DE2214796A1

DE2214796A1 - Lenkeinrichtung mit hydraulischer hilfskraft

Info

Publication number: DE2214796A1
Application number: DE2214796A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Liebert; Werner Tischer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1972-03-25
Filing date: 1972-03-25
Publication date: 1973-09-27
Also published as: GB1361375A; SE398855B; IT979916B; YU36461B; YU74773A; US3865211A; JPS4919532A; AR196006A1; JPS5316574B2; BR7302120D0; FR2178623A5; ES412983A1

Description

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ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft Friedrichshafen

Lenkeinrichtung mit hydraulischer Hilfskraft

Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung mit hydraulischer Hilfskraft und hydrostatischer Übertragung der Lenkkraft auf die zu lenkenden Fahrzeugräder, ι insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Servopumpe, mit einer als Dosiereinrichtung wirkenden Steuerpumpe und einem Steuerventil, die beide über ein Lenkhandrad betätigbar sind, mit mindestens zwei.den Einschlag der zu lenkenden Fahrzeugräder bewirkenden Stellmotoren, einem Ausgleichsbehälter und zugehörigen Leitungen, wobei die Druckräume der Stellmotoren je zur Hälfte an zwei voneinander unabhängige Hydraulikkreise angeschlossen sind. ' - ·

Derartige Lenkeinrichtungen haben den Zweck, nach Ausfall eines Hydraulikkreises durch Einschalten eines zweiten Hydraulikkreises eine sichere Lenkbarkeit des . Fahrzeuges zu erhalten.

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Es ist eine hydrostatische Zweikreislenkanlage mit einer zweiflutigen Steuerpumpe bekannt (DT-OS 1555 198), bei der eine gebrochene Leitung nicht abgesperrt wird, so daß ein ölaustritt aus dem Lenksystem nicht verhindert wird. Ein Niveaumeßgerät im Ausgleichsbehälter zeigt zwar einen Ölverlust an. Da die Ausgleichsbehälter von hydrostatischen Lenkanlagen jedoch sehr klein bemessen sind, bedeutet'ein Absinken des Ölspiegels im Behälter einen bereits größeren Ölverlust der Lenkanlage. Eine Lenkbarkeit über eine größere Zeitdauer nach der Warnanzeige ist deshalb nicht gesichert.

Bei einer anderen bekannten hydrostatischen Zweikreisanlage (DT-OS 1555 244) wird bei einem Leitungsbruch wohl der betreffende Leitungsabschnitt abgesperrt, so daß keine größere ölmenge austreten kann, der Fahrer wird jedoch von dem Leitungsschaden nicht unterrichtet, so daß ein weiterer Schlauchbruch zu einem plötzlichen Ausfall'der gesamten Lenkanlage führt. Bei niederem Durchlaufdruck in der Lenkanlage bei normaler Straßenfahrt entsteht beim Bruch einer Leitung nur eine geringe Druckdifferenz, die das Druckschalten eines Schiebers zum Absperren der defekten Leitung nicht mit Sicherheit gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lenkeinrichtung zu schaffen, mit der nach einem durch geeignete Mittel angezeigten,Bruch einer Schlauchleitung eine Lenkbarkeit des Fahr-

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zeuges gewährleistet bleibt. · ■"■-.-..

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung darin, daß in den zu den Druckräumen der Stellmotoren führenden Druckleitungen durch den Druck in den Druckleitungen des einen Hydraulikkreises gegen die Kraft einer Rückstellfeder betätigbare Schaltventile und Druckschalter mit einer Anzeige für in den Druckleitungen

beider Hydraulikkreise auftretenden Druckabfall angeord-„idt sind.

Zweckmäßig ist es hierbei, daß in jeder Schaltstellung der Schaltvehtile eine Hälfte der Druckleitungen zu den Druckräumen der Stellmotoren mit dem Steuerventil verbunden ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand zweier in einer schematischen Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Lenkeinrichtung mit-hydraulischer Hilfskraft bei Neutralstellung des Steuerventils und fördernder Servopumpe;

Fig. 2 einen Ausschnitt einer Lenkeinrichtung nach Fig. 1, jedoch mit einer anderen Ausführung

··-' der initialBchaltTing der Schaltventiie.

Die J^e^ei^irichtün^ besteht im einzelnen aus einer. Servo-

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ORiGlNAl. INSPECTED

pumpe 1, aus einer Steuerpumpe 2 und einem Steuerventil 3_r die beide über ein Lenkhandrad 4 betätigbar sind, aus zwei zwei Schaltstellungen aufweisenden Schaltventilen 5 und 6, einem Hilfsventil 7 und mindestens zwei den Einschlag der zu lenkenden Fahrzeugräder bewirkenden Stellmotoren 8 und 9.

