DE19535898A1 - Lenkventil mit geschlossener Mitte und variablem Abschneideffekt für Fahrzeughilfskraftlenkungen - Google Patents

Description

Hilfskraftlenkungen für Fahrzeuge arbeiten bevorzugt nach dem Prinzip der sogenannten offenen Mitte. Hierbei wird der Fluidstrom durch eine Verdrängerpumpe in kontinuierlichem Umlauf gehalten, auch dann, wenn kein Lenkvorgang eingeleitet wurde. Daraus resultiert ein Leistungsverlust, der durch erhöhten Kraftstoffverbrauch ausgeglichen werden muß. Die Kfz-Industrie ist bestrebt, Lenksysteme zu entwickeln, die diesen Nachteil nicht aufweisen. Solche Lenksysteme arbeiten nach dem Prinzip der sogenannten geschlossenen Mitte. Dieses beruht auf der Verwendung eines hydraulischen Speichers, der diskontinuierlich von einer Verdrängerpumpe befüllt wird. Erst beim Einleiten eines Lenkvorgangs wird der Fluidstrom in Bewegung dadurch versetzt, daß er durch besondere Ventileinheiten aus dem Speicher abgerufen wird.

Wird ein Lenkvorgang eingeleitet, so wird im mechanischen System der Lenkung durch Reaktionskräfte ein Stellglied bewegt. Dieses kann bei einer Lenkung nach der Bauart einer Zahnstangenlenkung z. B. die Aufnahme des unteren oder oberen Zapfenlagers des mit der Zahnstange in Eingriff stehenden Ritzels sein.

Von den beiden baugleichen erforderlichen Ventileinheiten ist eine in Fig. 1 dargestellt. Den gesamten Zusammenbau zeigt Fig. 2. Die oben erwähnte Reaktionsbewegung des konstruktiv vorgesehenen Stellglieds bewegt beim Einleiten eines Lenkvorgangs das Druckstück 1 in Pfeilrichtung und drückt die Kugel 2 in ihren Sitz im Schieber 3. Dadurch wird die Verbindung von einem der beiden Druckräume eines der Zahnstange parallel geschalteten hydraulischen Motors in Form eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders zum Fluidsammeltank unterbrochen. Der Schieber 3 wird in Pfeilrichtung bewegt und bewegt weiter den Stift 4 in Pfeilrichtung, wodurch die Kugel 5 aus ihrem Sitz gehoben wird. Hierdurch wird die Verbindung von einem der beiden Druckräume des Arbeitszylinders zum hydraulischen Speicher eröffnet und der Kolben des Arbeitszylinders einseitig mit Fluiddruck beaufschlagt. Ein sehr kleiner Fluidstrom bewegt sich durch den Spalt 6 zwischen Stift 4 und seiner Führung in den sogenannten Rückwirkungsraum 7. Dieser ist wiederum mit einem Druckbegrenzungsventil DBV verbunden. Solange der am Druckbegrenzungsventil eingestellte Fluiddruck noch nicht erreicht ist, ist der Fluiddruck im Rückwirkungsraum so groß, wie im durch das Fluid beaufschlagten Druckraum des Arbeitszylinders. Durch die Druckbeaufschlagung der Stirnseite des Schiebers ergibt sich damit eine Betätigungskraft an der Ventileinheit, die der Höhe des Arbeitsdrucks des Fluids entspricht. Ist der am Druckbegrenzungsventil eingestellte Druck erreicht, so nimmt von hier ab der Druck im Rückwirkungsraum nicht mehr zu. Trotz weiter steigenden Drucks im Druckraum des Arbeitszylinders nehmen die Betätigungskräfte der Ventileinheit nicht weiter zu. Das entspricht der erwünschten Ergonomie einer Hilfskraftlenkung.

Das Nachsaugventil 10 gestattet das widerstandsarme Strömen des Fluids durch die Ventileinheit vom Sammeltank des Systems zu einem der beiden Druckräume des Arbeitszylinders, was besonders dann von Interesse ist, wenn Lenkvorgänge durchgeführt werden, ohne daß die Verbindung zum Speicher geöffnet wird.

Fig. 2 zeigt den möglichen Einbau von zwei der beschriebenen Ventileinheiten, deren Ansteuerung durch eine in Längsachse der Zahnstange 14 bewegliche Lageraufnahme 11 des unteren Zapfens 12 des Ritzels 13 und darüber hinaus die weitere hydraulische Schaltung.

Durch Einleiten eines Lenkvorgangs wird durch Reaktionskräfte die Lageraufnahme 11 in der Zeichenebene bewegt. Dadurch wird das Druckstück 1 in Fig. 1 in Pfeilrichtung bewegt, wodurch es in Folge zu den weiter oben beschriebenen hydraulischen Funktionen der Ventileinheit kommt.

Claims (4)

1. Lenkventil nach dem Prinzip der geschlossenen Mitte, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch Lenkreaktionskräfte bewegtes Stellglied eine Verschlußkugel in ihren Sitz in der Stirnseite eines in einer Hülse laufenden zylindrischen Schiebers drückt, wodurch die Verbindung von einem der beiden Druckräume eines Arbeitszylinders zum Systemtank unterbrochen wird, der Schieber über einen Stift eine weitere Verschlußkugel aus ihrem Sitz am Ende der Hülse drückt, wodurch die Verbindung von einem hydraulischen Druckspeicher zu dem oben genannten Druckraum eines Arbeitszylinders hergestellt wird und dabei der Schieber stirnseitig so mit Fluiddruck beaufschlagt wird, daß zur Betätigung des Lenkventils eine dem Fluiddruck mehr oder weniger proportionale Kraft aufgewendet werden muß.

2. Lenkventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum oberhalb der fluiddruckbeaufschlagten Stirnseite des Schiebers mit einem Druckbegrenzungsventil verbunden ist, dessen Druckhöhe wahlweise von Fahrzeugparametern, z. B. von der Fahrgeschwindigkeit, abhängig eingestellt werden kann.

3. Lenkventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile Verschlußkugeln, Schieber und Stift in einer Achse angeordnet sind.

4. Lenkventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nachsaugventil den Fluiddurchlauf durch den Schieber kurzschließt, indem es eine strömungswiderstandsarme und nur in der Richtung vom Systemtank zum Druckraum des Arbeitszylinders wirkende Verbindung herstellt.