DE3619330C2

DE3619330C2 - Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3619330C2
Application number: DE3619330A
Authority: DE
Inventors: Dieter Elser; Otto Merkle
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1985-09-16
Filing date: 1986-06-09
Publication date: 1997-12-04
Anticipated expiration: 2006-06-10
Also published as: DE3619330A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus der DE 27 19 926 C3 ist eine Hilfskraftlenkung bekannt, die so aufgebaut ist, daß eine motorgetriebene Pumpe einen ersten Lenkkreis zur Betätigung eines in ein Lenkgetriebe integrierten Servomotors mit Drucköl versorgt und eine achsgetriebene Pumpe einen zweiten Lenkkreis für einen separaten an das Lenkgestänge angeschlossenen Servo motor speist. Beide Lenkkreise verfügen über zugehörige Steuerventile, wobei das Steuerventil des zweiten Lenkkrei ses dem Steuerventil des ersten Lenkkreises nachgeführt ist. Dies bedeutet, daß der zweite Lenkkreis erst bei rela tiv starkem Anstieg der Lenkkraft aktiviert wird. Da die achsgetriebene Pumpe des zweiten Lenkkreises jedoch nur bei Fahrt einen Nutzstrom liefert, im Fahrbereich die Lenkkraft jedoch relativ niedrig bleibt, muß der integrierte Servomo tor (Blocklenkgetriebe) so ausgelegt sein, daß er alle Fahrzustände - von der schnellen Straßenfahrt mit kleinen Lenkkräften bis zur langsamsten Fahrt beim Einparken mit großen Lenkkräften - abdeckt. Die Servomotor-Lenkgetriebe einheit des ersten Lenkkreises muß daher doppelt so groß dimensioniert werden wie der separate Stellmotor des zwei ten Lenkkreises. Da dieser zweite Lenkkreis nur bei Ausfall des motorabhängigen ersten Lenkkreises und während der Fahrt des Fahrzeugs wirksam ist, dient dieser lediglich als sogenannter Notlenkkreis, mit welchem das Fahrzeug sofort aus dem Verkehr zu ziehen ist. Dabei wird ein Kraftanstieg am Lenkhandrad in Kauf genommen.

Aus der DE 31 09 851 A1 ist eine weitere Zweikreis lenkanlage bekannt, in welcher umgekehrt als bei der zuvor beschriebenen Ausführung die achsgetriebene Pumpe den er sten Lenkkreis mit einer kleinen Servomotor-Lenkgetriebe einheit und die motorgetriebene Pumpe einen großen separa ten Servomotor mit Drucköl versorgt. Hier wird im Fahrbereich bei kleineren Lenkkräf ten der Hauptanteil der Lenkhilfskraft von der kleinen Ser vomotor-Lenkgetriebeeinheit aufgebracht und bei Anfahr-, Einpark- und Rangiervorgängen die Lenkarbeit von dem großen Stellmotor übernommen. Diese bekannte Zweikreislenkung hat zwar den Vorteil eines sogenannten kleinen und preiswerten Blocklenkgetriebes, jedoch ist die Unterbringung des großen separaten Servomotors im Bereich der Lenkachse häufig mit Schwierigkeiten verbunden.

