DE4237932A1 - Volumenstromsteuerung für Kraftfahrzeughydraulik, insbesondere für Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Volumenstromsteuerung für Kraftfahrzeughydraulik, insbesondere für Lenkeinrichtun­ gen von Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Bei dieser bekannten Einrichtung sitzt vor dem Hauptkol­ ben innerhalb eines Ventilgehäuses eine ortsfeste Blen­ de, durch die der Nebenstrom in Richtung auf den Neben­ verbraucher vom Hauptstrom abgezweigt wird. Wird der Ne­ benverbraucher eingeschaltet, dann wird der abgezweigte Nebenstrom zum Hauptkolben zurückgeführt, der dadurch in Richtung auf die ortsfeste Blende verschoben wird und dabei das zwischen ihr und dem Hauptkolben befindliche Hydraulikmedium unter Druck setzt. Je nach Druckhöhe strömt eine unterschiedliche Menge an Hydraulikmedium durch die Drosselstelle der Blende zum Nebenverbraucher. Der Drosselquerschnitt ist groß, um sicherzustellen, daß ein ausreichend hoher Druck und eine ausreichend große Menge zum Nebenverbraucher gelangt, wenn der Hauptver­ braucher mit niedrigem Betriebsdruck arbeitet. Dies hat zur Folge, daß bei höherem Betriebsdruck auch die Menge, die zum Nebenverbraucher strömt, entsprechend höher ist, so daß für den Hauptverbraucher nur eine entsprechend kleinere Menge an Hydraulikmedium zur Verfügung steht. Dadurch kann die Funktionsfähigkeit des Hauptverbrau­ chers eingeschränkt sein. Ist der Hauptverbraucher bei­ spielsweise eine Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeuges, dann wird bei entsprechend verringerter Menge des Hy­ draulikmediums die Lenkgeschwindigkeit eingeschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungs­ gemäße Volumenstromsteuerung so auszubilden, daß unab­ hängig vom Betriebsdruck im Hauptverbraucher für den Ne­ benverbraucher die erforderliche Menge an Hydraulikme­ dium zur Verfügung steht.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Volumenstrom­ steuerung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Volumenstromsteuerung fließt unabhängig vom Betriebsdruck bei eingeschaltetem Neben­ verbraucher stets angenähert die gleiche Menge an Hy­ draulikmedium zum Nebenverbraucher. Dadurch ist wiederum sichergestellt, daß unabhängig vom Betriebsdruck dem Hauptverbraucher stets die gleiche Menge an Hydraulikme­ dium zur Verfügung steht. Er wird dadurch optimal mit Hydraulikmedium versorgt. Der Hilfskolben wird auf bei­ den Seiten mit unterschiedlichem Druck beaufschlagt, wo­ durch er automatisch in eine solche Lage eingestellt wird, daß zum Nebenverbraucher zumindest angenähert die gleiche Menge an Hydraulikmedium strömt. Der Hilfskolben wird hierbei unabhängig vom Betriebsdruck im Hauptver­ braucher stets automatisch so eingestellt, daß die Zu­ führung des Hydraulikmediums zum Nebenverbraucher druck­ unabhängig erfolgt. Ist der Hauptverbraucher beispiels­ weise eine Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeuges, dann steht zum Betrieb der Lenkeinrichtung stets ausreichend Hydraulikmedium zur Verfügung, so daß eine Einschränkung der Lenkgeschwindigkeit nicht gegeben ist. Andererseits erhält auch der Nebenverbraucher stets die ausreichende Menge an Hydraulikmedium.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den wei­ teren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.

Die Erfindung wird anhand zweier in den Zeichnungen dar­ gestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zei­ gen

Fig. 1 im Axialschnitt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Volumenstromsteu­ erung,

Fig. 2 im Axialschnitt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Volumenstromsteu­ erung.

Die Volumenstromsteuerung wird in der Kraftfahrzeughy­ draulik eingesetzt und dient vorzugsweise für Lenkein­ richtungen von Kraftfahrzeugen. Die Steuerung hat ein Ventilgehäuse 1, das einen Pumpenanschluß 2, einen An­ schluß 3 für einen Hauptverbraucher 4 und einen Anschluß 5 für einen Nebenverbraucher 6 aufweist. Im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel ist der Hauptverbraucher 4 ein Lenkungsventil einer Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeu­ ges. Als Nebenverbraucher 6 kann beispielsweise eine Ni­ veauregulierung oder ein Stellaggregat für eine Hinter­ radlenkung des Kraftfahrzeuges vorgesehen sein. Beiden Verbrauchern 4, 6 ist die gemeinsame Pumpe 7 zugeordnet, die das Hydraulikmedium aus einem Tank 8 pumpt.

Innerhalb des Ventilgehäuses 1 ist in einer Ventilboh­ rung 9 ein Hauptkolben 10 verschiebbar. Die Ventilboh­ rung 9 ist an beiden Enden durch jeweils einen Ver­ schlußstopfen 11, 12 geschlossen. Am Verschlußstopfen 12 stützt sich das eine Ende einer Druckfeder 13 ab, die mit ihrem anderen Ende am Hauptkolben 10 anliegt.