Die Saugseite der Servopumpe 1 ist über eine Leitung 10 a an einen Ausgleichsbehälter 11 angeschlossen, die Druckseite ist über eine Leitung 10 b, über das durch den Förderdruck der Servopumpe 1 gegen die Kraft einer Rückstellfeder betätigbare Hilfsventil 7 und über eine Leitung 10 c mit dem Steuerventil 3 verbunden. Eine Rückleitung 12 mit einem den Druck der Lenkanlage vorspannenden Druckregelventil 13. führt von dem Steuerventil 3 zu dem Ausgleichsbehälter 11.

Der durch das Druckregelventil 13 bestimmte Druck teilt sich bei einem ersten Ausführungsbeispiel über Leckspalte

innerhalb des Steuerventils 3 zwei von dem Steuerventil 3 zu den Schaltventilen 5 und 6 führenden Leitungen 14 und 15 und von diesen über Leckspalte in den Schaltventilen 5 und 6 den Leitungen 16 und 17 eines ersten Hydraulikkreises und den Leitungen 18, 19 und 20 eines zweiten Hydraulikkreises mit. Durch die Leitungen 16 und 17 werden der Druckraum 21 des Stellmotors 8 und der Druckraum 22 des Stellmotors 9 und durch die Leitungen 18 und 19 der Druckraum 23 des Stellmotors 9 und der Druckraum 24 des Stellmotors 8 mit den Schaltventilen 5

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und 6 verbunden. Eine Verbindungsleitung 25 führt von den Schaltventilen 5 und 6 zu der Leitung IO a und eine weitere Leitung 26 von dem Hilfsventil 7 zu der Verbindungsleitung 25.

Nach dem Aufbau des Vorspanndruckes werden die Schaltventile 5 und 6 gegen die Kraft ihrer Rückstellfedern über von den leitungen 16 und 17 ausgehende Steuerleitungen 27 und 28 in eine Stellung geschaltet, in der die Druckräume 21 und 22 der Stellmotoren 8 und 9 über die Leitungen 16- und 14 bzw. 17 und 15 mit dem Steuerventil 3 verbunden sind. Die Druckräume 23 und 24 der Stellmotoren 9 und 8 sind dabei über die Leitungen 18, 20 und 19 kurzgeschlossen.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind für die Initialschaltung der Schaltventile 105 und 106 je ein Vorsteuerventil 50 und 51 vorgesehen, deren Schaltmagnete 52 und 53 durch den Anlaßstrom beim Anlassen des Fahrzeugmotors betätigt werden. In dieser ersten Schaltstellung der Vorsteuerventile 50 und 51 wird der von der Servopumpe 101 erzeugte und durch das Druckregelventil begrenzte Druck direkt auf die Steuerseite der Schaltventile 105 und 106 und auf die Leitungen 116 und 117 des ersten Hydraulikkreises und die Leitungen 118 und 119 des zweiten Hydraulikkreises übertragen. Die beiden Schaltmagnete 52 und 53 werden durch ein Verzögerungsrelais bis zum Aufbau des Vorspanndruckes im gesamten System gehalten. Danach werden die Vorsteuerven-

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tile 50 und 51 durch die Kraft ihrer Rückstellfedern in die Ausgangsstellung verstellt, in der der Druck in den Druckleitungen des ersten Hydraulikkreises für die Steuerung der Schaltventile 105 und 106 verwendet wird.

Das Hilfsventil 107 und die Leitungen 110_f 114, 115, 120 125 und 126 des zweiten Ausführungsbeispiels entsprechen dem Hilfsventil 7 und den Leitungen 10, 14, 15, 20, 25 und 26 des ersten Ausführungsbeispiels. Die weitere Beschreibung ist für beide Ausführungsbeispiele gültig.

Da die von den Schaltventilen .5 und 6 zu den Stellmotoren 8 und 9 führenden Leitungen 16, 17, 18 und 19 wegen den auftretenden Bewegungen der Stellmotoren 8 und 9 als Schlauchleitungen ausgeführt werden, besteht hier die Möglichkeit und Gefahr eines Leitungsbruches.