Schließlich ist aus der DE 27 33 315 B2 eine Hilfs kraftlenkung mit zwei hydraulisch voneinander getrennten Lenkkreisen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt. Bei dieser Hilfskraftlenkung arbeiten die beiden hydrau lisch voneinander getrennten Lenkkreise nach dem Prinzip einer hydrostatischen Lenkung, d. h. beide Lenkkreise ar beiten mit Hand- und Dosierpumpen, von denen die Lenkkräfte auf die zu lenkenden Fahrzeugräder ausschließlich über Öl säulen übertragen werden. Dadurch kann es vorkommen, daß bei einem Ausfall der motorgetriebenen Servopumpe und einem Verklemmen des Umschaltventils das Fahrzeug überhaupt nicht mehr lenkbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in beiden Lenkkreisen möglichst kleine Servomotoren zu verwenden, so daß auch in unterschiedlichen Fahrzeugtypen mehr Einbau freiheit für die Lenkungsbauteile gegeben ist. Außerdem soll die Lenksicherheit erhöht werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekenn zeichnete Hilfskraftlenkung gelöst. Dadurch, daß die zum ersten Lenkkreis gehörende motorabhängige Pumpe bei gerin ger Fahrgeschwindigkeit (z. B. v < 5 km/h) durch ein als Magnetventil ausgeführtes Umschaltventil in den zweiten Lenkkreis einschaltbar ist, kann der sonst nur im Notlenk falle bei Fahrt betätigte separate Servomotor auch zum Ein parken, wenn also höhere Lenkkräfte erforderlich sind, zu geschaltet werden. Zur Kraftunterstützung bei langsamer Fahrt unterhalb des Grenzwertes von 5 km/h stehen daher die Arbeitsvolumina beider Servomotoren zur Verfügung. Dies bedeutet, daß auch der im ersten Lenkkreis mit der motorge triebenen Pumpe eingebaute Servomotor nur noch auf die hal be Lenkleistung ausgelegt sein muß und daher in seinen Ab messungen kleiner gewählt werden kann.

Hierbei ist es vorteilhaft, das Umschaltventil in ei ner die beiden Druckleitungen der motorabhängigen Pumpe und der achsgetriebenen Pumpe verbindende Zwischenleitung vor zusehen und in die Druckleitung der achsgetriebenen Pumpe zum Erzeugen eines fahrgeschwindigkeitsabhängigen Signals einen Durchflußanzeiger einzusetzen. Der Durchflußanzeiger betätigt bei einer Fördermenge, die einer Fahrgeschwindig keit von z. B. v < 5 km/h entspricht, einen elektrischen Schalter, der den Stromkreis des als Magnetventil ausgeführten Umschaltventils schließt. Damit öffnet das Umschaltventil und der Förderstrom der motorgetriebenen Pumpe teilt sich auf die beiden Lenkkreise auf.

Nach Anspruch 2 ist weiterhin vorgesehen, daß in den den Lenkkreisen zugeordneten Tanks Schwimmerschalter für die Ölstandskontrolle eingebaut sind, die in Reihe zum Durchflußanzeiger des von der achsgetriebenen Pumpe ver sorgten zweiten Lenkkreises liegen. Damit ist gesichert, daß eine Zuschaltung des Servomotors des zweiten Lenkkrei ses nur erfolgen kann, wenn alle Schwimmerschalter ge schlossen sind, d. h. der Ölstand in den Tanks normal ist. Eine Zuschaltung erfolgt also nur dann, wenn keine Störung, z. B. ein Leitungsbruch, in einem der Lenkkreise aufgetre ten ist. Auf diese Weise steht immer ein funktionsfähiger Lenkkreis zur Verfügung.

Nach dem weiteren Merkmal des Anspruchs 3 ist in die Druckleitung der achsgetriebenen Pumpe, in Stromrichtung gesehen, vor der Anschlußstelle der Zwischenleitung ein Rückschlagventil angeordnet. Durch diese Maßnahme wird ver mieden, daß durch die motorabhängige Pumpe in den zweiten Lenkkreis eingespeistes Drucköl über die achsgetriebene Pumpe zum Tank zurückströmen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ölschema einer Zweikreislenkanlage und

Fig. 2 den zugehörigen elektrischen Schaltplan.

In Fig. 1 ist ein Lenkhandrad 1 über eine Lenkspin del 2 mit einer ersten Steuereinrichtung 3 eines ersten Lenkkreises 4 und einer zweiten Steuereinrichtung 5 eines zweiten Lenkkreises 6 verbunden. Die beiden Steuereinrich tungen können entsprechend der eingangs erwähnten DE 27 19 926 C3 mit einem Drehkolben- und einem Drehschie berventil ausgeführt sein, vorzugsweise kommen jedoch zwei in Drehrichtung miteinander gekoppelte Drehschieberventile, wie sie z. B. in der DE 29 18 975 C2 beschrieben sind, zum Einsatz.