Der Hauptkolben 10 weist im Bereich zwischen seinen bei­ den Stirnseiten eine Ringnut 14 auf, in deren Bereich eine den Hauptkolben diametral durchsetzende Querbohrung 15 vorgesehen ist. In die Querbohrung 15′ mündet eine im Kolben 10 vorgesehene Axialbohrung 16, deren von der Querbohrung 15 abgewandtes Ende durch ein Ventilteil 17, vorzugsweise eine Ventilkugel, geschlossen ist. Das Ven­ tilteil 17 ist Bestandteil einer Sicherheitseinrichtung 18, die bei einem eventuellen Hängenbleiben des Haupt­ kolbens 10 sicherstellt, daß der Hauptverbraucher 4 ord­ nungsgemäß betätigt werden kann. Das Ventilteil 17 liegt an der der Axialbohrung 16 gegenüberliegenden Seite an einer Membran 19 an. Sie ist in einer Vertiefung 20 des Hauptkolbens 10 untergebracht, die in Richtung auf den die Druckfeder 13 aufnehmenden Druckraum 21 offen ist. Die Membran 19 liegt mit ihrem Rand auf einem Boden 22 der Vertiefung 20 auf. Der Membranrand wird zwischen dem Boden 22 und einem Klemmstück 23 festgeklemmt, das in der Vertiefung 20 liegt und in ihr in geeigneter Weise gesichert ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind aus dem Rand der Vertiefung 20 Lappen 24 herausgebogen, die das Klemmstück 23 übergreifen und es fest gegen den Membranrand drücken. Das Klemmstück 23 kann selbstver­ ständlich auf jede andere geeignete Weise gesichert wer­ den. Es liegt mit seiner Mantelfläche dichtend an der Seitenwand der Vertiefung 20 an. Der den Membranrand festklemmende Rand 25 des Klemmstückes 23 ist als vor­ stehender umlaufender Ring ausgebildet, der über die entsprechende Stirnseite des Klemmstückes ragt. Dadurch hat das Ventilteil 17 in der in der Zeichnung darge­ stellten Schließstellung Abstand vom Klemmstück 23, so daß es zum Öffnen der Axialbohrung 16 von seinem Ventil­ sitz 61 abheben kann. Das Klemmstück 23 ist von minde­ stens einer Axialbohrung 26 durchsetzt, die den Druck­ raum 21 mit einem Druckraum 27 verbindet, der zwischen der Membran 19 und der benachbarten Stirnseite des Klemmstückes 23 vorhanden ist.

Der Anschluß 3 für den Hauptverbraucher 4 ist mit einem Ringraum 28 verbunden, der in der Wandung der Ventilboh­ rung 9 vorgesehen ist. Auch der Anschluß 5 für den Ne­ benverbraucher 6 ist mit einem Ringraum 29 in der Wan­ dung der Ventilbohrung 9 verbunden. Im Bereich zwischen den beiden Ringräumen 28 und 29 ist in der Wandung der Ventilbohrung 9 ein dritter Ringraum 30 vorgesehen.

Der dem Anschluß 5 zugeordnete Ringraum 29 ist über eine im Ventilgehäuse 1 verlaufende Leitung 31 mit dem die Druckfeder 13 enthaltenden Druckraum 21 leitungsverbun­ den. Außerdem ist im Ventilgehäuse 1 eine Leitung 32 vorgesehen, deren eines Ende 34 im Bereich zwischen den beiden Anschlüssen 3 und 5 in die Ventilbohrung 9 mün­ det. Das andere Ende der Leitung 32 mündet in einen Druckraum 33, der zwischen dem Verschlußstopfen 11 und dem benachbarten Ende des Hauptkolbens 10 vorgesehen ist.

Der Hauptkolben 10 weist an seinem dem Druckraum 33 zu­ gewandten Ende eine weitere axiale Vertiefung 35 auf, in der ein Hilfskolben 36 verschiebbar gelagert ist. Er steht unter dem im Druckraum 33 stehenden Mediumsdruck und wird innerhalb der Vertiefung 35 durch eine Druckfe­ der 37 belastet, die sich am Boden 38 der Vertiefung 35 abstützt. Der Hilfskolben 36 weist eine Ringnut 39 auf, in die eine den Hilfskolben diametral durchsetzende Querbohrung 40 mündet. Sie steht über eine Axialbohrung 41 des Hilfskolbens 36 mit einem Raum 42 in Verbindung, in dem die Druckfeder 37 untergebracht ist. In diesen Raum 42 mündet außerdem eine den Hauptkolben 10 diame­ tral durchsetzende Querbohrung 43.

In der Wandung der Vertiefung 35 des Hauptkolbens 10 be­ findet sich ein Ringraum 44, in den eine weitere Diame­ tralbohrung 45 des Hauptkolbens 10 mündet.

Der Pumpe 7 ist ein Druckbegrenzungsventil 46 nachge­ schaltet, das den Druck in der Pumpenanschlußleitung 47 auf einen bestimmten Wert begrenzt. Dieses Druckbegren­ zungsventil 46 kann auch in einer Leitung 48 zwischen dem Hauptverbraucheranschluß 3 und dem Hauptverbraucher 4 liegen, wie in der Zeichnung dargestellt ist.

In der Zuleitung 49 vom Anschluß 5 zum Nebenverbraucher 6 befindet sich ein Schaltventil 50, mit dem der Neben­ verbraucher eingeschaltet werden kann.

Im Ausgangszustand, wenn die Pumpe 7 nicht eingeschaltet ist, liegt der Hauptkolben 10 unter der Kraft der Druck­ feder 13 mit seiner Stirnseite am Verschlußstopfen 11 an. Der im Hauptkolben 10 untergebrachte Hilfskolben 36 liegt unter der Kraft der Druckfeder 37 ebenfalls am Verschlußstopfen 11 an. Sobald die Pumpe 7 eingeschaltet wird, fördert sie das Hydraulikmedium aus dem Tank 8 über die Pumpenanschlußleitung 47 in die Ringnut 14 des Hauptkolbens 10 und über die Leitung 32 in den Druckraum 33, so daß der Hauptkolben 10 gegen die Kraft der Druck­ feder 13 verschoben wird. Das Hydraulikmedium strömt in dieser Lage aus der Ringnut 14 des Hauptkolbens 10 in den Ringraum 28 des Ventilgehäuses 1 und von dort über den Hauptverbraucheranschluß 3 in die Leitung 48 zum Hauptverbraucher 4. Außerdem strömt das Hydraulikmedium über die Querbohrung 15 im Hauptkolben 10 in dessen Axialbohrung 16.

