DE10354319A1

DE10354319A1 - Hydraulic pressure peak blocking valve for power-assisted steering system of motor vehicles is constructed like gear pump without drive

Info

Publication number: DE10354319A1
Application number: DE2003154319
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Thurl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2005-06-23

Abstract

The hydraulic valve is fitted into the connection duct from a pressure source (2) to a hydraulic working cylinder (3). It is constructed like a gear pump without drive. It has two gears (12,13) with a number of teeth, which is adapted to the requirements regarding flow volume and inertia momentum. The gears mesh with each other and engage mainly on a housing wall (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Druckstoß-Sperrventil, insbesondere für ein hydraulisches Hilfskraft-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, das in einer von einer Druckquelle zu einem Hydraulik-Arbeitszylinder führenden Leitung eingebaut ist. Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die DE 101 06 958 A1 verwiesen.The invention relates to a hydraulic pressure surge shut-off valve, in particular for a hydraulic power steering system of a motor vehicle, which is installed in a line leading from a pressure source to a hydraulic working cylinder. The technical environment is for example on the DE 101 06 958 A1 directed.

Mit hydraulischer Hilfskraftunterstützung arbeitende Fahrzeug-Lenksysteme sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und vielfach bewährt. In Abhängigkeit von gewissen Randbedingungen kann es bei einigen Systemgestaltungen jedoch teilweise zu unerwünschten Geräuschen insbesondere im Bereich des Lenkgetriebes, das üblicherweise als Baueinheit einen sog. Lenkungszylinder als hydraulischen Arbeitszylinder sowie ein Lenkungsventil als Druckquelle für diesen Arbeitszylinder enthält, kommen. Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Geräusche letztlich auf hydraulische Druckstöße zurückzuführen sind, die von den lenkbaren Fahrzeugrädern ausgelöst werden, indem über deren Spurstangen im Lenkungszylinder (Arbeitszylinder) hydraulische Druckimpulse erzeugt werden, die dann in das Lenkungsventil gelangen. Es wurde herausgefunden, dass die störenden Geräusche auf die Übertragung der genannten Druckimpulse aus dem Lenkungszylinder in das Lenkungsventil zurückzuführen sind, wobei dieses Phänomen vorwiegend bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs auftritt.With hydraulic power assistance working vehicle steering systems are in different embodiments well known and proven many times. Dependent on Certain constraints may exist with some system designs but sometimes too undesirable sounds especially in the field of steering gear, usually as a unit a so-called steering cylinder as a hydraulic cylinder as well a steering valve as a pressure source for this cylinder contains come. Research has shown that these sounds are ultimately due to hydraulic Pressure surges are due, those of the steerable vehicle wheels triggered be over by whose tie rods in the steering cylinder (working cylinder) hydraulic Pressure pulses are generated, which then enter the steering valve. It was found that the disturbing noises on the transmission said pressure pulses from the steering cylinder in the steering valve are due being this phenomenon mainly occurs when cornering of the motor vehicle.

Als Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik können sog. Druckstoß-Sperrventile oder Druckstoß-Blockierventile zum Einsatz kommen, die verhindern, dass intensive hydraulische Druckimpulse im Hydrauliksystem der Fahrzeug-Lenkung übertragen, d.h. weitergeleitet werden. Ein hierfür besonders gut geeignetes, da funktional zuverlässig arbeitendes, das Ansprechverhalten des Lenksystems praktisch nicht beeinflussendes und dabei einfach aufgebautes sog. Druckstoß-Blockierventil aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.When Countermeasure for this described problem can so-called pressure surge shut-off valves or Pressure surge blocking valves are used, which prevent intense hydraulic pressure pulses in the hydraulic system of the vehicle steering, i. forwarded become. One for this Particularly suitable, since functionally reliable working, the response of the Steering system virtually non-influencing and easy to set up to show so-called pressure surge blocking valve, is the object of the present invention.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstoß-Blockierventil nach Art einer Zahnradpumpe, jedoch ohne Antrieb, aufgebaut ist, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform zwei eine den Anforderungen an Durchflussmenge und Trägheitsmoment angepasste Zähnzahl aufweisende Räder mit Stirnverzahnung miteinander kämmend und abschnittsweise im wesentlichen an einer Gehäusewand anliegend vorgesehen sind.The solution This object is characterized in that the pressure surge blocking valve after Type of gear pump, but without drive, is constructed, wherein in a preferred embodiment two one the requirements of flow rate and moment of inertia adjusted number of teeth having wheels meshing with spur toothing and sections in the essentially on a housing wall are provided adjacent.