An den Leitungen 16, 17, 18 und 19 zu den Stellmotoren 8 und 9 sind deshalb Druckschalter 29, 30, 31 und 32 angeordnet, die elektrisch parallel geschaltet auf eine vom Fahrersitz des Fahrzeuges aus sichtbare Kontrolleuchte 33 wirken. Die Druckschalter 29, 30, 31 und 32 werden durch den von dem Druckregelventil 13 bestimmten Vorspanndruck geschaltet, so daß durch ein Aufleuchten der Kontrolleuchte 33 angezeigt wird, daß entweder in einem der Hydraulikkreise ein Leitungsbruch aufgetreten ist oder aber daß die Servopumpe 1 nicht fördert.

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Um einen zusätzlichen Aufwand zur Sicherung der Leitungen 14, 15 und 20 zwischen dem Steuerventil 3 und den Schaltvehtilen 5 und 6 zu vermeiden, ist vorgesehen, die Schaltventile 5 und 6 in dem die Steuerpumpe 2 und das Steuerventil 3 aufnehmenden Gehäuse anzuordnen. Dadurch sind alle zwischen der Steuerpumpe 2, dem Steuerventil 3 und den Schaltventilen 5 und 6 erforderlichen Leitungsverbindungen als innerhalb des gemeinsamen Gehäuses verlaufende Kanäle ausgebildet.

Im folgenden wird der Fall eines Leitungsbruches am Beispiel eines Bruches der Leitung 16 beschrieben. Nach dem Bruch der Leitung 16 bricht in dieser und in der Steuerleitung 27 der Druck zusammen. Damit wird das Schaltventil 5 durch die Kraft seiner Rückstellfeder in seine Ausgangsstellung zurückgeschaltet und dadurch eine Verbindung zwischen dem Steuerventil 3 und dem Druckraum 23 des Stellmotors 9 über die Leitungen 14 und 18 hergestellt. Gleichzeitig wird der Druckschalter 29 geschlossen und durch das Aufleuchten der Kontrolleuchte 33 der Schaden angezeigt. Die Leitung 16 des ersten*Hydraulikkreises und der Druckraum 21 des Stellmotors 8 werden vom Lenksystem getrennt. In diesem Fall läuft der Betrieb der Lenkanlage über Teile des ersten und zweiten Hydraulikkreises. Der nicht zur Lenkarbeit herangezogene Teil des zweiten Hydraulikkreises ist Über das Schaltventil 5 und die Leitungen 25 und 10 a mit dem Ausgleichsbehälter 11 verbunden.

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Bei einem zusätzlichen Bruch der Leitung 17 wird das Schaltventil 6 entsprechend zurückgeschaltet und der Betrieb des Lenksystems läuft ganz über den zweiten Hydraulikkreis.· Die Leitungen 16 und 17 und die Druckräume 21 und 22 des ersten Hydraulikkreises sind von dem Lenksystem getrennt, so daß ohne weiteren Druckmittelverlust nur das in diesen Teilen befindliche Druckmittel austreten kann.

Bei einem Ausfall des Förderstroms der Servopumpe 1 bricht der als Steuerdruck für das Hilfsventil 7 erforderliche Flüssigkeitsdruck zusammen. Das Hilfsventil 7 wird durch die Kraft seiner Rückstellfeder in seine Ausgangsstellung zurückgeschaltet und verbindet in dieser Stellung die Leitungen 16 und 17 über zwei Leitungen 34 und 35 und die Leitungen 26, 25 und 10 a mit dem Ausgleichsbehälter Dadurch bricht auch in den Leitungen 16 und 17 der als Steuerdruck für die Schaltventile 5 und 6 erforderliche Flüssigkeitsdruck zusammen und die Schaltventile 5 und 6 werden durch die Kraft ihrer Rückstellfedern in ihre Ausgangsstellung zurückgeschaltet. Durch den Druckabfall in beiden Hydraulikkreisen werden alle Druckschalter 29, 30, 31 und 32 geschlossen und der Defekt durch die Kontrolleuchte 33 angezeigt. Der von der Steuerpumpe 2 durch Drehung des Lenkhandrades 4 erzeugte Differenzdruck wird über die Leitungen 14 und 18 auf den Druckraum 23 des Stellmotors 9 und über die Leitungen und 19 auf den Druckraum 24 des Stellmotors 8 übertragen.

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ei

Damit ist ein Betätigen des Lenkgetriebes durch Handkraft möglich. In den mit dem Ausgleichsbehälter 11 verbundenen Leitungen 16 und 17 kann sich kein Druck aufbauen, so daß keine Schaltung der Schaltventile 5 und 6 erfolgen kann.

Bei Ausfall des Förderstroms der Servopumpe 1 saugt die Steuerpumpe 2 Druckmittel über eine Leitung 36 mit einem Nachsaugventil 37 an.