Die Ringnut 14 des Hauptkolbens 10 weist auf ihrer dem Hilfskolben 36 zugewandten Seite Drosselblenden 51 auf. Sie sind so ausgebildet, daß sie in der in der Zeichnung dargestellten Lage des Hauptkolbens 10 eine Verbindung zwischen der Ringnut 14 des Hauptkolbens 10 und dem Ringraum 30 des Ventilgehäuses 1 herstellen. Die Dros­ selblenden 51 haben nur einen sehr geringen Drosselquer­ schnitt, so daß nur eine geringe Menge des Hydraulikme­ diums über die Drosselstelle 52 in den Ringraum 30 strömt. Dieser Ringraum 30 ist über die Querbohrung 43 mit dem Raum 42 verbunden, in den die Axialbohrung 41 des Hilfskolbens 36 mündet. Dadurch kann das Hydraulik­ medium aus dem Ringraum 30 über die Axialbohrung 41 in die Querbohrung 40 des Hilfskolbens 36 und von dort in die Ringnut 39 des Hilfskolbens strömen. Die Ringnut 39 steht in Strömungsverbindung mit dem Ringraum 44 des Hauptkolbens 10. Vom Ringraum 44 aus kann das Hydraulik­ medium über die Diametralbohrung 45 des Hauptkolbens 10 in den Ringraum 29 des Ventilgehäuses 1 und von dort über den Nebenverbraucheranschluß 5 in die Leitung 49 strömen. Das Schaltventil 50 ist, solange der Nebenver­ braucher 6 nicht eingeschaltet ist, so geschaltet, daß das Hydraulikmedium zum Tank 8′ zurückströmt. Da der Ne­ benverbraucher 6 in der in der Zeichnung dargestellten Lage nicht eingeschaltet ist, strömt somit das Hydrau­ likmedium drucklos über die Zuleitung 49.

Aus der Ringnut 39 des Hilfskolbens 36 gelangt das Hy­ draulikmedium außerdem auch in die Leitung 31, welche den Ringraum 29 des Ventilgehäuses 1 mit dem Druckraum 21 verbindet. Solange der Hauptverbraucher 4 und der Ne­ benverbraucher 6 nicht betrieben werden, strömt das Hy­ draulikmedium durch die verschiedenen Leitungen druck­ los. Das über die Leitung 48 zum Hauptverbraucher 4 strömende Druckmedium strömt ebenfalls drucklos in den Tank 8′′ zurück.

Das im Druckraum 21 befindliche Hydraulikmedium strömt durch die Axialbohrung 26 des Klemmstückes 23 gegen die Membran 19, an der das Ventilteil 17 anliegt. Die mit dem Ventilteil 17 in Berührung stehende Membranfläche ist wesentlich größer als die vom Hydraulikmedium in der Axialbohrung 16 des Hauptkolbens 10 beaufschlagte Fläche des Ventilteils 17, so daß es in seiner in der Zeichnung dargestellten Schließstellung sicher gehalten wird. Das Hydraulikmedium strömt außerdem aus dem Ringraum 28 des Ventilgehäuses 1 in eine Diametralbohrung 53 des Haupt­ kolbens 10, die in halber Länge einen mit der Axialboh­ rung 16 verbundenen Aufnahmeraum 54 für das Ventilteil 17 aufweist. Über diese Strömungsverbindung kann somit das Hydraulikmedium auch in diesen Aufnahmeraum 54 strö­ men.

Mit der einzigen Pumpe 7 werden sowohl der Hauptverbrau­ cher 4 als auch der Nebenverbraucher 6 mit dem erforder­ lichen Hydraulikmedium versorgt. Der Hauptstrom des Hy­ draulikmediums fließt zum Hauptverbraucher 4 über die Pumpenanschlußleitung 47, die Ringnut 14, den Ringraum 28 und die Leitung 48. Von diesem Hauptstrom wird ein zum Nebenverbraucher 6 führender Nebenstrom abgezweigt. Das Hydraulikmedium strömt hierzu aus der Ringnut 14 des Hauptkolbens 10 über die Drosselstellen 52 in den Ring­ raum 30, die Querbohrung 43, die Axialbohrung 41 des Hilfskolbens 36, die Ringnut 39 des Hilfskolbens 36, den Ringraum 44 des Hauptkolbens 10, dessen Querbohrung 45, den Ringraum 29 des Ventilgehäuses 1 und den Nebenver­ braucheranschluß 5 in die Leitung 49. Da das Hydraulik­ medium lediglich über die Drosselstellen 52 aus der Ringnut 14 des Hauptkolbens 10 in Richtung zum Nebenver­ braucher 6 strömen kann, strömt nur eine sehr geringe Ölmenge zum Nebenverbraucher. Ist der Nebenverbraucher 6 nicht eingeschaltet, dann fließt zu ihm lediglich eine Ölmenge von beispielsweise nur 100 cm³/min, während zum Hauptverbraucher 4 beispielsweise eine Ölmenge von 8000 cm³/min strömt. Dem Hauptverbraucher 4 steht darum eine ausreichend große Ölmenge zur Verfügung, so daß er zuverlässig betrieben werden kann.

Da sowohl der Hauptkolben 10 als auch der Hilfskolben 36 jeweils eine dem Druckraum 33 zugewandte Stirnseite auf­ weisen, werden beide Kolben an dieser Stirnseite mit dem gleichen Druck beaufschlagt. Durch diesen Druck des Hy­ draulikmediums im Druckraum 33 wird der Hauptkolben 10 gegen die Kraft der Druckfeder 13 und der Hilfskolben 36 gegen die Kraft der Druckfeder 37 beaufschlagt. Der Hilfskolben 36 wird auf der einen Seite durch das im Druckraum 33 befindliche Druckmedium beaufschlagt, wäh­ rend auf seiner anderen Stirnseite das im Raum 42 be­ findliche Hydraulikmedium sowie die Druckfeder 37 auf den Hilfskolben 36 einwirken. Die auf beide Seiten des Hilfskolbens 36 wirkenden Drücke sind unterschiedlich, so daß sich der Hilfskolben 36 in eine entsprechende Gleichgewichtslage relativ zum Hauptkolben 10 so ver­ schiebt, daß er aufgrund der auf seine beiden Stirnsei­ ten wirkenden unterschiedlichen Drücke in einer Gleich­ gewichtslage gehalten wird. Diese Gleichgewichtslage ist so vorgesehen, daß die Ringnut 39 des Hilfskolbens 36 ständig in Verbindung mit dem Ringraum 29 des Ventilge­ häuses 1 ist.