Zur näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung wird auf die beigefügten Prinzipskizzen verwiesen, wobei 1 ein erfindungsgemäßes Druckstoß-Blockierventil in einem Schnitt zeigt, das in eine Hydraulik-Verbindungsleitung 1 zwischen einer nicht dargestellten Druckquelle, die durch die Bezugsziffer 2 angedeutet ist, und einem hydraulischen Arbeitszylinder, der durch die Bezugsziffer 3 angedeutet ist, eingebaut ist. 2 zeigt den Einbau zweier solcher Druckstoß-Blockierventile in einem hydraulischen Hilfskraft-Lenksystem eines Kraftfahrzeuges.For a more detailed explanation of the present invention, reference is made to the accompanying schematic diagrams, wherein 1 shows a pressure surge blocking valve according to the invention in a section that in a hydraulic connection line 1 between a pressure source, not shown, by the reference numeral 2 is indicated, and a hydraulic working cylinder by the reference numeral 3 is implied, is installed. 2 shows the installation of two such surge control valves in a hydraulic power steering system of a motor vehicle.

Zunächst auf 1 Bezug nehmend besteht das in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnete Druckstoß-Blockierventil aus einem Gehäuse 11, von welchem zwei einander gegenüberliegende Stirnseiten innenseitig im wesentlichen halbkreisförmig sind, so dass zwei innerhalb dieses Gehäuses 11 jeweils um ihre Achse 12a bzw. 13a verdrehbar gelagerte und dabei miteinander kämmende Zahnräder 12, 13 mit ihrem einander nicht zugewandten Umfangs-Abschnitt über zumindest 160° Umfangsgrad mit den entsprechenden Zähnen im wesentlichen an der Innenwand dieses Gehäuses 11 anliegen. Ferner liegen diese beiden Zahnräder 12, 13 mit ihren Seitenflächen im wesentlichen an Innenwänden des Gehäuses an.First up 1 Referring in its entirety, this is the reference number 10 characterized pressure surge blocking valve from a housing 11 of which two opposite end faces are substantially semicircular on the inside, so that two inside this housing 11 each about their axis 12a respectively. 13a rotatably mounted and thereby meshing gears 12 . 13 with its non-facing peripheral portion over at least 160 ° circumferential extent with the corresponding teeth substantially on the inner wall of this housing 11 issue. Furthermore, these two gears are 12 . 13 with their side surfaces substantially on inner walls of the housing.

Ein Antrieb im üblichen Sinn ist für diese Zahnräder 12, 13 nicht vorgesehen. Vielmehr werden diese von einem schraffiert dargestellten Fluidstrom angetrieben, der von der Druckquelle 2 zum Arbeitszylinder 3 strömt, und zwar durch das Gehäuse 11 hindurch und dabei den sog. Kämmabschnitt der beiden Zahnräder 12, 13, d.h. den Bereich, in welchem diese Zahnräder 12, 13 miteinander kämmen, passierend. Sobald ausgehend von stillstehenden Zahnrädern 12, 13 ein nennenswertes Druckgefälle zwischen der Druckquelle 2 und dem Arbeitszylinder 3 vorliegt, kann dieses Druckgefälle das Massenträgheitsmoment sowie das Losbrechmoment der Zahnräder 12, 13 im Gehäuse 11 überwinden, wonach das Fluid relativ ungehindert von der Druckquelle 2 zum Arbeitszylinder strömen kann. Liegt hingegen kein beständiges Druckgefälle vor, sondern gelangt lediglich ein kurzer Druckstoß beispielsweise vom Arbeitszylinder 3 in Richtung zur Druckquelle 2 (selbstverständlich auch in umgekehrter Richtung möglich), so wird dieser Druckstoß von den im Gehäuse 11 stillstehenden Zahnrädern daran gehindert, über dieses Druckstoß-Blockierventil 10 hinauszugelangen, da hierfür die Massenträgheit und das Losbrechmoment der Zahnräder 12, 13 im Gehäuse überwunden werden müsste, wofür aber einfache impulsartige Druckstöße nicht ausreichen. Daher kann dieses beschriebene Druckstoß-Blockierventil 10 die Weiterleitung von Druckstößen bei geeigneter Auslegung auf einfache Weise blockieren. Entsprechend der soweit erfolgten Beschreibung wirkt das Druckstoß-Sperrventil 10 somit wie ein hydraulisches Tiefpassfilter, wobei im wesentlichen das Verhältnis zwischen dem Impuls des Impuls des Fluidstromes und dem Trägheits- sowie Losbrechmoment der drehenden Teile, d.h. der Zahnräder 12, 13 den Sperreffekt dieses Druckstoß-Blockierventils bestimmt.A drive in the usual sense is for these gears 12 . 13 not provided. Rather, these are driven by a hatched illustrated fluid flow from the pressure source 2 to the working cylinder 3 flows through the housing 11 through and the so-called combing section of the two gears 12 . 13 ie the area in which these gears 12 . 13 comb each other, passing. Once starting from stationary gears 12 . 13 a significant pressure gradient between the pressure source 2 and the working cylinder 3 is present, this pressure gradient, the mass moment of inertia and the breakaway torque of the gears 12 . 13 in the case 11 overcome, after which the fluid is relatively unhindered by the pressure source 2 can flow to the working cylinder. On the other hand, if there is no consistent pressure gradient, only a short pressure surge, for example, comes from the working cylinder 3 towards the pressure source 2 (Of course, also possible in the opposite direction), so this pressure surge of the pressure in the housing 11 stationary gears prevented from this pressure surge blocking valve 10 get out because therefor the inertia and the breakaway torque of the gears 12 . 13 would have to be overcome in the housing, but for which simple impulse-like pressure surges are not sufficient. Therefore, this described pressure surge blocking valve 10 the transmission of pressure surges with a suitable design to simp block the way. According to the description made so far, the pressure surge stop valve acts 10 thus, as a hydraulic low-pass filter, wherein substantially the ratio between the pulse of the pulse of fluid flow and the inertial and breakaway torque of the rotating parts, ie the gears 12 . 13 determines the locking effect of this pressure surge blocking valve.

