DE4422553C2 - Servoventilanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Servoventilanordnung mit Hoch­ druck-, Niederdruck- und Motoranschluß sowie einem zwischen Hochdruck- und Motoranschluß angeordneten, als Sitzventil ausgebildeten Drucksteuerventil und einem zwischen Motor- und Niederdruckanschluß angeordneten Rücklaufsteuerventil, wobei das Drucksteuerventil normal geschlossen und das Rücklaufsteuerventil normal geöffnet ist und beide Ventile axial verschiebbare und zueinander gleichachsig angeordnete Steuerteile besitzen, die über ein gemeinsames Betätigungs­ organ, insbesondere Stößel, unter Schließung des Rücklauf­ steuerventiles und Öffnung des Drucksteuerventiles betätig­ bar sind.

Aus der DE 37 28 920 A1 ist eine entsprechende Servoventil­ anordnung grundsätzlich bekannt. Nach dieser Druckschrift steuert die Ventilanordnung die Servounterstützung einer Fahrzeugbremse. Das Drucksteuer- sowie das Rücklaufsteuer­ ventil sind nach der DE 37 28 920 A1 jeweils als Sitzventile ausgebildet, wobei der Verschlußkörper des Drucksteuerven­ tiles mit einem gehäuseseitig angeordneten Ventilsitz zusammenwirkt, während der vom Drucksteuerventil geson­ derte Verschlußkörper des Rücklaufsteuerventiles mit einem am Verschlußkörper des Drucksteuerventiles ange­ ordneten Sitz zusammenwirkt. Bei Betätigung des Brems­ pedales wird der Verschlußkörper des Rücklaufsteuerven­ tiles in Richtung des Verschlußkörpers des Drucksteuer­ ventiles vorgeschoben und verschließt dann eine den Verschlußkörper des Drucksteuerventiles durchsetzende Axialbohrung, die normalerweise einen Kolbenarbeitsraum eines Bremsbetätigungsorgans mit einem relativ drucklosen Hydraulikreservoir verbindet. Sobald nach Schließen des Rücklaufsteuerventiles der Verschlußkörper des Drucksteuer­ ventiles von seinem Sitz abhebt, wird dann der genannte Kolbenarbeitsraum mit einer Druckquelle bzw. einem Druck­ speicher verbunden.

Bei derzeit in Kraftfahrzeugen üblichen hydraulischen Servolenkungen wird die zugehörige Servoventilanordnung praktisch ständig von Hydraulikmedium durchströmt, und zwar auch dann, wenn - wie z. B. bei normaler Geradeausfahrt - keinerlei Servokraft benötigt wird. Die Servoventilan­ ordnung besteht im Prinzip aus zwei parallelen Drossel­ strecken, die zwischen einem Druckanschluß und einem Niederdruckanschluß angeordnet sind und jeweils zwei gegenläufig gesteuerte, in Reihe angeordnete Drosseln um­ fassen, zwischen denen jeweils ein Motoranschluß abzweigt. In Abhängigkeit von der Richtung und Größe eines am Lenk­ handrad aufzubringenden Betätigungsmomentes wird die eingangsseitige Drossel der einen Drosselstrecke zunehmend geöffnet und gleichzeitig die Ausgangsdrossel dieser Drossel­ strecke zunehmend gedrosselt, während die Drosseln der an­ deren Drosselstrecke in jeweils umgekehrter Richtung ge­ steuert werden. Auf diese Weise wird zwischen den Motor­ anschlüssen der beiden Drosselstrecken eine nach Richtung und Größe steuerbare Druckdifferenz erzeugt, so daß ein entsprechender Servomotor eine steuerbare Servokraft in der einen oder anderen Richtung erzeugt. In Betriebszu­ ständen, bei denen keine Servokraft benötigt wird, nehmen alle Drosseln eine Mittelstellung ein, so daß beide Drossel­ strecken gleichmäßig durchströmt werden und zwischen den Motoranschlüssen Druckgleichheit vorliegt.

