsteile wird verringert.

Mit einer Kombination der Drossel und des in Öffnungsrichtung federbelasteten Rückschlagventiles können anwendungsspezifische Dämpfungscharakteristiken gezielt erreicht werden.

In vorteilhafter Weise kann das Druckbegrenzungsventil innerhalb des Rückschlagventiles angeordnet sein. Dabei ist es auch möglich, diese beiden Ventile und die Drossel in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand dreier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung in schematischer Darstellung;

Fig. 2 und 3 je einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit einer Ventilkombination gemäß zwei weiteren Ausführungsbeispielen;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Ventilkombination des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3;

Fig. 5 den Querschnitt durch die Ventilkombination nach der Linie V-V in Fig. 4;

Fig. 6 einen Längsschnitt wie in Fig. 4, jedoch in einer konstruktiven Variante.

Die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung enthält einen Servomotor 1, dessen Arbeitsräume 2 und 3 über Arbeitsleitungen 4 bzw. 5 mit einem Steuerventil 6 in Verbindung stehen. Das Steuerventil 6 kann über ein nicht dargestelltes Lenkhandrad verstellt werden und steuert den Zulauf von einer Servopumpe 7 zu den beiden Arbeitsräumen 2 und 3 des Servomotors 1 und den Rücklauf von den beiden Arbeitsräumen 2 und 3 zu einem Druckmittelbehälter 8.

In jeder der beiden Arbeitsleitungen 4 und 5 sind folgende Bauteile parallel zueinander angeordnet:

1. Ein Rückschlagventil 10, das in Richtung auf den Arbeitsraum 2 bzw. 3 des Servomotors 1 öffnet und einen Rücklauf von diesem Arbeitsraum verhindert.
2. Eine Drossel 11, die den Rücklauf von dem Arbeitsraum 2 bzw. 3 drosselt und dadurch Schwingungen dämpft. Durch die Auswahl des Strömungsquerschnittes der Drossel 11 wird die erforderliche Dämpfwirkung der Drossel eingestellt.
3. Ein Druckbegrenzungsventil 12, das in Richtung auf das Steuerventil 6 öffnet. Das Druckbegrenzungsventil 12 begrenzt den Druck in dem Arbeitsraum 2 bzw. 3 auf einen bestimmten Maximalwert, beispielsweise 30 bar, und verhindert dadurch eine übermäßige Belastung der mechanischen Lenkungsteile.

In Fig. 2 ist eine Ventilkombination dargestellt, bei der gegenüber der Kombination von Fig. 1 die Drossel 11 weggelassen ist. Anstelle des einfachen Rückschlagventils 10 wird ein Rückschlagventil 13 verwendet, das in Öffnungsrichtung federbelastet ist. Dadurch wird erreicht, daß das Rückschlagventil erst dann schließt, wenn stoßartige Bewegungen des Kolbens 14 des Servomotors 1 höhere Ölausstoßströme bewirken.

In Fig. 3 ist eine Ventilkombination dargestellt, die der Kombination aus Fig. 2 entspricht, jedoch zusätzlich die Drossel 11 enthält. Diese Ausführung ist insbesondere für Lenkanlagen geeignet, bei welchen von den gelenkten Fahrzeugrädern her beim Überfahren von Hindernissen die mechanischen Lenkgetriebeteile stark belastet werden, weil der Druck zu langsam aufgebaut wird. Bei normalen Lenkbewegungen wird eine fahrdynamisch negative Dämpfung vermieden.

In Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch eine konstruktive Ausführung der Ventilkombination nach Fig. 3 dargestellt. Dabei ist in einem Gehäuse 15 ein Ventilkolben 16 des Rückschlagventils 13 gegen die Kraft einer Druckfeder 17 axial verschiebbar geführt. Der Ventilkolben 16 wirkt als Schließkörper des Rückschlagventils 13 mit einem gehäusefesten Ventilsitz 18 zusammen. Durch die Druckfeder 17 wird der Ventilkolben 16 von dem Ventilsitz 18 weggedrückt.

Um in geöffnetem Zustand des Rückschlagventils 13 eine ungehinderte Strömung des Druckmittels zu ermöglichen, sind an dem Ventilkolben 16 seitliche Abflachungen 20 und radiale Bohrungen 21 vorgesehen.

Im Inneren des Ventilkolbens 16 des Rückschlagventils 13 ist das Druckbegrenzungsventil 12 angeordnet. Das Druckbegrenzungsventil 12 weist einen Ventilkolben 22 auf, der durch eine Druckfeder 23 in Anlage an einem Ventilsitz 24 gehalten wird. Der Ventilsitz 24 ist an dem Ventilkolben 16 des Rückschlagventils 13 ausgebildet. Die Druckfeder 23 stützt sich an einem Anschlagring 25 ab, der mit dem Ventilkolben 16 verbunden ist. In dem Ventilkolben 16 sind weitere radiale Bohrungen 26 angeordnet, über die eine Ringkolbenfläche 27 des Ventilkolbens 22 mit Druck aus dem Arbeitsraum 2 bzw. 3 beaufschlagt wird. Bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil 12 ermöglichen die Bohrungen 26 eine Verbindung von dem Arbeitsraum 2 bzw. 3 zu dem Steuerventil 6.

