DE3126226C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Lenkeinrichtungen dieser Art sind z. B. in der DE-PS 15 50 557 und der DE-OS 27 49 353 beschrieben.

Aufgrund der einseitigen Kolbenstange liegen unterschiedliche wirksame Kolbenflächen für die beiden Druckräume des Arbeitszylinders vor, weshalb dieser als Differentialzylinder wirkt.

Um eine Kavitation in den Druckleitungen zu den Arbeitsräumen des Lenkmotors zu verhindern, sind im allgemeinen Rückschlagventile als Nachsaugeventile an diese Leitungen angeschlossen. Bildet sich nun in der Rücklaufleitung in Neutrallage ein Staudruck, z. B. durch den Druck eines Zweitverbrauchers oder eine zu große rückfließende Ölmenge mit der sich hieraus ergebenden Durchflußwiderstandserhöhung, so teilt sich dieser Druck auch über diese Rückschlagventile den zu dem Arbeitszylinder führenden Druckleitungen mit. Die Rückschlagventile öffnen sich. Durch die Flächendifferenz an dem Kolben des Arbeitszylinders bildet sich nun eine Druckkraft in Richtung auf den Druckraum mit der kleineren wirksamen Kolbenfläche aus. Damit steigt der Druck in der dazughörigen Druckleitung an, und das ebenfalls dazugehörige Rückschlagventil schließt wieder. Der auf diese Weise erhöhte Druck treibt nun die Dosierpumpe als Motor an, so daß das Volumen in dem Druckraum mit der Betätigungsstange über die Dosierpumpe in den größeren Druckraum gelangt. Das hierbei sich ergebende Fehlvolumen wird über das Rückschlagventil für den größeren Kolbenraum nachgesaugt. Damit laufen jedoch die gelenkten Fahrzeugteile je nach Staudruck in der Rücklaufleitung weg bzw. der Fahrer spürt am Lenkhandrad in Neutralstellung plötzlich eine Auslenkkraft, die er durch eine entsprechende Gegenkraft kompensieren muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Lenkeinrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der in Ventilneutralstellung evtl. auftretende Staudrücke kein Weglaufen der Achse verursachen bzw. ein Auftreten von einseitig wirkenden Kräften im Arbeitszylinder vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei den genannten Einrichtungen durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Die Differenzdruckfläche in dem Ventil wird dabei so eingestellt, daß damit die unterschiedlichen Kolbenflächen in dem Arbeitszylinder kompensiert werden. Wenn kein Differenzdruck über die Dosierpumpe wirksam wird, kann der Kolben des Arbeitszylinders nicht verschoben werden. In dem Ventil werden mit entgegengesetzter Wirkrichtung die Flächendifferenzen an dem Kolben des Arbeitszylinders wiederholt.

Durch das Rückschlagventil wird erreicht, daß der Ölstrom beim aktiven Lenken ungehindert zum Arbeitszylinder fließen kann. Das gewünschte Rücklaufverhalten von Radvolleinschlag zu Geradeausfahrtstellung wird durch das erfindungsgemäße Ventil nicht beeinflußt. Es wird nämlich nur die Flächendifferenz ausgeglichen, wovon die Rückstellkraft unabhängig ist.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 das Schaltungsprinzip der erfindungsgemäßen hydrostatischen Lenkeinrichtung;

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Ventil in Neutralstellung;

Fig. 3 das erfindungssgemäße Ventil nach der Fig. 2 während eines Lenkvorganges;

Fig. 4 das erfindungsgemäße Ventil nach der Fig. 2 in Funktion bei Auftreten eines Staudruckes;

Fig. 5 den Schnitt V-V nach der Fig. 2 und

Fig. 6 den Schnitt VI-VI nach der Fig. 2

Die erfindungsgemäße hydrostatische Lenkeinrichtung nach der Fig. 1 weist ein Lenkventil 1 auf, das mit einer Dosierpumpe 2 versehen ist, welche mit einem Lenkhandrad 3 verbunden ist. Von dem Lenkventil 1 aus führen Druckleitungen 4 und 5 zu Druckräumen 6 und 7 eines Arbeitszylinders 8. An dem Kolben 9 des Arbeitszylinders 8 ist einseitig eine Kolbenstange 10 befestigt, welche mit dem Gestänge 11 der zu lenkenden Räder 12 und 13 verbunden ist. Aufgrund der einseitigen Kolbenstange 10 ist die wirksame Kolbenfläche für den Druckraum 6 kleiner als für den Druckraum 7. In den Druckleitungen 4 und 5 befinden sich Rückschlagventile 13 und 14. Diese Rückschlagventile stellen Nachsaugventile zur Vermeidung von Kavitation dar.

Zur Versorgung der Lenkeinrichtung mit Druckmittel dient eine Pumpe 15. Ein Rücklaufbehälter 16 ist über eine Rücklaufleitung 17 mit der Lenkeinrichtung verbunden.