Da bei diesen bekannten Servolenkungen ein ständiger Hydraulikstrom aufrechterhalten werden muß, wird ständig Leistung benötigt.

Im Hinblick auf eine Verringerung des Leistungsbedarfes von Kraftfahrzeugen ist es grundsätzlich bekannt, Servo­ lenkungen mit sogenannter geschlossener Mitte vorzusehen, d. h. solange keine Servokraft benötigt wird, hat der Servo­ motor keinerlei Verbindung zur Druckquelle, vielmehr ist der Servomotor in diesem Zustand lediglich mit dem Nieder­ druckanschluß bzw. Hydraulikreservoir verbunden, um eine passive Beweglich des Servomotors zu ermöglichen.

In diesem Zusammenhang wurde schon versucht, Servolenkungen unter Verwendung der eingangs angegebenen Servoventilanord­ nungen zu verwirklichen. Im wesentlichen müssen dann zwischen einer Druckquelle und einem Druckspeicher und einem Hydrau­ likreservoir zwei Servoventilanordnungen der eingangs angegebenen Art parallel zueinander angeordnet werden. In Abhängigkeit von dem am Lenkhandrad aufzubringenden Be­ tätigungsmoment wird dann das Drucksteuerventil der einen oder anderen Servoventilanordnung mehr oder weniger weit geöffnet, so daß jeweils der Motoranschluß der einen oder anderen Servoventilanordnung mit steuerbarem Drosselwider­ stand an die Druckquelle bzw. den Druckspeicher angeschlossen und gleichzeitig gegenüber dem Niederdruckanschluß abgesperrt wird. Damit erzeugt der zwischen den Motoranschlüssen der beiden Servoventilanordnungen angeschlossene Servomotor eine Servokraft in der einen oder anderen Richtung.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, bei einer Servoventilan­ ordnung der eingangs angegebenen Art ein besonders gutes Steuerverhalten bei einfacher Konstruktion zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerteile von Drucksteuerventil und Rücklaufsteuerventil als Teile eines gemeinsamen Ventilkolbens angeordnet sind und das Rücklaufsteuerventil nach Art eines Schieberventiles mit miteinander zusammenwirkenden Steuerkanten ausgebildet ist.

Bei der Erfindung ist gewährleistet, daß der Schließzustand des Drucksteuerventiles mit einer exakt reproduzierbaren Stellung des zugehörigen Steuerteiles verbunden ist und eine Verstellung des Steuerteiles sofort mit einer gesteuerten Öffnung des Drucksteuerventiles einhergeht. Im übrigen zeichnen sich sitzgesteuerte Ventile dadurch aus, daß sie praktisch leckagefrei schließen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das Rücklaufsteuerventil bei geschlossenem Drucksteuerventil lediglich eine gedros­ selte Verbindung zwischen Motoranschluß und Niederdruckan­ schluß ermöglicht. Dadurch wird einerseits gewährleistet, daß das Rücklaufsteuerventil beim Öffnen des Drucksteuer­ ventiles schnell schließt. Andererseits kann das Rücklauf­ steuerventil im offenen Zustand im Sinne einer Dämpfung von Bewegungen des Servomotors wirken.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, anhand der eine besonders vorteilhafte Ausführungs­ form beschrieben wird.

Dabei zeigt die einzige Figur ein Axialschnittbild einer erfindungsgemäßen Servoventilanordnung.