Die Steuereinrichtung 3 des ersten Lenkkreises 4 steu ert den Druckaufbau in einem mit einem Lenkgetriebe verei nigten Servomotor 7. Hierbei handelt es sich um ein soge nanntes Blocklenkgetriebe. Der erste Lenkkreis wird durch eine an einen Tank 8 angeschlossene und von einem Fahrzeug motor M angetriebene Pumpe 10 mit Drucköl versorgt.

Die zweite Steuereinrichtung 5 des zweiten Lenkkrei ses 6 steuert den Druckaufbau in einem an das Lenkgestänge angeschlossenen separaten Servomotor 11. Die Ölversorgung dieses zweiten Lenkkreises 6 erfolgt durch eine an einen Tank 12 angeschlossene achsgetriebene Pumpe 13, deren An trieb sinnbildlich durch ein Rad R angedeutet ist. Zur Ab sicherung der Lenkkreise 4 und 6 sind Überdruckventile 9 bzw. 19 vorgesehen.

Die Steuereinrichtung 5 des zweiten Lenkkreises 6 ist der Steuereinrichtung 3 des ersten Lenkkreises 4 nachge führt. Bei einer Drehbewegung am Lenkhandrad 1 spricht da her immer zuerst die Steuereinrichtung 3 an, womit der er ste Lenkkreis 4 arbeitet. Erst bei Auftreten eines erhöhten Lenkwiderstandes, z. B. bei Geländefahrt, spricht auch die Steuereinrichtung 5 des zweiten Lenkkreises 6 an.

Bis hierher ist die beschriebene Zweikreislenkung be kannt. Nach der Erfindung ist eine Druckleitung 15 der mo torgetriebenen Pumpe 10 mit einer Druckleitung 16 der achs getriebenen Pumpe 13 durch eine Zwischenleitung 17 verbun den. In die Zwischenleitung 17 ist ein als Magnetventil ausgeführtes Umschaltventil 18 mit einer Sperrstellung I und einer Durchflußstellung II eingebaut. Die Druckleitung der achsgetriebenen Pumpe 13 enthält außerdem einen Durch flußanzeiger 20 zur Betätigung eines elektrischen Schalters 21. Der Durchflußanzeiger 20 hat eine Drosselstellung I und eine Durchflußstellung II. In der Drossel stellung I ist der Schalter 21 und ein zugehöriger Stromkreis 22 geschlossen. Dieser Stromkreis 22 enthält eine Kontrollampe 23.

In der Druckleitung 16 des zweiten Lenkkreises 6 ist außer dem ein Rückschlagventil 24 angeordnet.

Der Ölstand in den beiden zu den Lenkkreisen 4 und 6 ge hörenden Tanks 8 bzw. 12 wird vorteilhaft durch im Stromkreis 22 liegende Schwimmerschalter 25 bzw. 26 überwacht. Durch eine Zwischenwand mit Überlauf 27 ist sichergestellt, daß der Ölstand unter normalen Bedingungen in beiden Tanks gleich ist.

Zur Überwachung des ersten Lenkkreises 4 kann in eine Rück laufleitung 28 ein dem Durchflußanzeiger 20 entsprechender Durchflußanzeiger 30 mit einem Schalter 31 und Kontrollampe 32 eingebaut sein. Die letzteren Elemente 31 und 32 liegen gleich falls im Stromkreis 22.