Aufbau und Wirkungsweise einer derartigen hydrostatischen Lenkeinrichtung ist allgemein bekannt, weshalb auf deren Funktion nicht näher eingegangen wird.

In der Druckleitung 4 ist ein Ventil 18 eingebaut, das durch ein Rückschlagventil 29 beim aktiven Lenken umgehbar ist. Das Ventil 18 ist in der Fig. 1 nur prinzipmäßig dargestellt. In den Fig. 2 bis Fig. 4 ist eine Ausführungsform beschrieben.

Durch das Ventil 18 wird die Funktion

erfüllt, wobei

P₁ = Druck im Druckraum 6,
P₂ = Druck im Druckraum 7.

Durch die Abstimmung der unterschiedlichen Durchmesser am Kolben 28 auf die Kolbenboden- und Kolbenstangenfläche des Arbeitszylinders wird das obengenannte konstante Druckverhältnis erreicht.

Dadurch wird wiederum erreicht, daß am Arbeitszylinder 8 ein Kräftegleichgewicht herrscht, so daß sich der Kolben 9 trotz Flächenungleichheit und einem Staudruck in der Rücklaufleitung 17 nicht bewegt.

In den Fig. 2 bis 6 ist eine vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung des Ventiles 18 dargestellt, das sehr einfach in der Herstellung und in der Montage ist.

Das Ventil weist ein Ventilgehäuse 27 auf, in dem ein Ringkolben 28 in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist. In dem Ventilgehäuse 27 ist auch das Rückschlagventil als Kugelventil 29 integriert. Das Kugelventil 29 kann die innere Durchgangsbohrung 30 des Ringkolbens 28 verschließen. Es wirkt in dieser Position als Rückschlagventil.

Über Rohrverschraubungen 31 und 32 sind die Druckleitungen 4 bzw. 4′ mit dem Ventilgehäuse fest verbunden.

Der Außendurchmesser des Ringkolbens 28 ist an dem Ende, das mit dem Kugelventil 29 zusammenarbeitet, kleiner als am gegenüberliegenden Ende, das zu der Leitung 4′ hin offen ist. In den Bereich der Durchmesservergrößerung mündet die Leitung 23, die mit dem Rücklaufbehälter 16 verbunden ist. Der Ringkolben 28 ist in Richtung auf das Kugelventil 29 durch eine Feder 34 vorgespannt, die sich über einen Ring 33 an dem Ventilgehäuse 27 abstützt. Das andere Ende der Feder 34 stützt sich an einem inneren Absatz 35 des Ringkolbens 28 ab. Die Stirnseite des Ringkolbens 28 ist auf dieser Seite mit einem Ringwulst 35 versehen, der mit einem Anschlag 36 in dem Ventilgehäuse 27 zusammenarbeitet.

Das Kugelventil 29 ist auf seiner Rückseite mit einer Anschlagfläche 37 versehen, die im wesentlichen eine Dreiecksform besitzt, damit ein Druckmitteldurchfluß möglich ist, wobei die Ecken der Anschlagfläche 37 mit einem Anschlagbord 38 im Ventilgehäuse 27 zusammenarbeiten. Die Form der Anschlagfläche 37 ist auch aus der Fig. 6 ersichtlich, die den Schnitt VI-VI der Fig. 2 zeigt.

Das Kugelventil 29 ist weiterhin mit einem Stift 39 versehen, der in einer Zentrumsbohrung eines Halteringes 40 axial verschiebbar geführt ist. Zwischen dem Haltering 40 und der Anschlagfläche 37 ist eine Druckfeder 41 gespannt. Der Haltering 40 ist mit mehreren axialen Durchgangsöffnungen 42 zum Durchtritt von Druckmittel versehen. Er ist zwischen der Druckleitung 4 und einem Ansatz im Ventilgehäuse 27 festgeklemmt. Der Aufbau des Halteringes 40 ist aus der Fig. 5, die den Schnitt V-V der Fig. 2 darstellt, näher ersichtlich.

In der Fig. 2 ist die Position des Ventiles 18 in Neutralstellung, d. h. funktionslos dargestellt. Es steht kein Staudruck an, und das Kugelventil sperrt als Rückschlageventil 29 die Druckleitung 4 ab.

In der Fig. 3 ist das Ventil 18 bei aktiver Lenkung dargestellt. Das Kugelventil 29 ist geöffnet, und der Ringkolben 28 liegt mit seinem Ringwulst 35 an dem Anschlag im Ventilgehäuse 27 an. Die Anschlagfläche 37 hingegen hat von dem Anschlagbord 38 an dem Ventilgehäuse 27 abgehoben. Auf diese Weise ist ein ungehinderter Druckmittelfluß durch das Ventil 18 gegeben. Es ist lediglich dafür zu sorgen, daß der Hub des Ringkolbens 28 bis zu dessen Anliegen an dem Anschlag 36 kleiner ist, als der Öffnungshub des Kugelventiles 29.

