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Hydraulische kraftlenkung für kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft
ganz allgemein eine hydraulische kraftalenkung für Kraftfahrzeuge, insbesondere
jedoch eine Lenkdämpfungseinrichtung, die proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit
arbeitet.
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Beim Betrieb einer Kraftlenkung wurde festgestellt, daß es erwünscht
ist, eine Lenkdämpfung auf ein Lenkrad auszuüben, um einen zu plötzlichen Kurveneinschlag
des Fahrzeugs bei hoher Fahegeschwindigkeit zu verhindern.
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Iv;it anderen Worten ausgedrückt, ist ein schwerwiegender Nachteil
der üblichen kraftalenkungen darin zu sehen, daß ein geringer Einschlag des Lenkrades
des mit hoher Geschwindigkeit fahrenden Fahrzeugs dieses zu stark in eine kurve
zieht, so daß es umschlägt.
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Ein Hauptzweck der Erfindung besteht darin, eine verbesserte hydraulische
Kraftlenkung zu schaffen, die den oben beschriebenen Nachteil überwindet, trotzdem
jedoch die Kraftlenkungsfunktionen beibehält, wie sie für Stadtfahrten oder zum
Parken erwünscht sind.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Jchaffung einer Lenkungsdämpfeinrichtung,
die kompakt und leicht in einer hydraulischen Kraftlenkung unterbringbar ist. Ein
weiterer Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten hydraulischen
Rraftlenkung, bei der eine Lenkdämpfung fwir ein Lenkrad erreicht wird, die prortional
zur Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Andere Ziele und damit verbundene Vorteile der
Erfindung werden besser aus der nacfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den
beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt einer
hydraulischen Kraft lenkung gemäß der Erfindung; und Wig. 2 einen querschnitt nach
Linie II-II der Fig. 1.
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Es wird nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen 11 einen
Hauptkörper bezeichnet, der aus drei Teilen besteht, nämlich einem Getriebegehäuse,
einer Trennwand lib und einem Ventilgehäuse Ilc, Ein Kolben 12 mit einer darin vorgesehenen
Bohrung 16 ist gleitend in einem Zylinder 13 angeordnet, der im Getriebegehäuse
lla vorgesehen und den Zylinder 13 in zwei Druckflüssigkeitskammern 14 und 15 unterteilt.
Dieser Kolben 12 steht mit einer Betätigungsstange 17 über eine
Reihe
von Lagerkugeln 18 in Triebverbindung, die zwischen einer schraubenförmigen hTut
19 in der Innenfläche der Bohrung 16 und einer entsprechenden schraubenförmigen
But 2Q in der Umfangsfläche des linken Endes der Betätigungsstange 17 angeordnet
sind, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Lagerkugeln 18 bewegen sich in den komplementären
Husten 19 und 20.
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Der Kolben 12 ist mit einer üblichen Zahnstange 23 versehen, die mit
mehreren Zähnen 22 eines Zahnsegments 21 zusammenwirkt, um die liahrzeugrader (nicht
gezeigt) über Verbindungsvorrichtungen (ebenfalls nicht gezeigt) zu betätigen. Eine
steuerwelle 24, die im Ventilgehäuse 11c vorgesehen ist, ist mit dem rechten Ende,
wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit einem allgemein bekannten Lenkrad oder Handgriff
(nicht gezeigt) verbunden und weist eine axiale Bohtung 24a auf.
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Die Lenkwelle 24 ist koaxial zur Betätigungsstange 17 angeordnet.
Bin Torsionsstab 27 ist konzentrisch innerhalb der Bohrung 24a der Lenkwelle 24
und einer Bohrung 17a der Betatigungsstange 17 angeordnet, die eine koaxial zur
Bohrung 24a ausgerichtete Bohrung in ihrem rechten Ende aufweist.
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Die Lenkwelle 24 und die Betätigungsstange 17 sind durch den Torsionsstab
27 und stifte 25 bzw. 26 elastisch miteinander verbunden, d.h. ein vergröaerter
linker +m Abseaniet 27a des Torsionsstabes 27 ist durch den Stift 25 mit der Betätigungsstange
17 drehfest verbunden, während ein vergrößerter rechter Abschnitt 27b des Torsionsstabes
27 durch den Stift 26 drehfest mit der Lenkwelle 24 verbunden ist.
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Zwischen einem Jmfangsabschnitt 29 der Betätigungsstange 17 und einer
Innenfläche des Ventilgehäuses 11c ist eine
ringförmige Kammer 28
gebildet, die über einen im Ventilgehäuse 11c vorgesehenen Kanal 30 und eine Leitung
31 mit einer Pumpe 32 in Verbindung steht.