Gemäß der Zeichnung besitzt eine im wesentlichen zylinder­ förmige Ventilpatrone 1 eine an einem Stirnende durch ein eingeschraubtes Bodenteil 2 verschlossene Axialbohrung 3, die mehrfach ringstufenförmig erweitert und verengt ist. Zwischen zwei Abschnitten mit vergrößertem Durchmesser ist unter Bildung zweier Ringkanten 4 und 5 ein Abschnitt mit verringertem Durchmesser ausgebildet, dessen Maß kleiner ist als der Durchmesser des an das Bodenteil 2 anschließenden Bereiches der Axialbohrung 3. Axial oberhalb der Ringkante 4 sind in der Ventilpatrone 1 Radialbohrungen 6 angeordnet, die mit einem nicht dargestellten Druckanschluß P kommunizieren. Axial zwischen den Ringkanten 4 und 5 befinden sich Radial­ bohrungen 7, die mit einem Motoranschluß P1 bzw. P2 (nicht dargestellt) kommunizieren. Der axial unterhalb der Ring­ kante 5 verbleibende Bereich der Axialbohrung 3 kommuniziert über die untere stirnseitige Öffnung der Ventilpatrone 1 mit einem Niederdruckanschluß T.

Innerhalb der Axialbohrung 3 der Ventilpatrone 1 ist ein Ventilkolben 8 gleitverschiebbar geführt, welcher mittels einer Schraubendruckfeder 9, die zwischen dem Bodenteil 2 und der in der Zeichnung oberen Stirnseite des Ventilkolbens 8 eingespannt ist, in die dargestellte Normallage gedrängt wird, in der der Ventilkolben 8 mit einem an ihm ausgebildeten Konusabschnitt 10 dicht auf der Ringkante 4 aufsitzt. Mit seinem nach oben an den Konusabschnitt 10 anschließenden oberen Abschnitt ist der Ventilkolben 8 im oberen Teil der Axialbohrung 3 oberhalb der Radialbohrungen 6 mit einem Dichtring 11 versehen, so daß der die Schraubendruckfeder 9 aufnehmende Teil der Axialbohrung 3 von den Radialbohrungen 6 des Druckanschlusses P abgesperrt bleibt.

Nach unten schließt sich an den Konusabschnitt 10 ein verjüngter Bereich des Ventilkolbens 8 an, so daß im Bereich der Radialbohrungen 7 des Motoranschlusses P1 bzw. P2 innerhalb der Ventilpatrone 1 ein Ringraum ver­ bleibt, der nach unten durch eine am Ventilkolben 8 aus­ gebildete Ringkante 12 begrenzt wird, die mit der Ring­ kante 5 der Ventilpatrone 1 zusammenwirkt, wie weiter unten dargestellt wird. Der an die Ringkante 12 nach unten anschließende Abschnitt des Ventilkolbens 8 ist so bemessen, daß er sich in den Abschnitt der Axialboh­ rung 3 zwischen den Ringkanten 4 und 5 einschieben läßt. Dementsprechend verbleibt zwischen dem Ventilkolben 8 und der Wandung des unteren Abschnittes der Axialbohrung 3 ein mit dem Niederdruckanschluß T kommunizierender Ringraum.

Im übrigen besitzt der Ventilkolben 8 eine mit dem Nieder­ druckanschluß T kommunizierende Axialbohrung, so daß der Raum zwischen Ventilkolben 8 und Bodenteil 2 ständig Niederdruck hat.

In der dargestellten Normallage des Ventilkolbens 8 verbleibt zwischen den Ringkanten 5 und 12 ein schmaler Ringspalt, über den der Motoranschluß P1 bzw. P2 ständig mit dem Niederdruckanschluß T kommuniziert. Wird der Ventilkolben 8 durch Druck auf sein stößelartiges unteres Ende gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 9 angehoben, so wird der genannte Ringspalt zunehmend verengt und nachfolgend verschlossen, sobald die Ringkante 12 des Ventilkolbens 8 über die Ringkante 5 der Axialbohrung 3 in Aufwärtsrichtung hinwegbewegt wird. Gleichzeitig hebt der Konusabschnitt 10 des Ventilkolebens 8 von der Ring­ kante 4 ab. Damit wird der Motoranschluß P1 bzw. P2 einerseits vom Niederdruckanschluß T abgetrennt und anderer­ seits mit dem Druckanschluß P verbunden. Dementsprechend strömt dann Druckmedium zum nicht dargestellten Servo­ motor. Sobald der Ventilkolben 8 wiederum in die dar­ gestellte Normallage übergeht, wird der Motoranschluß P1 bzw. P2 vom Druckanschluß P abgetrennt und wiederum in Verbindung mit dem Niederdruckanschluß T gebracht.