Die Funktion

In Fig. 1 sind alle Ventile in ihrer Grundstellung bei Fahrzeugstillstand und abgestelltem Motor gezeichnet. Wird der Fahrzeugmotor M in Betrieb gesetzt, so liefert die Pumpe 10 des ersten Lenkkreises 4 einen für die Versorgung der Zwei kreisanlage voll ausreichenden Förderstrom. Da die achsge triebene Pumpe 13 zunächst noch keinen Förderstrom anbieten kann, befindet sich der Durchflußanzeiger 20 durch Federkraft in der Stellung I. Der Schalter 21 und damit auch der Strom kreis 22 sind geschlossen, so daß sich das Umschaltventil 18 in der Stellung II befindet. Die Pumpe 10 kann daher bei einer Drehbewegung am Lenkhandrad 1 und einer entsprechenden Verstel lung der beiden Steuereinrichtungen 3 und 5 im Stand des Fahr zeugs oder bei langsamster Fahrt (z. B. beim Einparken, Ran gieren) beide Servomotoren 7 und 11 mit dem notwendigen Ar beitsdruck versorgen. Hierbei kann gegebenenfalls durch zusätzliches Gasgeben die Lenkgeschwindigkeit erhöht wer den. Das Rückschlagventil 24 verhindert dabei, daß sich der Druck über die achsgetriebene Pumpe 13 abbauen kann. Die Kontrollampe 23 zeigt gleichzeitig an, daß die achsgetrie bene Pumpe 13 noch keine ausreichende Fördermenge abgibt.

Der Durchflußanzeiger 30 des ersten Lenkkreises 4 be findet sich in seiner Durchflußstellung II, da bei einer Lenkbewegung Drucköl aus einem inaktiven Arbeitsraum des Servomotors 7 zum Tank ausgeschoben wird.

Erreicht das Fahrzeug eine Geschwindigkeit von v < 5 km/h, so gibt auch die achsgetriebene Pumpe 13 aus reichend Fördermenge ab. Der Druckstau vor dem Durchflußan zeiger 20 zwingt diesen in die Stellung II. Damit ist der Stromkreis 22 unterbrochen und das Umschaltventil 18 durch Federkraft in die Stellung I verschoben. Die motorgetriebe ne Pumpe 10 steht jetzt nur noch mit dem Servomotor 7 in Verbindung. Der normale Fahrbetrieb auf befestigten Straßen oberhalb von 5 km/h wird ausschließlich von dem mit der Blocklenkung eine Einheit bildenden Servomotor 7 bewältigt. Da ein Blocklenkgetriebe nur mit sehr kleinen Elastizitäten arbeitet, ist auf diese Weise ein besonders feinfühliges Lenken möglich.

In der dargestellten Lenkanlage hat der zweite Lenk kreis 6, neben seiner Zuschaltfunktion zum ersten Lenk kreis 4 bei der Anforderung einer großen Lenklast, noch die weitere Funktion eines Notlenkkreises. Fällt z. B. der er ste Lenkkreis 4 infolge eines Pumpendefekts oder eines Lei tungsbruchs aus, so kann das in Fahrt befindliche Fahrzeug noch sicher aus dem Verkehr gelenkt werden.

Umgekehrt bleibt bei einem Ausfall des zweiten Lenk kreises 6 der erste Lenkkreis 4 auch bei Geschwindigkeiten unterhalb von 5 km/h voll intakt. Dies wird anhand des Schaltplanes der Fig. 2 deutlich. In diesem Schaltplan ist noch ein Zündschalter 33 ein gezeichnet. Die Schwimmerschalter 25 und 26 und der Schalter 21 des Durchflußanzeigers 20 sind in Reihe zueinander angeordnet. Tritt im Lenkkreis 6 z. B. ein Leitungsbruch auf, so sinkt der Ölstand im Tank 12. Der Schwimmerschalter 26 öffnet und der zu gehörige Stromkreis 22 ist unterbrochen. Das Umschaltventil 18 kann daher auch bei langsamer Fahrt nicht in die Stellung II verstellt werden. Der Lenkkreis 4 behält somit seine völlige Trennung. Das Fahrzeug bleibt also auch bei langsamer Fahrt, jedoch mit erhöhtem Handkraftanteil, lenkfähig.