Da auch der im Normalbetrieb nicht zur Betätigung der Stellmotoren 8 und 9 verwendete zweite Hydraulikkreis unter dem von dem Druckregelvehtil 13 bestimmten Vorspanndruck steht, wird auch ein Leitungsbruch in dem zweiten Hydraulikkreis über die Druckschalter 31 bzw. 32 durch die Kontrollleuchte 33 angezeigt. Dadurch wird der Fahrer auch bei funktionsfähigen ersten Hydraulikkreis rechtzeitig auf einen Schaden im Lenksystem aufmerksam gemacht. ·

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht darin, daß durch die sofortige Anzeige eines Bruches in dem ersten Hydraulikkreis oder eines Ausfalls der Servopumpe, durch das Trennen des ersten Hydraulikkreises von dem Lenksystem und durch das Einschalten des zweiten Hydraulikkreises und die dadurch gewährleistete Funktionssicherheit ein Einsatz der Lenkeinrichtung in Schnellaufenden Fahrzeugen ermöglicht wird. So kann der Fahrer des Fahrzeuges bei schneller Straßen'-

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fahrt, zum Beispiel auf der Autobahn, nach einem angezeigten Defekt einmal die Fahrgeschwindigkeit sicher
herabsetzen Und zum anderen die Autobahn verlassen, um einen geeigneten Parkplatz oder eine Werkstatt anzufahren.

22.3.1972

T-PA fa-he Akte 5074

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Claims

_M ' 2214798

P at en tan s prüc he

Lenkeinrichtung mit hydraulischer Hilfskraft und

hydrostatischer übertragung der Lenkkraft auf die zu lenkenden Fahrzeugräder, insbesondere für Kraftfahrzeuge,' mit einer Servopumpe, mit einer als Dosiereinrichtung wirkenden Steuerpumpe und einem Steuerventil, die beide über ein Lenkhandrad betätigbar sind, mit mindestens zwei den Einschlag der zu lenkenden Fahrzeugräder bewirkenden Stellmotoren, einem Ausgleichsbehälter und zugehörigen Leitungen, wobei die Druckräume der Stellmotoren je zur Hälfte an zwei voneinander unabhängige Hydraulikkreise angeschlossen sind, dadurch gekennzeich'-net, daß in den zu den Druckräumen (21, 22, 23 und 24) der Stellmotoren (8 und 9) führenden Druckleitungen (16, 17, 18 und 19) durch den Druck in den Druckleitungen (16 und 17) des einen Hydraulikkreises gegen die Kraft von Rückstellfedern betätigbare Schaltventile (5 und 6) und Druckschalter (29, 30, 31 und 32) mit einer Anzeige für in den Druckleitungen (16, 17, 18 und 19) beider Hydraulikkreise auftretenden Druckabfall angeordnet sind.

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2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Schaltstellung der Schaltventile (5 und 6) eine Hälfte der zu den Druckräumen (21, 22, und 24) der Stellmotoren (8 und 9) führenden Druckleitungen (16, 17, 18 und 19) mit dem Steuerventil (3) verbunden ist.

3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der das Steuerventil (3) mit dem Ausgleichsbehälter (11) verbindenden Rückleitung (12) ein Druckregelventil (13) angeordnet ist.

4. Lenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet-, daß in der Leitung zwischen der Druckseite der Servopumpe (1) und dem Steuerventil (3) ein durch den Förderdruck der Servopumpe (1) gegen die Kraft einer Rückstellfeder betätigbares Hilfsventil (7) angeordnet ist, in dessen einer Schaltstellung die Druckseite der Servopumpe (1) mit dem Steuerventil (3) verbunden ist und in dessen Ausgangsstellung die zu dem ersten Hydraulikkreis gehörenden Druckleitungen (16 und 17) mit dem Ausgleichsbehälter (11) verbunden sind.

5. Lenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuerventil (3) und in den Schaltventilen (5 und 6) Leckspalte für die Initialschaltung der Schaltventile (5 und 6) angeordnet sind.

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6. Lenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Vorsteuerventile (50 und 51), deren Schaltmagnete (52 und 53) durch den Anlaßstrom beim Anlassen des Fahrzeugmotors betätigbar sind, für die Initialschaltung der Schaltventile (105 und 106) angeordnet sind.

7. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltventile (5 und 6) in einem die Steuerpumpe (2) und das Steuerventil (3) aufnehmenden Gehäuse angeordnet sind.

8. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsventil (7) und die Schaltventile (5 und 6) in dem die Steuerpumpe (2) und das Steuerventil (3) aufnehmenden Gehäuse angeordnet, sind.

22.3.1972

T-PA fa-he Akte 5074

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