DE2434604A1 - Lenkhilfseinrichtung - Google Patents

Description

München 15.o7.1974

UT 2408 P

CAM GEARS LIMITED

45 Wilbury Way, Hitchin,.

Hertfordshire, England,

Großbritannien

Lenkhilfseinrichtung

Die Erfindung betrifft ein druckmittelbetätigtes Steuersystem, insbesondere eine Lenkhilfseinrichtung für Fahrzeuge.

Es ist insbesondere bei Lenkhilfseinrichtungen an Fahrzeugen bekannt, daß die von der Bedienungsperson aufgewendete Kraft, bei Fahrzeugen des Fahrers oder des Lenkrades Drehkraft in proportionaler Weise durch Ableiten hydraulischer Energie von einer Druckquelle, wie einer motorbetriebenen Pumpe, und Steuern mittels Elemente eines Ventils vergrößert werden kann, welche beide, bei der Steuerungsoperation als Gesamtheit drehbar, durch das Elastizitätsvermögen eines Drehkörpers, eines Torsionsstabes, nach Richtung und Ausmaß in Bewegung gesetzt werden. In einfach gelagerten Fällen ist die Verstärkung oder Kraftunterstützung proportional zu des Fahrers Drehkraft entweder direkt oder gemäß einer Ventilregelung, die durch Auswahl von Öffnungsbereichen, Steigern der Überlappung von Öffnungen durch Winkelabweichung und in Beziehung stehende Parameter bestimmt ist. Weiter ist ins-

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besondere bei der Fahrzeuglenkung bei geringer Geschwindigkeit, beispielsweise bei Manöverieren in dichtem Verkehr, beim Binparken usw., eine stärkere Lenkhilfe erwünscht als bei hoher Geschwindigkeit. Tatsächlich kann das Aufgeben von Lenkhilfe bei hoher Geschwindigkeit gefährlich sein, weil der Fahrer - bei hoher Geschwindigkeit - eine größere Kraftleistung zum Erzeugen einer erforderlichen Ablenkung erbringen sollte verglichen zu dem Kraftaufwand bei geringer Geschwindigkeit. Mit dem einschlägigen Problem befaßt sich auch die britische Patentschrift 1.243.192. Die vorliegende Erfindung rückt jedoch dem Problem auf andere Weise näher.

Es sind einige Einrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen diese Verminderung der Hilfe bei Steigerung der Geschwindigkeit in Betracht gezogen worden sind, oder bei denen ein Ventil einem Rückkopplungseffekt ausgesetzt war. Mindestens einer dieser Vorschläge vermittelte den Gedanken, die wirksame Länge des Torsionsstabes soll mit zunehmender Geschwindigkeit verringert werden und zwar in der Weise, daß eine der mechanischen Kupplungsstellen zu dem Torsionsstab an diesem durch den Druckmitteldruck entlanggleitet, um seine wirksame Länge bei ansteigender Geschwindigkeit entsprechend zu vermindern.

Die vorrangige Aufgabe der Erfindung ist es ein Ventil an sich bekannter Art und der Kategorie von Ventilen zu verwenden, wie sie in ein drehendes Element, wie die Lenksäule _t in der Weise eingefügt sind, daß die Drehkraft in dem Element gemeßen oder beobachtet und durch Öffnen und Schließen des Ventils in beiden möglichen Drehkraftrichtungen.wiedergegeben wird, beispielsweise durch Aufgeben von mehr oder wenigen Druckmittel von der Druckmittelquelle zu einem doppelbeaufschlagten Servomotor.

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Auf Ventile allgemein solchen Charakters bezieht sich die Erfindung. Die grundsätzliche Aufgabe ist es, ein derartiges Ventil nicht als geschwindigkeitsabhängiges Ventil in oben erläuterter Weise zu verwenden, sondern als Drehventil in Bezug und Reaktion zu dem aufgegebenen Druck, enger die Aufgabe, das Lenkgefühl in Einklang mit dem Anwachsen der Lenkhilfskraft zu halten.

Nach der Erfindung ist .ein hydraulisch kraftunterstütztes Lenksystem, eine Lenkhilfseinrichtung vorgesehen, bei der der unterstützende Druck mittels eines drehbaren Ventils steuerbar ist, das zwei, durch einen Torsionsstab begrenzt, zueinander relativ drehbare Ventilelemente enthält, und die eine Druckmittelquelle enthält, deren Druckseite verzweigt ist in einen Zweig zur Versorgung des Hilfsmotors durch und mittels der Steuerung desVentils und einen Zweig zum Verbinden der Quelle mit zwischen den Ventilelementen arbeitenden Nockenele'menten, wobei diese einer relativen Drehung der zwei Ventilelemente durch ineinandergreifende Flächen unter dem Druck des Druckmittels entgegenwirken, so daß der Widerstand gegen ein relatives Drehen eine Funktion des Quellendrucks und der Formgebung der ineinandergreifenden Flächen ist.