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Zwischen dem Umfangsabschnitt 29 der Betätigungsstange 17 und der
Innenfläche des Ventilgehäuses 11c sind Ringkammern 33, 34 und 37 gebildet. Die
Ringkammer 33 steht dber eine Durchgangsbohrung 35 mit der Druckflüssigkeitskammer
15 und die Ringkammer 34 über eine Durchgangsbohrung 36 mit der Druckflüssigkeitskammer
14 in Verbindung.
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Die Ringkammer 37 ist über eine Leitung 38 mit einer Zahnradpumpe
40 verbunden, die in Fahrzeuggetriebe 39 angeordnet ist. Die Zahnradpumpe 40 steht
mit einem Ausgangszahnrad 39a des Getriebes 39 in Eingriff und erzeugt einen Flüssigkeitsdruck
der proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Mit anderen Worten ist die Einordnung
derart, daß, je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit wird, desto größer die Förderleistung
der Pumpe 40 wird, so da9 entsprechend der Flüssigkeitsdruck ansteigt. Zwei sich
rechtwinklig zur Langsachse erstreckende Bohrungen 41, 42 sind, wie in Fig. 2 gezeigt,
in der Betatigungsstange1,7 vorgesehen, in die zwei Ventilbuchsen 47 und 67 eingepreßt
sind.
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In der Ventilbuchse 47 ist ein Kolbenschieber 48 axial gleitend gelagert,
der mit zwei in der Ventilbuchse vorgesehenen Ringnuten 45 und 46 zusammenwirkt,
die mit einem Sumpf 43 über geeignete, nicht dargestellte Leitungen verbunden sind,
wobei, wie aus Fig. 1 ersichtlich, ein Ringraum 44 zwischen dem Umfangsabschnitt
29 der Betätigungsstange 17
und der Lenkwelle 24 vorgesehen ist.
Zwei gegenüberliegende Kolben 58 und 57 sind gleitend im Kolbenschieber 48 angeordnet
und durch Federringe 56 und 55 mit Platten 54 und 53 verbunden. Diese Platten 53
und 54 sind mit der Bet-tigungsstange 17 durch Schrauben 51 bzw. 52 verbunden, um
sich mit dieser zu drEhen. Ringnuten 49 und 50, die zwischen einer Umfangsfläche
des Kolbénschiebers 48 und der Innenfläche der Ventilbuchse 47 vorgesehen sind,
sind über die Kammern 33 und 34 mit den Druckflüssigkeitskani.mern 15 und 14 verbunden
Reaktionskammern 59 und 60, die zwischen dem Kolben schieber 48 und den beiden Kolben
57 und 58 vorgesehen sind, stehen über Durchgangskanäle 61 und 62, die im Kolbenschieber
48 vorgesehen sind, mit den Ringmlten 49 und 50 in Verbindung. Bine den Kolbenschieber
48 rechtwinklig durchsetzende Bohrung 63 nimmt einen Stift 64 auf, der einteilig
mit der Lenkwelle 24 ausgebildet ist.
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Zwei gegenüberliegende freie Kolben 65 und 66 sind in einer Ventilbuchse
67 vorgesehen, wobei zwei Druckkammern 69 und 7O zwischen dem Kolben 66 und einem
Verschluß 68 der Ventilbuche 67 und zwischen dem Kolben 65 und dem rechten Ende
der Bohrung 42 gebildet sind, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.
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Diese beiden Kammern 69 und 70 stehen über eine geeignete Leitung
(nicht dargestellt) mit der Ringkammer 37 in Verbindung. Federn 71 und 72 sind in
den Kammern 69 bzw. 70 vorgesehen, um die freien Kolben 66 und 65 gegen einen ochulterabschnitt
67a der Ventilbuchse 67 zu drückend An den freien Kolben 65 und 66 greift ein Stift
73 an, der einteilig mit der Lenkwelle 24 ausgebildet ist, wie dies
in
i?ig. 2 gezeigt ist. Die zwischen den beiden Kolben 65 und 66 vorgesehene Bohrung
74 steht mit dem Ringraum 44 in Verbindung.
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Beim Erfindungsgegenstand benutzte Dichtungen und Lager, die insbesondere
in r'ig. 1 gezeigt sind, haben mit Ausnahme der Lagerkugeln 18 keine Bezugsziffern.
Die Funk onen und inordnungen derselben sind jedoch mit der Materie vertrauten fachleuten
bekannt und bedeuten kein Hindernis zu;n Verstandnis der Erfindung.