In der Fig. 4 ist das Ventil 18 in der Funktionslage dargestellt, d. h. beim Auftreten eines Staudruckes in Neutralstellung der Lenkung. Entsprechend den herrschenden Druckverhältnissen, den Durchmesserverhältnissen am Ringkolben 28, den Drücken der Federn 41 und 34 und dem in der Leitung 23 herrschendem Druck wird sich der Ringkolben 28 frei zwischen dem Anschlag 36 und dem Ring 33 einstellen. Gleichzeitig liegt das Kugelventil 29 mit seiner Anschlagfläche 37 an dem Anschlag 38 des Ventilgehäuses 27 an. Dabei ist es für die Funktionsweise wichtig, daß der maximale Hub des Kugelventiles 29 kleiner ist als der Hub des Ringkolbens 28 in die gleiche Richtung, damit ein Ringspalt 43 zur Drosselung zwischen dem Kugelventil 29 und der dazugehörigen Stirnseite des Ringkolbens 28 verbleibt, d. h. damit ein Eintritt von Druckmittel in die Durchgangsbohrung 30 möglich ist.

Auf diese Weise hat das Kugelventil 29 eine Doppelfunktion. Zum einen übernimmt es die Aufgabe des Rückschlagventiles 29 gemäß Fig. 1 (Funktionsweise entsprechend Fig. 2) und zum anderen übernimmt es die Aufgabe der Absperrung des Ventiles von der Druckleitung 4.

Das Kugelventil 29 und die damit zusammenarbeitende Stirnfläche des Ringkolbens 28 stellen eine gesteuerte Drosselstelle dar und reduzieren den Druck P₁ damit auf den Druck P₂.

Das Ventil 18 wirkt praktisch als "Kompensationsventil" für den Differentialzylinder 8 zum Ausgleich der unterschiedlichen wirksamen Kolbenflächen.

Claims (7)

1. Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung für Fahrzeuge mit einem Lenkventil, einer mit einem Lenkhandrad verbundenen Dosierpumpe, einer Servopumpe, einem Rücklaufbehälter und mit einem über das Lenkventil und Druckleitungen mit Druckmittel versorgten Arbeitszylinder mit einseitig austretender Kolbenstange, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu dem Druckraum (6) mit der um die Kolbenstangenquerschnittsfläche kleineren Kolbenfläche (f) führenden Druckleitung (4) in einem Gehäuse (27) ein in Strömungsrichtung zum Druckraum (6) öffnendes erstes Rückschlagventil (29) angeordnet ist, das mittels eines in der entgegengesetzten Strömungsrichtung öffnenden Ventils (18) umgehbar ist, das von einem in dem Gehäuse (27) axial verschiebbaren zylindrischen rohrförmigen Kolben (28) gebildet wird, dessen Außendurchmesser in seiner axialen Erstreckung abgestuft ist, wobei zwischen den beiden Stufen seines Außendurchmessers ein über eine Rücklaufleitung (23) mit dem Rücklaufbehälter (16) verbundener Entlastungsraum (26) angeordnet ist, und die ringförmigen Stirnflächen des Kolbens (28) zueinander ein Flächenverhältnis aufweisen, das dem Verhältnis der kleineren Fläche (f) des Druckraumes (6) zur größeren Fläche (F) des Druckraumes (7) des Arbeitszylinders (8) entspricht und wobei die axiale Bohrung (30) des Kolbens (28) durch das erste Rückschlagventil (29) an der kleineren Stirnfläche verschließbar ist, und die Druckleitung (4) über ein weiteres Rückschlagventil (13) mit der Rücklaufleitung (17) verbunden ist, wobei das erste Rückschlagventil (29) durch eine Feder (41) mit einer Anschlagfläche (37) an einem Anschlagbord (38) des Gehäuses (27) zur Anlage kommt und der Kolben (28) durch eine Feder (34) in Richtung zum Schließkörper des ersten Rückschlagventils (24) belastet ist.

2. Fahrzeuglenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper des ersten Rückschlagventils (29) in einem mit axialen Durchgangsöffnungen (42) versehenen Haltering (40) verschiebbar befestigt ist, der in dem Ventilgehäuse (27) gehalten ist.

3. Fahrzeuglenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (40) zwischen dem Ende der Druckleitung (4) und einem Ansatz im Ventilgehäuse (27) festgeklemmt ist.

4. Fahrzeuglenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (37) von der Ventilrückseite aus gesehen wenigstens annähernd Dreiecksform besitzt, wobei die Ecken in Anlage mit einem Anschlagbord (38) im Ventilgehäuse (27) bringbar sind.

5. Fahrzeuglenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil als Kugelventil (29) ausgebildet.

6. Fahrzeuglenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (28) zur Hubbegrenzung auf der vom Rückschlagventil (29) abgewandten Stirnseite mit einem Ringwulst (35) versehen ist, der mit einem Anschlag (36) im Ventilgehäuse (27) zusammenarbeitet.

7. Fahrzeuglenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckleitungen (4, 4′) über Rohrverschraubungen (31, 32) mit dem Ventil (18) verbunden sind.