Hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge

Eine Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff des Patentan¬ spruches, die mit einer ersten und einer zweiten Pumpe arbeitet, ist z. B. aus der DE-PS 27 31 975 bekannt. Ein Zweipumpenbetrieb ist vom Gesetzgeber immer dann vorgeschrieben, wenn schwere Kraft fahrzeuge infolge Ausfalls der ersten Pumpe unlenkbar würden. In diesem Falle kann ein Fahrzeug mit der beispielsweise von der Ge¬ triebeausgangswelle angetriebenen zweiten Pumpe (Notlenkpumpe) be rollendem Fahrzeug sicher aus dem Verkehr gezogen werden. Die be¬ kannte Hilfskraftlenkeinrichtung weist ein sogenanntes Zuschalt¬ ventil auf, welches bei einem Defekt der ersten Pumpe diese vom hydraulischen Lenkkreis trennt und die Notlenkpumpe zuschaltet. Ist die erste Pumpe voll betriebsfähig, so wälzt die Notlenkpumpe im Wartebetrieb ein zur Aufrechterhaltung des Hydraulikkreises er¬ forderliches ölvolumen mit einem bestimmten Leerlaufdruck um. Da ein Ausfall der ersten Pumpe während der Betriebszeit eines Fahr¬ zeugs nur sehr selten vorkommt, bedeutet der fortdauernde Warte¬ betrieb der Notlenkpumpe ein ständiger Energieverlust.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für schwere Fahrzeuge, die mit einem großen hydraulischen Arbeitsvolumen ar¬ beiten, einen besser ausgenutzten und daher energiesparenden Zwei¬ pumpenbetrieb zu schaffen.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Nach der Erfindung ist die motorabhängige erste Pumpe eine Verstellpumpe. Des weiteren ist der Öffnungsquerschnitt der Zu¬ laufsteuerkanten des Lenkventils in der Neutralstellung so ausge¬ legt, daß bei dem für Notlenkbetrieb erforderlichen Förderstrom der Notlenkpumpe die Verstellpumpe abgeregelt wird. Zur Regelung der Verstellpumpe ist außerdem ein zwischen die Druckleitungen des Arbeitszylinders eingebautes Abwägeventil vorgesehen, welches die jeweils wirksame Druckseite des Arbeitszylinders mit dem den Hub¬ raum der Verstellpumpe bestimmenden Verstellglied verbindet. Die Notlenkpumpe stellt bereits bei geringer Fahrgeschwindigkeit einen

für die Versorgung der Lenkeinrichtung ausreichenden Fδrderstrom bereit, sofern nur langsame Lenkbewegungen zur Fahrtrichtungskor¬ rektur vorgenommen werden. In diesem Falle ist durch den am Lenk— ventil festgelegten Öffnungsquerschnitt der Zulaufsteuerkanten ein Durchlauf ruck eingestellt, der das Verstellglied der Verstellpump auf Nullhub regelt. Im normalen Arbeitsbereich der Hilfskraftlen¬ kung, wenn das Fahrzeug mit mittleren und höheren Geschwindigkeite fährt, deckt die einen konstanten ölstrom liefernde Notlenkpumpe den benötigten Förderstrora alleine ab, d. h. die Verstellpumpe ist in Abregelstellung (Nullhub) . Werden jedoch bei geringen Fahrge¬ schwindigkeiten enge Kurven befahren, dann entsteht im Arbeits¬ zylinder ein hoher lstrombedarf, der von der Notlenkpumpe nicht mehr alleine aufgebracht werden kann. Infolge der hohen Strömungs¬ geschwindigkeit zum Arbeitszylinder entsteht am Verstellglied der Verstellpumpe ein Druckabfall. Je nach Höhe dieses Druckabfalles wird das Verstellglied in Richtung Hubvergrößerung mehr oder weni¬ ger ausgeschwenkt, so daß eine zusätzliche Fördermenge zur Verfü¬ gung steht. Die Verstellpumpe wird also zur öIstromversorgung dann mit herangezogen, wenn die Fahrzustände ein großes hydraulisches Arbeitsvolumen erforderlich machen. Steigt der Druck im Arbeits- zylinder an, so wird der jeweils beaufschlagte Druckraum über das Abwägeventil mit der Steuerleitung der Verstellpurape verbunden, deren Verstellglied die Regelung bewirkt.

Die vom Fahrzeugmotor angetriebene Verstellpumpe liefert den benötigten Förderstrom im Stand des Fahrzeugs oder bei sehr klei¬ ner Fahrgeschwindigkeit, solange die von der Fahrzeuggeschwindig¬ keit abhängige Notlenkpumpe keinen oder keinen ausreichend großen Pilotstrom liefern kann.

Durch das Merkmal des Anspruches 2 ist eine kontinuierliche Förderstromregelung der Verstellpumpe gesichert, so daß diese keine Regelsprünge macht.

Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, daß beide Pumpen für die Ölversorgung der Hilfskraftlenkung genutzt werden. Da die Verstellpumpe nur zur Deckung des Spitzenbedarfs benötigt wird, kann diese kleiner ausgelegt werden. Die bei bekannten Hilfskraft lenkungen sonst nur leerlaufende Notlenkpumpe erhält in der erfin dungsgemäßen Anordnung eine zusätzliche Arbeitsfunktion. Hieraus ergibt sich außerdem die Möglichkeit, die ständige Einsatzbereit¬ schaft bzw. den Verschleißzustand der Notlenkpumpe mittels einer Anzeige (Druck und Menge) zu überwachen. - Die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung ist gegenüber dem Stand der Technik einfach auf gebaut und benötigt weniger Bauteile. -

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein ölschema einer Hilfskraftlenkung mit einem ver einfachten Teilschnitt durch ein Lenkventil;

Fig. 2 das lschema nach Fig. 1, jedoch mit einer sinn¬ bildlichen Darstellung des Lenkventils.

In Fig. 1 ist ein nicht dargestelltes Lenkhandrad mit einem z. B. als Axialschieberventil ausgebildeten Lenkventil 1 verbun¬ den, welches in bekannter Weise durch die Lenkbewegung synchron verstellt wird. An das Lenkventil 1 ist eine durch einen Antriebs¬ motor 2 angetriebene erste Pumpe 3 und eine zweite, fahrabhängig angetriebene Pumpe 4 angeschlossen. Die zweite Pumpe 4, nachfolr gend auch Notlenkpumpe genannt, ist mit einer Getriebeausgangs¬ welle oder, wie durch das Rad 5 angedeutet, mit einem Achsantrieb gekuppelt und liefert einen konstanten oder mit der Fahrgeschwin¬ digkeit linear ansteigenden lstrom. Beide Pumpen 3 und 4 saugen aus einem Behälter 6 Druckδl an und fördern dieses über Leitungs¬ zweige 7 und 8 und eine gemeinsame Druckleitung 10 in eine Zulauf- nut 11 des Lenkventils 1. In der dargestellten Neutralstellung des Lenkventils 1 steht die Zulaufnut 11 über offene Zulaufsteuerkan¬ ten 12, 13 und offene Rücklaufsteuerkanten 14, 15 mit dem Behäl-

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ter 6 in Verbindung. Zwischen den Zu- und Rücklaufsteuerkanten liegen Zylindernuten 16, 17, die über Zylinderleitungen 18, 20 mit Druckräumen 21, 22 eines Arbeitszylinders 23 verbunden sind. In die Leitungszweige 7 und 8 sind Rückschlagventile 24 bzw. 25 ein¬ gebaut, deren Funktion später noch näher erläutert wird.

Nach der Erfindung ist die motorabhängige Pumpe 3 als hubver¬ stellbare Verdrängerpumpe ausgeführt. Eine verstellbare Verdränger pumpe liefert durch ein Steuersignal nur den Fδrderstrom, der für einen Bewegungsvorgang, z. B. eines Arbeitszylinders, benötigt wird. Wenn der Bewegungsvorgang abgeschlossen ist, d. h., falls kein Förderstrom gebraucht wird, werden Verdrängerzellen durch ein hydraulisch gegen Federkraft verschiebbares Verstellglied' (z. B. eine Schwen Scheibe einer Axialkolbenpumpe) auf Nullhubbetrieb verstellt. Es werden dann nur noch die Leckverluste des Systems ausgeglichen und der Steuerdruck (Stand-by-Druck) konstant-gehal¬ ten. Einzelheiten über den Aufbau und die Wirkungsweise solcher Verdrängerpumpen sind z. B. der DE-PS 23 22 890. zu entnehmen. Die nachfolgend als Verstellpumpe bezeichnete motorabhängige Pumpe 3 steht über eine Steuerleitung 26 mit einem Abwägeventil in Verbindung. Dieses Abwägeventil 27 ist zwischen die beiden Zylinderleitungen 18 und 20 eingebaut und verbindet den jeweils wirksamen Druckraum 21 oder 22 des ArbeitsZylinders 23 mit dem hydraulisch beaufschlagbaren Verstellglied der Verstellpumpe.

Der Öffnungsquerschnitt der Zulaufsteuerkanten 12 und 13 des Lenkventils 1 bildet einen Strδmungsquerschnitt, durch den in der gezeichneten Neutralstellung von der Notlenkpumpe 4 ein in den Leitungen 7, 8 und 10 wirkender Steuerdruck aufgebracht werden muß Dieser Steuerdruck ist so ausgelegt, daß sich zwischen der-Lei¬ tung 10 und der Steuerleitung 26 eine Druckdifferenz von ca. 12 bis 15 bar einstellt, die als Steuersignal auf das Verstellglied wirkt. Der Fδrderhub der Verstellpurape 3 stellt sich dabei so ein, daß der Fδrderstrora die Druckdifferenz von 12 bis 15 bar aufrecht¬ erhält. Durch die Steuerleitung 26 und eine weitere Steuerlei¬ tung 28 ist hierbei angedeutet, daß diese Druckdifferenz als

Steuerdruck zur Abrege-lung der Fördermenge der Verstellpumpe 3 dient. Die Steuerleitungen 26 und 28 stehen in bekannter Weise mit den beiden beaufschlagbaren Seiten der Schwenkscheibe in Verbin¬ dung.