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Es soll nunmehr die Betriebsweise erläutert werden. Es sei angenommen,
daß das Fahrzeug geradeaus fährt, so daß sich das Lenkrad in seiner neutralen Stellung
befindet. Der Kolben schieber 48 verbindet alle Flüssigkeitskanäle uni damit verbundenen
Kammern untereinander, wobei von der Funpe 32 geförderte Druckilüssigkeit durch
alle Teile ström ohne praktische Arbeit zu verrichten. Unter dieser 3eding:Qg sind
die Driicke zwischen den Druckflüssigkeitskammern 14 und 15 ausgeglichen, so daß
keine Bewegung des Kolbens 12 stattfindet. Wenn das Lenkrad im Uhrzeigersinne gedreht
wird, wird von demselben ein Drehmoment auf die Lenkwelle 24 und den Torsionsstab
27 übertragen, wobei letzterer elastisch deformiert wird, so daß die dazwischen
auftretende Torsionsspannung der Drehbewegung der Betätigungastange 17, die mit
dem Kolben 12 in Triebverbindung steht, Widerstand engegengesetzt wird, während
die Längswelle 24 zusammen mit den einteilig ausgebildeten Stiften 64 und 63 im
Uhrzeigersinne gedreht drd. Eine geringe Drehung des stiftes 64 bewirkt
eine
Verschiebung des Eolbenschiebers 48 in gleicher Richtung aus der in Fig. 2 gezeigten
Stellung. Die Flüsigkeitsverbindung zwischen den Ringnuten 45 und 49 wird dann infolge
der Verschiebung des Kolbenschlobers 48 unterbrochen, wobei das Maß der Flüssikeitsverbindung
zwischen den Nuten 46 und 50 größer wird als vorher. Deingemaß wird auch der öffnungsgrad
zwischen der Ringnut 49 und der Ringkammer 28 größer als vorher, während die Ringnut
50 und die Ringkammer 28 gegeneinander verschlossen sind, so daß keine Flüssigkeitsströmung
zwischen ihnen auftritt.
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Daher wird der der Ringnut 49 von der Pumpe 32 zugeführte Flüssigkeitsdruck
weiter der ersten I)ruckflüssigkeitskaznmer 15 über die Ringnut 33 und den Kanal
35 zugeführt, während gleichzeitig Flüssigkeit aus der zweiten Druckkammer 14 über
die Leitung 36, die Ringnut 34, den Ringraum 44 und eine leitung 80 in den Sumpf
43 ausgetragen wird, um eine Druckdifferenz zwischen den ErucAflüssdigkeitskammern
14 und 15 zu erzeugen.
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Durch den in der Druckflüssigkeitskammer 15 herrschenden Flüssigkeitsdruck
gleitet der Kolben 12 nach links in Fig. 1, wobei die Bewegung durch die Zahnstange
23 auf die Zähne 22 des Zahnsegments 21 übertragen wird. Dabei wird die Betätigungsstange
17 im Uhrzeigersinne mittels der Lagerung 18, 19 und 20 zwischen dem Kolben 12 und
der Betätigungsstange 17 verdreht.
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Der gleiche Flüssigkeitsdruck wie in der Ringnut 49 wird in der Reaktionskaimner
59 infolge der Verschiebung des
holbenschiebers 48 im Uhrzeigersinne
erzeugt, während in der anderen Reaktionskammer 60 kein Flüssigkeitsdruck vorhanden
ist, so daß auf den Kolbenschieber 48 eine nach links gerichtete Reaktionskraft
einwirkt, die der Drehung des Lenkrades im Uhrzeigersinne entgegenwirkt, um ein
gutes Lenkungsgefühl fir de Fahrer aufrechtzuerhalten.
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Weiterhin wird der freie Kolben 66 nach links geschoben, um die Kraft
der Feder 71 zu überwinden, was auf die Drehung des Stiftes 73 im tjhrzeigersinne
zurückzuführen ist, während der freie olben 65 durch die Kraft der Feder 72 am Schulterabschnitt
67a der Ventilbuchse 67 anschlägt.
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Die beiden Druckkammern 69 und 70 stehen beide über einen Durchgang
80 und eine Leitung 3 mit der Zahnradpumpe 40 in Verbindung und erden mit Flüssigkeitsdruck
in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit beaufschlagt. Daher wird jetzt auf
den nach links bewegten freien Kolben 66 eine Widerstandskraft entgegen der Drehbewegung
des Lenkrades im Uhrzeigersinne infolge des Flüssigkeitsdrucks in der Kammer 69
ausgeübt, während der freie olben 65 am Schulterabschnitt 67a der Ventilbuchse 67
durch die Kraft der Eeder 72 gehalten wird.
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Wenn das Lenkrad in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, entsteht
eine lderstandskraft entgegen der Drehung im Gegenuhrzeigersinne des Lenkrades infolge
des in Abhängigikeit von der Fahrzeuggesfchwindigkeit erseugten Flüssigkeitsdruckes.
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Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der hydraulischen
Kraftlenkung
gemäß der Erfindung gezeigt und beschrieben worden ist, wird darauf hingewissen,
daß verschieaene abänderungen, ohne vom Erfindungs gedanken abzuweichen, vorgenommen
werden können.