Auch bei dem bereits weiter vorn beschriebenen Ausfall des ersten Lenkkreises 4 und einem damit verbundenen Ölverlust im Tank 8 öffnet der Schwimmerschalter 25, so daß bei langsamer Fahrt eine Verstellung des Umschaltventils 18 in die Stellung II verhindert wird. Ein ölübertritt vom intakten zweiten Lenkkreis 6 in den defekten ersten Lenkkreis 4 kann somit vermieden werden.

Bezugszeichenliste

1 Lenkhandrad
2 Lenkspindel
3 erste Steuereinrichtung
4 erster Lenkkreis
5 zweite Steuereinrichtung
6 zweiter Lenkkreis
7 integrierter Servomotor
8 Tank
9 Überdruckventil im Lenkkreis 4
10 motorgetriebene Pumpe 10
11 separater Servomotor
12 Tank
13 achsgetriebene Pumpe
14 Rad
15 Druckleitung von Pumpe 10
16 Druckleitung von Pumpe 13
17 Zwischenleitung
18 Umschaltventil
19 Überdruckventil im Lenkkreis 6
20 Durchflußanzeiger
21 elektrischer Schalter
22 Stromkreis
23 Kontrollampe
24 Rückschlagventil
25 Schwimmerschalter
26 Schwimmerschalter
27 Überlauf
28 Rücklaufleitung
29 -
30 Durchflußanzeiger
31 Schalter
32 Kontrollampe
33 Zündschalter

Claims

1. Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit folgenden Merkmalen:

a) es sind zwei hydraulisch voneinander getrennte Lenk kreise mit zugehörigen Steuereinrichtungen vorhanden, wobei die Steuereinrichtungen durch die Drehbewegung einer Lenkspindel ausgelenkt werden;
b) der erste, im Fahrbereich wirksame Lenkkreis wird durch eine motorabhängige Pumpe versorgt, die an einen auf ein Lenkgestänge wirkenden Servomotor angeschlos sen ist;
c) der zweite, im Notlenkbereich wirksame Lenkkreis wird durch eine achsabhängige Pumpe versorgt, die an einen weiteren auf das Lenkgestänge wirkenden Servomotor an schließbar ist;
d) die motorabhängige Pumpe des ersten Lenkkreises ist durch ein Umschaltventil in den zweiten Lenkkreis ein schaltbar;
e) das Umschaltventil ist in Abhängigkeit von der Fahrge schwindigkeit betätigbar,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

f) das Umschaltventil (18) ist als Magnetventil ausge führt und in eine die Druckleitungen (15 und 16) der motorabhängigen Pumpe (10) und der achsgetriebenen Pumpe (13) verbindende Zwischenleitung (17) eingebaut;
g) in die Druckleitung (16) der achsgetriebenen Pum pe (13) ist zur Erzeugung eines fahrgeschwindigkeits abhängigen Signals ein Durchflußanzeiger (20) zur Be tätigung eines elektrischen Schalters (21) eingesetzt;
h) in der einen Schaltstellung I des Durchflußanzei gers (20) bei zu geringer Fördermenge (kleine Fahrge schwindigkeit) der achsgetriebenen Pumpe (13) ist der Stromkreis durch den elektrischen Schalter (21) ge schlossen und das Umschaltventil (18) geöffnet und in der anderen Schaltstellung II des Durchflußanzei gers (20) ist das Umschaltventil (18) geschlossen.

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß zu den Lenkkreisen (4 und 6) gehörende separate Tanks (8 und 12) mit Schwimmer schaltern (25 und 26) für die Ölstandskontrolle ausgerüstet sind und die Schwimmerschalter (25, 26) in Reihe zum Schal ter (21) des Durchflußanzeigers (20) des zweiten, achsab hängigen Lenkkreises (6) liegen.

3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß in die Druckleitung (16) der achsgetriebenen Pumpe (13), in Stromrichtung gesehen, vor der Anschlußstelle der Zwischenleitung (17) ein Rück schlagventil (24) eingebaut ist.