Sehr stark abstrahiert dargestellt ist in 2 der Einbau zweier solcher Druckstoß-Sperrventile 10, 10' in ein hydraulisches Hilfskraft-Lenksystem eines Kraftfahrzeuges von (mit Ausnahme dieser Ventile) dem Fachmann bekannter Bauart, wobei ein als sog. Druckquelle 2 wirkendes Lenkungsventil (hierfür wird ebenfalls die Bezugsziffer 2 verwendet) vorgesehen ist, von welchen zwei Verbindungsleitungen 1, 1' abgehen, die zu den beiden Seiten eines als Arbeitszylinder 3 fungierenden Lenkungszylinders (hierfür wird ebenfalls die Bezugsziffer 3 verwendet) führen. Von diesem Lenkungszylinder 3 gehen in bekannter Weise Spurstangen 4, 4' zu den beiden nicht dargestellten lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeugs. In Abhängigkeit von der Lenkvorgabe des Fahrzeugführers wird dabei entweder die Verbindungsleitung 1 oder die Verbindungsleitung 1' mit höherem Druck beaufschlagt, wodurch die Spurstangen 4, 4' in Folge der Kraftunterstützung durch den Lenkungszylinder 3 vereinfacht entweder nach rechts (in der Figurendarstellung) oder nach links verlagert werden.Very abstracted is shown in 2 the installation of two such surge stop valves 10 . 10 ' in a hydraulic power steering system of a motor vehicle of (with the exception of these valves) known in the art type, with a so-called. Pressure source 2 acting steering valve (this is also the reference numeral 2 used) is provided, of which two connecting lines 1 . 1' go off to the two sides of a working cylinder 3 acting steering cylinder (this is also the reference numeral 3 used). From this steering cylinder 3 go in a known way tie rods 4 . 4 ' to the two steerable wheels of the motor vehicle, not shown. Depending on the steering specification of the driver is doing either the connection line 1 or the connection line 1' subjected to higher pressure, whereby the tie rods 4 . 4 ' as a result of the power assisted by the steering cylinder 3 simplified either to the right (in the figure representation) or shifted to the left.