In der Neutralstellung des Lenkventils 6 liefert daher die Notlenkpumpe einen Pilotstrom, der nach Passieren der verengten Öffnungsquerschnitte der Zulaufsteuerkanten 12, 13 über die Rück¬ laufsteuerkanten 14, 15 und eine Rücklaufnut 30 zum Behälter 6 ab¬ strömen kann.

In einer Lenkstellung kann die Notlenkpumpe 4 im normalen Arbeitsbereich der Hilfskraftlenkung den benötigten Förderstrom alleine aufbringen, solange der Steuerdruck oberhalb der genannten 10 bis 15 bar liegt. Werden jedoch bei verhältnismäßig geringen Fahrgeschwindigkeiten enge Kurven durchfahren, so fällt bei hohen Lenkgeschwindigkeiten der Steuerdruck durch den hohen ölstrombe- darf ab. Zur Deckung dieses hohen ölstrombedarfes wird vorteilhaft der Fδrderstrom der Verstellpumpe 3 eingespeist. Dies geschieht auf folgende Weise: Angenommen, das untere Teil des Lenkventils 1 wird nach rechts verstellt, so vergrößert sich der öffnungsquer- schnitt an den Zulaufsteuerkanten 12 bei gleichzeitiger Verengung des Öffnungsquerschnitts der Rücklaufsteuerkanten 14. Dadurch wird der Druckabfall zwischen der Zulaufnut 11 und der Zylindernut 16 geringer, d. h. die Druckdifferenz zwischen der Leitung 10 und der Steuerleitung 26 fällt ab. Dieser Druckabfall wird der Verstell¬ pumpe 3 über den Leitungszweig 7 und die Steuerleitung 28 einer¬ seits sowie über die Leitung 18, das Abwägeventil 27 und die Steuerleitung 26 andererseits signalisiert, deren Verstellglied daraufhin durch Federkraft in Richtung mehr Fördermenge aus- . schwenkt. Die Verstellpumpe 3 und die Notlenkpumpe 4 liefern nun¬ mehr einen ölstrom, der über die Zylinderleitung 18 in den Druck¬ raum 21 strömt und somit dessen augenblicklichem Aufnahmevermögen ' entspricht. Steigt die Druckdifferenz im Druckraum 21 an, so be¬ deutet dies eine Verringerung des ölstrombedarfes. Dieser Anstieg der Druckdifferenz wird, wie beschrieben, auf die Verstellpumpe 3

übertragen. Das Verstellglied der Verstellpumpe schwenkt daraufhin, je nach Druckhöhe, wieder zurück auf kleinere Fδrdermenge oder in die Nullhubstellung. - Das bei diesem Lenkvorgang aus dem Druck¬ raum 22 ausgeschobene ölvolumen kann über die Zylinderleitung 20, die Zylindernut 17, die weit geöffneten Rücklaufsteuerkanten 15, eine Bohrung 31, eine weitere Bohrung 32 und über die Rüc lauf- nut 30 zum Behälter 6 abströmen.

Im Stand des Fahrzeuges wird der zum Lenken erforderliche Förderstrom von der Verstellpumpe 3 alleine aufgebracht. Das in den Leitungszweig 8 eingesetzte Rückschlagventil 25 verhindert da¬ bei ein Abfließen von Drucköl über die Notlenkpumpe 4.

Bei einem plötzlichen Ausfall der Verstellpumpe 3 während der Fahrt sichert dagegen das in den Leitungszweig 7 eingesetzte Rück¬ schlagventil 24 einen Ölverlust über die Verstellpumpe 3. In diesem Falle übernimmt die Notlenkpumpe 4 ihre zusätzliche Notlenk funktion und erlaubt es, das Fahrzeug aus dem Verkehr zu ziehen.

O H

Bezugszeichen

1 Lenkventil 17 Zylindernut

2 Antriebsmotor 18 Zylinderleitung

3 Verstellpumpe 19

4 Notlenkpumpe 20 •Zylinderleitung

5 Rad 21 Druckraum

6 Behälter 22 Druckraura

7 Leitungszweig 23 ArbeitsZylinder

8 Leitungszweig 24 Rückschlagventil

9 25 Rückschlagventil 0 Gemeinsame Druckleitung 26 Steuerleitung 1 Zulaufnut 27 Abwägeventi1 2 Zulaufsteuerkanten 28 Steuerleitung 3 Zulaufsteuerkanten 29 4 Rücklaufsteuerkanten 30 Rücklaufnut 5 Rücklaufsteuerkanten 31 Bohrung 6 Zylindernut 32 Bohrung

OMPI