Solange der Hauptverbraucher 4, beispielsweise eine Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeuges, nicht betätigt wird, fließt das Hydraulikmedium drucklos zum Tank 8′′.

Um den Nebenverbraucher 6 zuzuschalten, wird das Schalt­ ventil 50 manuell oder durch einen entsprechenden Im­ puls, beispielsweise elektrisch, eingeschaltet. Dann strömt das Hydraulikmedium über den Nebenverbraucheran­ schluß 5 zum Nebenverbraucher 6. Es baut sich hierbei ein Druck im Hydraulikmedium auf. Das im Nebenverbrau­ cheranschluß 5, im Ringraum 29, in der Diametralbohrung 45 und in der Leitung 31 befindliche Hydraulikmedium wird somit unter Druck gesetzt. Dadurch wird auch im Druckraum 21 der entsprechende Druck aufgebaut, so daß dieser erhöhte Druck auch auf den Hauptkolben 10 wirkt. Dies hat zur Folge, daß auf die in der Zeichnung rechte Stirnseite des Hauptkolbens 10 außer der Kraft der Druckfeder 13 auch die erhöhte Hydraulikkraft wirkt. Der Hauptkolben 10 wird dadurch unter dieser erhöhten Kraft­ einwirkung in der Zeichnung nach links verschoben. Der Durchflußquerschnitt für das Hydraulikmedium aus der Ringnut 14 des Hauptkolbens 10 in den Ringraum 28 wird dadurch verringert. Die Pumpe 7 muß dann mit einem höhe­ ren Druck arbeiten, der sich so hoch einstellt wie der Druck, mit dem der Nebenverbraucher 6 seinerseits arbei­ tet. Die Drosselstellen 52 werden größer, so daß eine entsprechend größere Hydraulikmenge über den beschriebe­ nen Nebenstromweg zum Nebenverbraucher 6 strömen kann. Der erhöhte Druck des Hydraulikmediums wirkt dann auch über die Leitung 32 auf die linke Stirnseite des Haupt­ kolbens 10, der dem auf die rechte Hauptkolbenstirnseite wirkenden Druck - Federkraft und Hydraulikkraft - entge­ genwirkt. Aufgrund dieser einander entgegengerichtet wirkenden Drücke auf die beiden Stirnseiten bleibt der Hauptkolben 10 in seiner neuen Lage.

Wenn der Hauptkolben 10 in der beschriebenen Weise nach Zuschalten des Nebenverbrauchers 6 verschoben wird, wird gleichzeitig der Querschnitt der Drosselstellen 52 ver­ größert, so daß eine größere Ölmenge zum Hilfskolben 36 strömen kann. Dadurch steigt auch der Druck im Raum 42, wodurch der Hilfskolben 36 in der Zeichnung nach links verschoben wird. Dadurch wird der Öffnungsquerschnitt in den Ringraum 44 des Hauptkolbens 10 vergrößert, so daß eine entsprechend größere Menge an Hydraulikmedium über die Querbohrung 45, den Nebenverbraucheranschluß 5 und die Leitung 49 zum Nebenverbraucher 6 strömen kann. Der Hilfskolben 36 wird auf diese Weise automatisch so ein­ gestellt, daß am Nebenverbraucher 6 der erforderliche Druck ansteht.

Wird nun zusätzlich der Hauptverbraucher 4 eingeschal­ tet, dann steigt der Druck des Hydraulikmediums in der Zuleitung 48 zum Hauptverbraucher 4 an. Über die Ringnut 14 und die Leitung 32 wirkt sich dieser zunehmende Druck im Hydraulikmedium auf die linke Stirnseite des Haupt­ kolbens 10 aus. Er wird dadurch gegen die Kraft der Druckfeder 13 und den im Druckraum 21 herrschenden Druck des Hydraulikmediums verschoben, wenn die Druckerhöhung in der Zuleitung 48 zum Hauptverbraucher 4 größer wird als der im Druckraum 41 auf den Hauptkolben 10 wirkende Gesamtdruck. Infolge dieses Verschiebens des Hauptkol­ bens 10 wird der Durchströmquerschnitt für das Hydrau­ likmedium von der Ringnut 14 in den Ringraum 28 und in die Leitung 48 vergrößert, so daß die zum Betätigen des Hauptverbrauchers 4 erforderliche Ölmenge zuverlässig strömen kann.

Um nun zu verhindern, daß der Druck im Nebenstrom zum Nebenverbraucher 6 bei Betätigung des Hauptverbrauchers 4 verringert wird, sind die Drosselblenden 51 des Haupt­ kolbens 10 so ausgelegt, daß beim Verschieben des Haupt­ kolbens 10 der Drosselquerschnitt nur wenig verringert wird. Dadurch ist sichergestellt, daß beim Betätigen des Hauptverbrauchers 4 trotz Verschiebens des Hauptkolbens 10 dem Nebenverbraucher 6 noch ausreichend Hydraulikme­ dium zugeführt wird.