Falls unter Bezugnahme auf 2 die Verbindungsleitung 1 mit höherem Druck beaufschlagt wird, so gilt die obige Erläuterung zu 1 für das Druckstoß-Sperrventil 10, so dass die Zahnräder 12, 13 im durch die Pfeile 12b, 13b dargestellten Drehsinn verdreht werden. Gleichzeitig wird bekanntermaßen die Verbindungsleitung 1' praktisch drucklos geschaltet, so dass dann im Sperrventil 10' bezugnehmend auf 1 die Zahnräder 12, 13 entgegen dem durch die Pfeile 12b, 13b dargestellten Drehsinn verdreht werden. Falls hingegen unter Bezugnahme auf 2 die Verbindungsleitung 1' mit höherem Druck beaufschlagt wird, so gilt die obige Erläuterung zu 1 für das Druckstoß-Sperrventil 10', so dass dann also dessen Zahnräder 12, 13 im durch die Pfeile 12b, 13b dargestellten Drehsinn verdreht werden. Gleichzeitig wird bekanntermaßen die Verbindungsleitung 1 praktisch drucklos geschaltet, so dass dann im Sperrventil 10 bezugnehmend auf 1 die Zahnräder 12, 13 entgegen dem durch die Pfeile 12b, 13b dargestellten Drehsinn verdreht werden.If referring to 2 the connection line 1 is subjected to higher pressure, the above explanation applies to 1 for the surge stop valve 10 so the gears 12 . 13 im through the arrows 12b . 13b twisted rotation can be rotated. At the same time it is known that the connection line 1' switched practically depressurized, so that then in the check valve 10 ' Referring to 1 the gears 12 . 13 opposite to the arrows 12b . 13b twisted rotation can be rotated. If, by contrast, with reference to 2 the connection line 1' is subjected to higher pressure, the above explanation applies to 1 for the surge stop valve 10 ' So then its gears 12 . 13 im through the arrows 12b . 13b twisted rotation can be rotated. At the same time it is known that the connection line 1 switched practically depressurized, so that then in the check valve 10 Referring to 1 the gears 12 . 13 opposite to the arrows 12b . 13b twisted rotation can be rotated.

Wenn hingegen vom Fahrzeugführer kein Lenkwunsch vorgegeben wird, herrscht in beiden Verbindungsleitungen 1, 1' das gleiche Druckniveau und zwar insbesondere zwischen dem Lenkungsventil 2 und den beiden Druckstoß-Sperrventilen 10, 10', bei quasi-statischer Betrachtungsweise jedoch auch zwischen dem Lenkungszylinder 3 und den beiden Druckstoß-Sperrventilen 10, 10', so dass dann die beiden Druckleitungen 1, 1' durch die stillstehenden Zahnräder 12, 13 auch in deren sog. Kämmbereich unterbrochen, d.h. verschlossen sind. Wenn bei diesem Zustand über eine oder beide Spurstange(n) 4, 4' stoßartige Kräfte in das System eingeleitet werden, so verhindern die beiden Druckstoß-Sperrventile 10, 10', dass daraus resultierende hydraulische Druckspitzen oder Druckstöße aus dem Lenkungszylinder 3 in das Lenkungsventil 2 gelangen können. Dies ist – wie geschildert wurde – bei geeigneter Auslegung der Druckstoß-Sperrventile 10, 10' insbesondere auf die Massenträgheit und das Losbrechmoment von deren Zahnrädern 12, 13 zurückzuführen, und es hat sich gezeigt, dass die Entwicklung störender Geräusche auf diese Weise sicher (und relativ einfach) verhindert werden kann, und zwar praktisch ohne Einfluss auf das Verhalten des Lenksystems bei Vorgabe eines Lenkwunsches durch den Fahrzeugführer.If, on the other hand, the driver does not specify a steering request, then there is in both connecting lines 1 . 1' the same level of pressure, and in particular between the steering valve 2 and the two surge stop valves 10 . 10 ' , in a quasi-static view, however, also between the steering cylinder 3 and the two surge stop valves 10 . 10 ' so that then the two pressure lines 1 . 1' through the stationary gears 12 . 13 also interrupted in their so-called. Kämmbereich, ie are closed. If, in this condition, one or both tie rod (s) 4 . 4 ' jerky forces are introduced into the system, so prevent the two pressure surge shut-off valves 10 . 10 ' in that resulting hydraulic pressure spikes or pressure surges from the steering cylinder 3 in the steering valve 2 can reach. This is - as has been described - with a suitable design of the pressure surge stop valves 10 . 10 ' in particular to the inertia and the breakaway torque of their gears 12 . 13 and it has been found that the development of disturbing noises in this way can be safely (and relatively easily) prevented, with virtually no effect on the behavior of the steering system when specifying a steering request by the driver.

Claims

Hydraulic surge-blocking valve for a hydraulic power steering system of a motor vehicle, which is in one of a pressure source ( 2 ) to a hydraulic power cylinder ( 3 ) leading connection line ( 1 ) and built in the manner of a gear pump, but without drive, is constructed.

Hydraulic pressure surge blocking valve according to claim 1, characterized in that two of the requirements for flow rate and moment of inertia adjusted number of teeth having wheels meshing with spur toothing and sections in the essentially on a housing wall are provided adjacent.