Entsprechend den Hubbewegungen des Ventilkolbens 8 wird über eine Axialbohrung 13 des Ventilkolbens 8 Hydraulik­ medium vom Niederdruckanschluß T in den Raum zwischen Bodenteil 2 und Ventilkolben 8 eingeführt bzw. aus diesem Raum verdrängt. Wenn die Axialbohrung 13, wie dargestellt, als Drosselbohrung mit geringem Durchmesser ausgebildet ist, muß das die Axialbohrung 13 durchströmende Hydraulikmedium einen gewissen Drosselwiderstand überwinden, so daß die Hubbewegungen des Ventilkolbens 8 hydraulisch gedämpft werden.

Im Falle einer Servolenkung eines Kraftfahrzeuges sind zwei Ventilpatronen 1 parallel zueinander angeordnet, wobei je nach Richtung des manuell aufzubringenden Dreh­ momentes der Ventilkolben 8 der einen oder anderen Ventilpatrone 1 aus seiner Normallage ausgehoben wird, so daß entweder der Anschluß P1 oder der Anschluß P2 des Servomotors vom Niederdruckanschluß T getrennt und mit dem Druckanschluß P verbunden wird und der Servomotor eine Servokraft in der einen oder anderen Richtung erzeugt.

Die beschriebene Servoventilanordnung eignet sich nicht nur für Servolenkungen von Kraftfahrzeugen.

Beispielsweise ist es auch möglich, mit der beschriebenen Servoventilanordnung den Druck in einem (einfach wirkenden) Verdränger- bzw. Kolben-Zylinder-Aggregat zu steuern, so daß analog zu der auf das Servoventil einwirkenden Betätigungs­ kraft von Verdränger- bzw. Kolben-Zylinder-Aggregat eine (vergleichsweise hohe) Stellkraft erzeugt wird.

Dabei können das Servoventil und das Verdränger- bzw. Kolben-Zylinder-Aggregat zu einem sogenannten Linearver­ stärker zusammengefaßt sein.

Im übrigen kann mit der erfindungsgemäßen Servoventilan­ ordnung auch die Bremskraft einer Fahrzeugbremse gesteuert werden, wenn diese als Druckspeicherbremse ausgebildet ist, bei der der Druck eines Druckspeichers steuerbar auf ein als Verdrängeraggregat ausgebildetes Betätigungsaggregat der Bremse geleitet wird.

Claims (3)

1. Servoventilanordnung mit Hochdruck-, Niederdruck- und Motoranschluß sowie einem zwischen Hochdruck- und Motor­ anschluß angeordneten, als Sitzventil ausgebildeten Druck­ steuerventil und einem zwischen Motor- und Niederdruck­ anschluß angeordnetend Rücklaufsteuerventil, wobei das Drucksteuerventil normal geschlossen und das Rücklauf­ steuerventil normal geöffnet ist und beide Ventile axial verschiebbare und zueinander gleichachsig angeordnete Steuerteile besitzen, die über ein gemeinsames Betätigungs­ organ, insbesondere Stößel, unter Schließung des Rücklauf­ steuerventiles und Öffnung des Drucksteuerventiles betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerteile von Drucksteuerventil (4, 10) und Rück­ laufsteuerventil (5, 12) als Teile eines gemeinsamen Ventil­ kolbens (8) angeordnet sind und das Rücklaufsteuerventil (5, 12) nach Art eines Schieberventiles mit miteinander zusammenwirkenden Steuerkanten (5, 12) ausgebildet ist.

2. Servoventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücklaufsteuerventil (5, 12) normal ge­ drosselt ist.

3. Servoventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubbewegung des Ventilkolbens (8) hydraulisch bedämpft ist.