Wird der Nebenverbraucher 6 abgeschaltet, während der Hauptverbraucher 4 noch eingeschaltet ist, dann fließt das Hydraulikmedium, da nunmehr das Schaltventil 50 wie­ der umgeschaltet ist, drucklos in den Tank 8′. Über den Ringraum 29 und die Leitung 31 wird damit auch der Druckraum 21 des Ventilgehäuses 1 drucklos. Der Haupt­ kolben 10 wird infolge des im Druckraum 33 herrschenden Druckes dann gegen die Kraft der Druckfeder 13 in die in Fig. 1 dargestellte Ausgangslage zurückgeschoben. Da­ durch wird der Durchflußquerschnitt der Drosselstellen 52 wieder auf den geringsten Wert zurückgestellt, wo­ durch auch ein Druckabfall im Ringraum 30 des Ventilge­ häuses 1 sowie im Raum 42 des Hauptkolbens 10 auftritt. Dadurch nimmt die Druckdifferenz zwischen dem Druckraum 33 und dem Raum 42 wieder zu, wodurch der Hilfskolben 36 gegen die Kraft der Druckfeder 37 in die Ausgangslage zurückgeschoben wird. Dadurch wird der Durchflußquer­ schnitt von der Ringnut 39 des Hilfskolbens 36 zum Ring­ raum 44 des Hauptkolbens 10 wieder verkleinert, so daß bei abgeschaltetem Nebenverbraucher 6 nur noch die zuvor beschriebene sehr geringe Menge an Hydraulikmedium über die Leitung 49 zum Tank 8′ strömt.

Die Sicherheitseinrichtung 18, die im Hauptkolben 10 un­ tergebracht ist, gewährleistet, daß der Hauptverbraucher 4 auch dann betätigt werden kann, wenn der Hauptkolben 10 in einer solchen Lage hängenbleiben sollte, daß in der Zuleitung 48 zum Hauptverbraucher 4 ein ausreichen­ der Druck nicht mehr aufgebaut werden kann. Normalerwei­ se wird das Ventilteil 17 in der beschriebenen Weise in seiner in der Zeichnung dargestellten Schließstellung gehalten. Infolge der wesentlich größeren Membranfläche, an der das Ventilteil 17 anliegt, bleibt es auch dann in seiner Schließlage, wenn im Druckraum 21 nur ein ver­ hältnismäßig geringer Druck herrscht. Sollte der Haupt­ kolben 10, beispielsweise infolge von Verschmutzungen im Hydraulikmedium, in der Ventilbohrung 9 hängenbleiben und sich in der Zuleitung 48 zum Hauptverbraucher 4 kein ausreichender Druck aufbauen können, dann ist auch der Druck im Druckraum 21 entsprechend gering bzw. es ist kein Druck im Druckraum 21 vorhanden. Dann wirkt auch kein entsprechender Druck auf die Membran 19, so daß das Ventilteil 17 infolge des in der Axialbohrung 16 herr­ schenden Druckes von seinem Ventilsitz abhebt. Dadurch kann das unter Druck stehende Hydraulikmedium vom Pum­ penanschluß 2 über die Leitung 47, die Ringnut 14 des Hauptkolbens 10, die Querbohrung 15 und ,die Axialbohrung 16 zur Diametralbohrung 53 des Hauptkolbens 10 strömen. Von dort aus kann das Hydraulikmedium über den Ringraum 28 des Ventilgehäuses 1 in die Leitung 48 zum Hauptver­ braucher 4 strömen. Durch die Sicherheitseinrichtung 18 wird somit ein Nebenstromweg geöffnet, durch den das un­ ter ausreichendem Druck stehende Hydraulikmedium zum Hauptverbraucher 4 strömen kann, falls der Hauptkolben 10 hängenbleiben und der Durchflußquerschnitt von der Ringnut 14 des Hauptkolbens 10 in den Ringraum 28 des Ventilgehäuses 1 zu klein sein sollte.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist im wesentlichen gleich ausgebildet wie das vorige Ausführungsbeispiel. Darum werden für gleiche Teile die gleichen Bezugszei­ chen verwendet. Außerdem wird nur noch die unterschied­ liche Ausbildung erläutert.

Das Klemmstück 23a hat einen Aufnahmeraum 55, der durch die Axialbohrung 26a mit dem Druckraum 27a verbunden ist. In den Aufnahmeraum 55 münden zwei Bohrungen 56 und 57, von denen die Bohrung 56 den Aufnahmeraum 55 mit dem Druckraum 21 verbindet. Die Bohrung 57 fluchtet mit ei­ ner Bohrung 58 im Hauptkolben 10, die in eine Ringnut 59 des Hauptkolbens 10 mündet. Im Aufnahmeraum 55 ist eine Ventilkugel 60 untergebracht, die in noch zu beschrei­ bender Weise je nach den Druckverhältnissen eine der in den Aufnahmeraum 55 mündenden Bohrungen 26a, 56, 57 ver­ schließt. Das Klemmstück 23a mit der Ventilkugel 60 bil­ det ein Wechselventil, das sicherstellt, daß das Ven­ tilteil 17 bei ordnungsgemäßem Betrieb der Steuerung in seiner in der Zeichnung dargestellten Schließlage bleibt.

Im Ausgangszustand (Fig. 2) strömt das im Druckraum 21 befindliche Hydraulikmedium durch die Bohrung 56 in den Aufnahmeraum 55 und von dort durch die Axialbohrung 26a des Klemmstückes 23a gegen die Membran 19, an der das Ventilteil 17 anliegt. Die mit dem Ventilteil 17 in Be­ rührung stehende Membranfläche ist wesentlich größer als die vom Hydraulikmedium in der Axialbohrung 16 des Hauptkolbens 10 beaufschlagte Fläche des Ventilteils 17, so daß es in seiner in der Zeichnung dargestellten Schließstellung sicher gehalten wird. Das Hydraulikme­ dium strömt außerdem aus dem Ringraum 28 des Ventilge­ häuses 1 in die Diametralbohrung 53 des Hauptkolbens 10, die in halber Länge den mit der Axialbohrung 16 verbun­ denen Aufnahmeraum 54 für das Ventilteil 17 aufweist. Über diese Strömungsverbindung kann somit das Hydraulik­ medium auch in diesen Aufnahmeraum 54 strömen. Die Dia­ metralbohrung 53 mündet in die Ringnut 59 des Hauptkol­ bens 10, die in der in Fig. 2 dargestellten Lage des Hauptkolbens 10 mit dessen Ringnut 14 in Strömungsver­ bindung steht.