Weiter wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß das Ventil ein in Mittelstellung - nahezu - geschlonsenes Ventil (open-centre ^ind) ist, bei dem der von der Druckquelle ausgehende Druck in Mittelstellung gering ist und ansteigt, wenn die Ventilelemente relativ zueinander gedreht sind, so daß die ansteigende durch den Torsionsstab gefühlte Drehkraft des Fahrers in einem Ansteigen des Quel- ■ lendrucks und damit einem Ansteigen des Widerstandes der Nockenelemente gegen ein zueinanderverdrehen der Ventilelemente resultiert.

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BLe Erfindung beinhaltet ferner eine Ausbildung, nach d die Nockenelemente, wie Nockensenke und Nockenstößel, aus e.iem oder mehreren Kugeln und einer oder mehreren V- oder andersförmigen Aussparungen bestehen, wobei die Kugeln in die Aussparungen derart eingreifen, daß die Ventilelemente miteinander verriegelt sind, wenn der Quellendruck ein vorbestimmtes Maß erreicht, mit dem iäffekt, daß der Torsionsstab bei diesem Zustand ein Ansteigen der Drehkraft des Fahrers nicht mehr erfühlen kann.

Weitere Schutzbegehren ergeben sich aus der - nachfolgenden - Beschreibung, der Zeichnung und/oder der Voranmeldung in Verbindung mit den Patentansprüchen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Lenkhilfseinrichtung mit einem Ventil, dieses geschnitten in einer in dessen Achse gelegenen Ebene, und

Fig. 2 das Ventil, im Schnitt X-X nach Fig. 1.

Nach der Zeichnung besteht ein Ventil, ein drehkraftempfindliches Drehventil, zunächst aus einem ortsfesten Ventilkörper 5o, in dem drehbar ein äußeres Ventilelement 51 und darin drehbar, sich von der Öffnung des Ventilkörpers 5o her erstreckend, ein inneres Ventilelement 52 angeordnet sind. In axialer Richtung befindet sich in dem inneren Ventilelement 52 ein herkömmlicher Torsionsstab 53. Das Ventilelement 52 ist mittels der Steuersäule eines Fahrzeuges mit dieser beispielsweise durch biegsame Streifen 52A verbunden, drehbar, wie links in der Zeichnung angedeutet. Rechts

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in der Zeichnung greift ein Antriebsritzel 54 in die Schubstange 54A ein, wobei dieses mittels eines Splintes 55 mit dem äußeren Ventileleraent 51 verbunden und äs dessen echte Verlängerung mit diesem drehbar ist.

Die Ventilelemente 51 und 52 weisen die übliche Druckkammer und Kanäle 51A und umlaufende Nuten auf dem Körper zwischen umlaufenden Schlitzen auf, zum Zuführen zu den beiden Seiten eines doppelbeaufschlagten Servomotors bzw. Ableiten des Druckmittels zu dessen Vorratsbehältern.

Die alleinige motorbetriebene Pumpe 56 weist eine Verzweigung ihres Auslaßes in Rohrleitungen 57A und 57B auf, von denen die erste kontinuierlich mit Druckmittel von der Pumpe 56 versorgt zu der ringförmigen Druckkammer 51A, die Rohrleitung 57B zu einer ringförmigen Kanuisr 57C führen, die zwischen dem äußeren Ventilelement 51 und dem Ventiikörper 5o angeordnet ist und die die Verbindung zu radial gerichteten zylindrischen Bohrungen 58 herstellt, in denen gleitend Stahlkugeln 59 angeordnet sind, die wiederum bei Drehen in V-förmige Aussparungen 6o, Nockensenken, des inneren Ventilelements 52 eingreifen. Die Aussparungen sind in axialer Richtung etwas verlängert, um einer geringen unvermeidlichen Längsbewegung zwischen den Ventilelementen 5t und 52 folgen zu können. In zu der Achse senkrechten Ebene, wie beispielsweise in i?ig. 2 gezeigt, sind die Aussparungen 6o so geformt, daß die Wirkung ihres Eingriffs einer geforderten Beziehung oder Regel folgt, wenn die Kugeln 59 durch Druck in der Leitung 57B beaufschlagt werden bzw. sind. Demzufolge ist es die Wirkung der Kugeln 59, entsprechend der Höhe des Drucks in der Leitung