Die Drossel 11 ist in dem Ventilkolben 16 des Rückschlagventils 13 als Bohrung 28 ausgebildet.

Wird die Druckfeder 17 des Rückschlagventils 13 weggelassen, so erhält man die Ventilkombination, die in Fig. 1 schematisch dargestellt ist.

Fig. 6 zeigt eine Konstruktionsvariante der in Fig. 4 dargestellten Ventilkombination. Teile, die einander entsprechen, sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser Ausführung sind die beiden Druckfedern des Druckbegrenzungsventils 12 und des Rückschlagventils 13 in einer einzigen Druckfeder 30 zusammengefaßt. Der übrige Aufbau entspricht dem Aufbau in Fig. 4.

Durch diese Variante kann die Anzahl der Bauteile verringert werden. Die Abstimmung der Öffnungsdrücke muß jedoch allein durch die Größen der wirksamen Kolbenflächen erfolgen, während bei der Ausführung nach Fig. 4 auch die beiden Druckfedern 17 und 23 zur Abstimmung herangezogen werden können.

Im folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung beschrieben:

Verstellt man das Steuerventil 6 in Fig. 1 nach rechts, so fördert die Servopumpe 7 über die Arbeitsleitung 4 Druckmittel in den Arbeitsraum 2 des Servomotors 1. Dabei öffnet das Druckmittel das Rückschlagventil 10 und strömt außerdem durch die Drossel 11 in Richtung auf den Arbeitsraum 2. Das aus dem Arbeitsraum 3 ausgestoßene Druckmittel strömt über die Drossel 11 der Arbeitsleitung 5 in den Druckmittelbehälter 8. Das Druckbegrenzungsventil 12 öffnet bei Drücken, die bei stoßartigen Bewegungen des Kolbens 14 auftreten und über einem vorbestimmten Maximaldruck liegen.

Bei den Ausführungen nach Fig. 2 und 3 strömt das aus dem Arbeitsraum 3 abfließende Druckmittel nahezu ungehindert über das durch die Druckfeder 17 offen gehaltene Rückschlagventil 13 zum Druckmittelbehälter 8. Erst bei einem größeren Ölstrom von beispielsweise 10 bis 15 l/min, der bei stoßartigen Bewegungen auftreten kann, schließt das Rückschlagventil 13. Die Dämpfung wird aktiviert. Auch hier öffnet das Druckbegrenzungsventil 12 erst bei den entsprechenden höheren eingestellten Drücken.

Bezugszeichen

1 Servomotor
2 Arbeitsraum
3 Arbeitsraum
4 Arbeitsleitung
5 Arbeitsleitung
6 Steuerventil
7 Servopumpe
8 Druckmittelbehälter
9 -
10 Rückschlagventil
11 Drossel
12 Druckbegrenzungsventil
13 Rückschlagventil
14 Kolben
15 Gehäuse
16 Ventilkolben
17 Druckfeder
18 Ventilsitz
19 -
20 Abflachung
21 Bohrung
22 Ventilkolben
23 Druckfeder
24 Ventilsitz
25 Anschlagring
26 Bohrung
27 Ringkolbenfläche
28 Bohrung
29 -
30 Druckfeder

Claims

1. Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Servomotor (1), dessen beide Arbeitsräume (2, 3) über Arbeitsleitungen (4, 5) mit einem Steuerventil (6) verbunden und über das Steuerventil (6) mit einer Servopumpe (7) und einem Druckmittelbehälter (8) wechselweise verbindbar sind, wobei in jeder der beiden Arbeitsleitungen (4, 5) parallel zueinander ein Rückschlagventil (10) und ein Druckbegrenzungsventil (12) derart angeordnet sind, daß das Rückschlagventil (10) in Richtung auf den Arbeitsraum (2, 3) öffnet und das Druckbegrenzungsventil (12) in Richtung auf das Steuerventil (6) öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Rückschlagventil (10) und dem Druckbegrenzungsventil (12) eine Drossel (11) angeordnet ist.

2. Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (13) in Öffnungsrichtung federbelastet ist.

3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (13) in Öffnungsrichtung federbelastet ist.

4. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (12) innerhalb des Rückschlagventils (10, 13) angeordnet ist.

5. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (10, 13), das Druckbegrenzungsventil (12) und die Drossel (11) in einem gemeinsamen Gehäuse (15) angeordnet sind.

6. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (13) und das Druckbegrenzungsventil (12) in einem gemeinsamen Gehäuse (15) angeordnet sind.

7. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkolben (16, 22) des Druckbegrenzungsventils (12) und des Rückschlagventils (13) durch eine gemeinsame Druckfeder (30) belastet sind.