Ist der Nebenverbraucher 6 eingeschaltet, gelangt das Hydraulikmedium über die Leitung 31 in den Druckraum 21 und von dort über die Bohrung 56 in den Aufnahmeraum 55 des Klemmstückes 23a. Da in der Leitungsverbindung zum Hauptverbraucher 4 kein Druck aufgebaut ist, wird die Ventilkugel 60 im Aufnahmeraum 55 gegen die Mündung der Bohrung 57 gedrückt, die dadurch geschlossen wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der hohe Druck im Aufnahmeraum 55 erhalten bleibt und über die Axialboh­ rung 26a auf das Ventilteil 17 wirkt. Es wird dadurch si­ cher in seiner Schließlage gehalten, in der es die Axialbohrung 16 des Hauptkolbens 10 schließt.

Wird nun zusätzlich der Hauptverbraucher 4 eingeschal­ tet, dann steigt der Druck des Hydraulikmediums in der Zuleitung 48 zum Hauptverbraucher 4 an. Über die Ringnut 14 und die Leitung 32 wirkt sich dieser zunehmende Druck im Hydraulikmedium auf die linke Stirnseite des Haupt­ kolbens 10 aus. Er wird dadurch gegen die Kraft der Druckfeder 13 und den im Druckraum 21 herrschenden Druck des Hydraulikmediums verschoben, wenn die Druckerhöhung in der Zuleitung 48 zum Hauptverbraucher 4 größer wird als der im Druckraum 41 auf den Hauptkolben 10 wirkende Gesamtdruck. Infolge dieses Verschiebens des Hauptkol­ bens 10 wird der Durchströmquerschnitt für das Hydrau­ likmedium von der Ringnut 14 in den Ringraum 28 und in die Leitung 48 vergrößert, so daß die zum Betätigen des Hauptverbrauchers 4 erforderliche Ölmenge zuverlässig strömen kann.

Der erhöhte Druck des Hydraulikmediums wirkt über die Querbohrung 15 und die Axialbohrung 16 auf das Ventil­ teil 17. Gleichzeitig aber gelangt das Hydraulikmedium über die Ringnut 59 und die Bohrung 57 in den Aufnahme­ raum 55. Die Ventilkugel 60 wird infolge des hohen Druckes des Hydraulikmediums gegen die Mündung der Bohrung 56 gedrückt und schließt sie dadurch. Im Aufnahmeraum 55 herrscht somit der hohe Druck, der über die Axialbohrung 26a auf das Ventilteil 17 wirkt. In Verbindung mit der großen Membranfläche, die am Ventilteil 17 anliegt, wird das Ventilteil zuverlässig in seiner Schließlage gehal­ ten.

Wird der Nebenverbraucher 6 abgeschaltet, während der Hauptverbraucher 4 noch eingeschaltet ist, dann fließt das Hydraulikmedium, da nunmehr das Schaltventil 50 wie­ der umgeschaltet ist, in der beschriebenen Weise druck­ los in den Tank 8′. Über den Ringraum 29 und die Leitung 31 wird damit auch der Druckraum 21 des Ventilgehäuses 1 drucklos. Der Hauptkolben 10 wird infolge des im Druck­ raum 33 herrschenden Druckes dann gegen die Kraft der Druckfeder 13 in die in Fig. 2 dargestellte Ausgangslage zurückgeschoben. Dadurch wird der Durchflußquerschnitt der Drosselstellen 52 wieder auf den geringsten Wert zu­ rückgestellt, wodurch auch ein Druckabfall im Ringraum 30 des Ventilgehäuses 1 sowie im Raum 42 des Hauptkol­ bens 10 auftritt. Dadurch nimmt die Druckdifferenz zwi­ schen dem Druckraum 33 und dem Raum 42 wieder zu, wo­ durch der Hilfskolben 36 gegen die Kraft der Druckfeder 37 in die Ausgangslage zurückgeschoben wird. Dadurch wird der Durchflußquerschnitt von der Ringnut 39 des Hilfskolbens 36 zum Ringraum 44 des Hauptkolbens 10 wie­ der verkleinert, so daß bei abgeschaltetem Nebenverbrau­ cher 6 nur noch die zuvor beschriebene sehr geringe Men­ ge an Hydraulikmedium über die Leitung 49 zum Tank 8′ strömt.

Über die Ringnut 59 und die Bohrung 57 wirkt weiterhin der von der Zuleitung zum Hauptverbraucher 4 anstehende hohe Druck auf das Ventilteil 17, das dadurch in der be­ schriebenen Weise in seiner Schließstellung gehalten wird.

Auch bei dieser Ausführungsform gewährleistet die Sicherheitseinrichtung 18, die im Hauptkolben 10 untergebracht ist, daß der Hauptverbraucher 4 auch dann betätigt werden kann, wenn der Hauptkolben 10 in einer solchen Lage hängenbleiben sollte, daß in der Zuleitung 48 zum Hauptverbraucher 4 ein ausreichender Druck nicht mehr aufgebaut werden kann. Normalerweise wird das Ven­ tilteil 17 in der beschriebenen Weise in seiner in Fig. 2 dargestellten Schließstellung gehalten.