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57B, mehr oder weniger die relative Drehung zwischen den Ventilelementen 51 und 52 zu beschränken. Die Formgebung der Aussparungen 6o und ihr Zusammenwirken mit den Kugeln sind zweckmäßig so abgestimmt, daß Nockenstößel und Nockensenken bzw. die Profile der Aussparungen und der Kugeln den Widerstand gegen eine relative Drehung der Ventilelemente 51 und 52 zueinander bestimmen. Bei V-förmig ausgebildeten Aussparungen 6o ist es verständlich, daß, wenn der Druckmitteldruck ansteigt, die Ventilelemente 51 und in steigendem Maße miteinander verriegelt werden und daß die Kugeln und die Aussparungen so ausgelegt werden können, daß die Ventilelemente bei einem vorbestimmten Druck so fest miteinander verriegelt sind, daß der Torsionsstab 53 unwirksam gestellt und nicht · .mehr drehkraftempfindlich ist. In diesem Pail hat der Fahrer die lenkkraft allein aufzubringen, die sonst durch die Kraftunterstützung beigestellt ist. Kurz, er wird das Erfordernis fühlen, eine außergewöhnliche Drehkraft aufbringen zu müssen.

3s ist anzumerken, daß die Aussparungen 6o nicht notwendigerweise geradlinig verlaufende Flanken, wie bei der V-förmigen Ausbildung des Beispiels, besitzen müssen. Ihre Flanken können auch Kurven aufweisen, wenn sich dies zum Erreichen einer gewünschten Kennlinie entsprechend dem Verhältnis der Widerstandskraft, des Druckmittel- bzw. Pumpendrucks und der anzuwendenden Drehkraft ergibt. Anstelle der Kugeln und der Aussparungen können andere als Nockenstößel und Nockensenke bzw. Rastelemente brauchbare Elemente verwendet sein.

Wie nicht weiter dargestellt, können an sich bekannte Anlaufantriebe zwischen dem Ventilelement 52 und dem Antriebsritzel 54-vorgesehen sein, um die Drehkraft zu übertragen, wenn der Torsionsstab 53 über ein bestimmtes Maß hinaus verdreht ist.

Patentansprüche: — 7 —

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Claims (5)

Patentansprüche;

1. JLenkhilfseinrichtung, bei der ein Hilfsmotor über ein dreh-V_y kraftempfindliches Ventil mit Druckmittel von einer Druckquelle betätigt wird und bei der das drehkraftempfindliche Ventil zwei koaxiale und relativ zueinander drehbare Ventilelemente enthält, an denen ein koaxial angeordneter Torsionsstab angreift, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ventilelementen'(51, 52) durch Druck von der Druckquelle (56) betätigte Nockenelemente derart vorgesehen sind, daß infolge des Effekts der Nockerielemente als Nockensenke und Nockenstößel ein Ansteigen des Drucks in dem Druckmittel einen ansteigenden Widerstand gegen eine relative Drehung der Ventilelemente &51, 52) zueinander ergibt.

2. Lenkhilfseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil als solches in Mittelstellung - nahezu - geschloßener Art ist (open-centre kind).

3. Lenkhilfseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese so eingerichtet ist, daß der- abgegebene Druck bei Mittelstellung des Ventils gering ist'und proportional zu der Relativbewegung zwischen den Ventilelementen (51, 52) wächst, wobei durch dieses Anwachsen die Nockenelemente (59, 6o) mit dem Effekt betätigt werden, daß der Fahrer ein Anwachsen der erforderlichen Drehkraft spüren kann.

4. Lenkhilfseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese so ausgelegt ist, daß die Nockenelemente (59, 6o) die Ventilelemente (51, 52) miteinander verriegeln, wenn der Versorgungsdruck ein vorbestimmtes Maß erreicht, mit dem Effekt,

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daß der Torsionsstab (53) als solcher außer Funktion gesetzt ist.

5. lenkhilfseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenelemente zumindest aus einer druckbeaufschlagten Kugel (59) - als Nockenstößel - und einer damit zusammenwirkenden Aussparung (6o) - als Nockensenke - bestehen, wobei letzte Planken mit geneigtem Profil, etwa in V-Form aufweist.

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