Sollte der Hauptkolben 10, beispielsweise infolge von Verschmutzungen im Hydraulikmedium, in der Ventilbohrung 9 hängenbleiben und sich in der Zuleitung 48 zum Haupt­ verbraucher 4 kein ausreichender Druck aufbauen können, dann ist auch der Druck im Aufnahmeraum 55 entsprechend gering bzw. es ist kein Druck im Aufnahmeraum 55 vorhan­ den. Dann wirkt auch kein entsprechender Druck auf die Membran 19, so daß das Ventilteil 17 infolge des in der Axialbohrung 16 herrschenden Druckes von seinem Ventil­ sitz 61 abhebt. Dadurch kann das unter Druck stehende Hy­ draulikmedium vom Pumpenanschluß 2 über die Leitung 47, die Ringnut 14 des Hauptkolbens 10, die Querbohrung 15 und die Axialbohrung 16 zur Diametralbohrung 53 des Hauptkolbens 10 strömen. Von dort aus kann das Hydrau­ likmedium über den Ringraum 28 des Ventilgehäuses 1 in die Leitung 48 zum Hauptverbraucher 4 strömen. Durch die Sicherheitseinrichtung 18 wird somit ein Nebenstromweg geöffnet, durch den das unter ausreichendem Druck ste­ hende Hydraulikmedium zum Hauptverbraucher 4 strömen kann, falls der Hauptkolben 10 hängenbleiben und der Durchflußquerschnitt von der Ringnut 14 des Hauptkolbens 10 in den Ringraum 28 des Ventilgehäuses 1 zu klein sein sollte.

Die beschriebenen Ventilstromsteuerungen sind äußerst kompakt und konstruktiv einfach ausgebildet. Da der Hilfskolben 36, mit dem der Zustrom des Hydraulikmediums zum Nebenverbraucher 6 gesteuert wird, innerhalb des Hauptkolbens 10 untergebracht ist, wird für ihn kein zu­ sätzlicher Einbauraum benötigt. Auch die Sicherheitsein­ richtung 18 ist innerhalb des Hauptkolbens 10 vorgese­ hen, so daß auch für sie zusätzlicher Einbauraum nicht erforderlich ist. Für den Hauptverbraucher 4 und den Ne­ benverbraucher 6 wird nur eine einzige Pumpe 7 benötigt, wodurch sich der bauliche Aufwand bei Einsatz dieser Vo­ lumenstromsteuerung erheblich vereinfacht und verbil­ ligt. Die Zuführung des Hydraulikmediums zum Nebenver­ braucher 6 erfolgt unabhängig vom Betriebsdruck im Hauptverbraucher 4, so daß dem Nebenverbraucher 6 die erforderliche Hydraulikmenge jederzeit zur Verfügung ge­ stellt werden kann. Den Drosselstellen 52 des Hauptkol­ bens 10 ist der Hilfskolben 36 nachgeschaltet, der auf der einen Seite (Druckraum 33) in der beschriebenen Wei­ se durch den Betriebsdruck und auf der anderen Seite (Raum 42) durch den infolge der Drosselstellen 52 gemin­ derten Druck beaufschlagt ist. Durch die Druckfeder 37 des Hilfskolbens 36 wird ein Gleichgewichtszustand des Hilfskolbens 36 automatisch so eingestellt, daß zum Ne­ benverbraucher 6 angenähert eine gleiche Hydraulikmenge strömt. Bei eingeschaltetem Nebenverbraucher 6 ist damit eine Abhängigkeit der Menge des Arbeitsstromes vom Be­ triebsdruck des Hauptverbrauchers 4 nicht gegeben. Unab­ hängig vom Betriebsdruck bei eingeschaltetem Nebenver­ braucher 6 kann somit stets die gleiche Ölmenge zu ihm fließen. Dies hat wiederum zur Folge, daß auch zum Hauptverbraucher 4 unabhängig vom Betriebsdruck stets die gleiche Hydraulikmenge strömt. Dadurch ist eine op­ timale Versorgung des Hauptverbrauchers 4 gewährleistet.

Durch die Sicherheitseinrichtung 18 ist gewährleistet, daß der Hauptverbraucher 4 in jeder Situation mit Hy­ draulikmedium versorgt werden kann. Zur Versorgung des Nebenverbrauchers 6 ist nur eine geringe Hydraulikmenge im Vergleich zu der Hydraulikmenge erforderlich, die dem Hauptverbraucher 4 zugeführt wird. Ist der Nebenverbrau­ cher 6 nicht eingeschaltet, dann wird das Hydraulikme­ dium im Nebenstrom in einer Menge von beispielsweise nur 100 cm³/min zugeführt, während demgegenüber dem Haupt­ verbraucher 4 eine Ölmenge von beispielsweise 8000 cm³/min zugeführt wird. Ist der Nebenverbraucher 6 eingeschaltet, dann erhält er eine Ölmenge von bei­ spielsweise 1000 cm³/min, so daß dem Hauptverbraucher 4 immer noch eine Ölmenge von beispielsweise 7000 cm³/min zur Verfügung steht. Der Druck des Hydraulikmediums im Nebenstrom wird in der beschriebenen Weise mit Hilfe des Hauptkolbens 10 vorgespannt. Die Volumenstromeinrichtung kann noch weitere Nebenverbraucher aufweisen, für die dann jeweils ein weiterer Hilfskolben vorgesehen ist. Auch in diesem Falle ist für den Hauptverbraucher 4 und die verschiedenen Nebenverbraucher 6 nur eine Pumpe 7 erforderlich.

Bei einer anderen (nicht dargestellten) Ausführungsform kann der Hilfskolben 36 auch in einer gesonderten Ven­ tilbohrung oder in einem gesonderten Ventilgehäuse un­ tergebracht sein. In diesem Falle ist der Druckraum 33 vor dem Hauptkolben 10 mit einem entsprechenden Druck­ raum vor dem Hilfskolben leitungsverbunden. Ferner ist dann der auf der gegenüberliegenden Seite des Hilfskol­ bens befindliche Raum, in dem die den Hilfskolben bela­ stende Druckfeder 37 untergebracht ist, mit dem Ringraum 30 des Ventilgehäuses 1 leitungsverbunden. Außerdem be­ steht dann eine Leitungsverbindung zwischen einer zum Nebenverbraucher führenden Zuleitung vom Hilfskolben zum Druckraum 21 des Ventilgehäuses. Auch bei einer solchen Ausführungsform wird mit Hilfe des Hauptkolbens, der ebenfalls als Druckdifferenzschieber ausgebildet ist, der Hauptstrom in Abhängigkeit vom benötigten Druck im Nebenstrom vorgespannt. Dadurch kann im Nebenstrom zum Nebenverbraucher ein Druckaufbau erreicht werden. Der Hauptkolben besitzt für die Vorspannung des Nebenstroms die Drosselnut für den Hilfskolben. Der Drosselquer­ schnitt kann ebenfalls abhängig von der Stellung des Hauptkolbens entsprechend den erforderlichen Anforderun­ gen geändert werden. Das Hydraulikmedium im Nebenstrom fließt auch bei dieser Ausführungsform so lange zum Tank, bis im Nebenstrom das Schaltventil den Nebenver­ braucher zuschaltet und gleichzeitig die Verbindung zum Tank trennt. In diesem Moment wird der Druckraum 21 hin­ ter dem Hauptkolben 10 in der Weise, wie es anhand der Zeichnung erläutert worden ist, mit Druck beaufschlagt, wodurch der Hauptkolben so verschoben wird, daß der Hauptstrom verringert wird. Dabei wird wiederum die Drosselstelle 52 vergrößert, wodurch sich das Druckge­ fälle auf beiden Seiten des Hilfskolbens vermindert, wo­ durch er, wie anhand des dargestellten Ausführungsbei­ spieles im einzelnen erläutert, so verschoben wird, daß ein größerer Volumenstrom zum Nebenverbraucher strömen kann. Steigt in dieser Schaltstellung der Druck im Hauptstrom zum Hauptverbraucher 4 über den Druck im Ne­ benstrom, wird wiederum in der beschriebenen Weise die Sperrstellung des Hauptkolbens 10 um das Druckverhältnis geöffnet.

Diese nicht dargestellte Variante hat vorteilhaft eben­ falls die Sicherheitseinrichtung 18, durch die sicherge­ stellt ist, daß der Hauptverbraucher bei abgeschaltetem Nebenverbraucher auf jeden Fall zuverlässig betätigt werden kann.

Claims (17)

1. Volumenstromsteuerung für Kraftfahrzeughydraulik, insbesondere für Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeu­ gen, mit einer Pumpe, die einen Hauptverbraucher und mindestens einen Nebenverbraucher mit Hydraulikme­ dium versorgt, das über einen Hauptstrom zum Haupt­ verbraucher und zum Nebenverbraucher über einen Ne­ benstrom strömt, der durch mindestens eine Drossel­ stelle in einem Ventil zum Nebenverbraucher strömt und durch einen Hauptkolben unter Druck gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkolben (10) die Drosselstelle (52) aufweist, der mindestens ein Hilfskolben (36) nachgeschaltet ist, dessen eine Stirnseite durch das unter Betriebsdruck und dessen andere Stirnseite durch wenigstens eine Druckfeder (37) und durch das infolge der Drosselstelle (52) unter gemindertem Druck stehende Hydraulikmedium derart beaufschlagt ist, daß der Hilfskolben (36) in eine solche Lage einstellbar ist, daß zum einge­ schalteten Nebenverbraucher (6) eine zumindest annä­ hernd gleiche Menge an Hydraulikmedium unabhängig vom Betriebsdruck strömt.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Stirnseite des Hilfskolbens (36) und die eine Stirnseite des Haupt­ kolbens (10) unter dem gleichen Betriebsdruck ste­ hen.

3. Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Stirnseite des Hilfskolbens (36) einen Raum (42) begrenzt, der mit einem die Druckfeder (13) des Hauptkolbens (10) enthaltenden Druckraum (21) leitungsverbunden ist.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (36) im Hauptkolben (10) verschiebbar gelagert ist.

5. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (36) in einer stirnseitigen Vertiefung (35) des Hauptkolbens (10) untergebracht ist.

6. Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Druckfeder (37) des Hilfskolbens (36) am Boden der Vertiefung (35) des Hauptkolbens (10) abstützt und im Druckraum (42) angeordnet ist.

7. Steuerung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Hilfskolben (36) eine vom Druckraum (42) zu einer Ringnut (39) führende Leitung (40, 41) verläuft, und daß die Ringnut (39) des Hilfskolbens (36) mit einem Neben­ verbraucheranschluß (5) leitungsverbunden ist.

8. Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (39) des Hilfskolbens (36) über wenigstens eine Leitung (31) mit dem die Druckfeder (13) des Hauptkolbens (10) enthaltenden Druckraum (21) verbunden ist.

9. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Sicher­ heitseinrichtung (18) vorgesehen ist, die bei klem­ mendem Hauptkolben (10) eine Nebenleitung (16, 53) von der Pumpe (7) zum Hauptverbraucher (4) öffnet.

10. Steuerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitseinrich­ tung (18) im Hauptkolben (10) untergebracht ist.

11. Steuerung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ringnut (14) des Hauptkolbens (10) durch die Nebenleitung (16, 53) mit der Zuleitung (48) zum Hauptverbraucher (4) leitungsverbunden ist.

12. Steuerung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenleitungen (16, 53) den Hauptkolben (10) durchsetzende Bohrungen sind.

13. Steuerung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenleitung (16, 53) durch ein Ventilteil (17), vorzugsweise eine Ventilkugel, verschließbar ist.

14. Steuerung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilteil (17) an einer Membran (19) anliegt, deren vom Ventilteil (17) abgewandte Seite unter einem durch ein Wechsel­ ventil (60) gesteuerten Druck steht.

15. Steuerung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Hydraulikmedium in der Nebenleitung (16) beaufschlagte Fläche des Ventilteils (17) kleiner ist als die gegenüberlie­ gende Membranfläche, an der das Ventilteil (17) an­ liegt.

16. Steuerung nach einem der Ansprüche i bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikmedium im Nebenstrom bei abgeschaltetem Nebenverbraucher (6) in den Tank (8, 8′) zurückfließt.

17. Steuerung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (14) des Hauptkolbens (10) die Drosselstelle (52) aufweist.