DE3122369C2 - Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Bei einer Servolenkung mit zwei Ventilkolben (7 und 8) und mit geschwindigkeitsabhängiger Rückwirkungskraft wird durch Trennung der Rückwirkungsräume (24 und 26) voneinander erreicht, daß jeder Rückwirkungsraum getrennt steuerbar ist. Durch zwischen den Rückwirkungsräumen und einem Steuerorgan (37) mit einer in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit verstellbaren Drosselstelle angeordnete Drosselstellen (28 und 30) mit konstantem Querschnitt und durch Steuerkantenpaare (32 und 34) können die Rückwirkungsräume gezielt beaufschlagt werden. Auch bei einem Ausfall der Elektrik eines elektrisch gesteuerten Steuerorgans (37) bleibt die volle Rückwirkung erhalten. Zweckmäßig ist es, an jedem Ende der beiden Ventilkolben (7 und 8) je einen Rückwirkungsraum (23, 24, 25 und 26) anzuordnen. Dadurch wird ein ausgeglichenes Kräftepaar an der Lenkspindel erzeugt. Wegen der Aufteilung der Rückwirkungskraft auf die beiden Ventilkolben ist eine Verkleinerung des Steuerventiles möglich.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Eine derartige "geschwindigkeitsabhängige" Lenkung, d. h. eine Lenkung, bei der die Höhe der hydraulischen Rückwirkungskraft in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit veränderbar ist, ist bekannt durch die DE-OS 29 31 095. Darin wird bei einem Steuerorgan mit einstellbarer Drossel in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit der Drosselquerschnitt verändert und dadurch der in den Rückwirkungsräumen wirkende Druck bestimmt.
• Alle Rückwirkungsräume sind miteinander verbunden und werden von dem selben Druck beaufschlagt. Die in den Rückwirkungsräumen angeordneten Rückwirkungskolben müssen deshalb mit Anschlägen im Ventilgehäuse versehen sein, die für jede Lenkrichtung nur jeweils der Hälfte der Rückwirkungskolben eine Bewegung erlauben. Bei einem Ausfall des geregelten Rückwirkungsdruckes arbeitet das Steuerventil ohne Rückwirkung. In diesem Fall kann es zu einem "Verreißen" der Lenkung kommen, da der Fahrer kein Lenkgefühl mehr hat.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hilfskraftlenkung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so auszubilden, daß die Nachteile der bekannten Lenkung vermieden werden und die Lenkung bei einem Ausfall des geregelten Rückwirkungsdruckes mit maximaler Rückwirkung arbeitet.
• Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
• Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
• In einer Hilfskraftlenkanordnung nach der DE-OS 23 30 047 werden durch veränderliche Drosseln die Drücke in zwei Druckräumen angeregelt, von denen jeweils einer an einer Stirnseite des mit einem Kolbenschieber arbeitenden Steuerventils vorgesehen ist. Dadurch soll eine ständige Anpassung des Steuerdruckes in Abhängigkeit von unterschiedlichen Parametern wie beispielsweise der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ermöglicht werden. Die Druckräume sind jedoch keine Rückwirkungsräume, sondern reine Betätigungsräume für die Verstellung des Kolbenschiebers. Die Druckräume sind erforderlich, da der Kolbenschieber keine mechanische Verbindung mit dem Lenkhandrad hat. Deshalb kann der Kolbenschieber auch keine Rückwirkungskraft auf das Lenkhandrad ausüben.
• Im folgenden wird dier Erfindung an Hand dreier in einer Zeichnung dargestellter Ausführungbeispiele näher erläutert. Es zeigt
• Fig. 1 eine schematische Darstellung der Servolenkung mit einem Querschnitt durch das Steuerventil,
• Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Ventilkolben nach der Linie II-II in Fig. 1,
• Fig. 3 und 4 zwei weitere Ausführungsbeispiele des Steuerventils.
• Die Hilfskraftlenkung enthält in einem nicht dargestellten Lenkgetriebe ein Steuerventil 1, über das einem Hilfkraftmotor 2 Druckmittel von einer Hilfskraftpumpe 3 zugeführt und von dort in einen Behälter 4 zurückgeführt wird.
• Das Steuerventil 1 besteht im wesentlichen aus einem in einem Lenkgehäuse 5 drehbaren Ventilgehäuse 6, in dem zwei Ventilkolben 7 und 8 durch zwei Zapfen 9 und 10 eines nicht dargestellten gabelförmigen Endes einer Lenkspindel zwangsläufig verschiebbar sind.
• Das Druckmittel wird dem Steuerventil 1 von der Hilfskraftpumpe 3 in einer Ringnut 11 des Lenkgehäuses 5 zugeführt. Von dort gelangt es über Leitungen 12 und 13 in Ringräume 14 und 15 des Ventilkolbens 7.
• In Neutralstellung des Steuerventils 1 besteht eine Verbindung von den Ringräumen 14 und 15 des Ventilkolbens 7 über zwei Verbindungsleitungen 16 bzw. 17 zu dem Ventilkolben 8 und von dort zu einer zentralen Bohrung 18, die mit dem Rücklauf zu dem Behälter 4 verbunden ist.
• Von den Verbindungsleitungen 16 und 17 führen Anschlußleitungen 19 A, B und 20 A, B über Ringnuten 21 und 22 des Ventilgehäuses 6 zu den beiden Zylinderräumen des Hilfskraftmotors 2.
• An den Enden der Ventilkolben 7 und 8 sind Rückwirkungsräume 23, 24, 25 und 26 angeordnet, die mit der Zulauf-Ringnut 11 über feste Drosselstellen 27, 28, 29 und 30 verbunden sind.
• Angrenzend an die Rückwirkungsräume 23 bis 26 sind zwischen dem Ventilgehäuse 6 und den Ventilkolben 7 und 8 Steuerkantenpaare 31, 32, 33 und 34 gebildet, die in Neutralstellung Null-Überdeckung aufweisen, d. h. je nach Toleranzlage geringfügig geöffnet oder geschlossen sind.
• Durch die von den Steuerkantenpaaren 31 bis 34 gebildeten Steueröffnungen ist eine Verbindung herstellbar von den Rückwirkungsräumen 23 bis 26 zu einem gemeinsamen Ringkanal 35. Der Ringkanal 35 steht über eine Rückwirkungsleitung 36 in Verbindung mit einem Steuerorgan 37.
• Das Steuerorgan 37 ist beispielsweise als Düse-Prallplatte-System oder als elektro-hydraulischer Wandler ausgebildet. Wesentlich ist, daß mit dem Steuerorgan 37 in die Rückwirkungsleitung 36 eine Drosselstelle zwischen den Rückwirkungsräumen und dem Behälter 4 eingeschaltet wird, die einen veränderbaren Drosselquerschnitt besitzt. Der Drosselquerschnitt wird in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt.
Funktion:
• Wird das Steuerventil 1 ausgelenkt, beispielsweise im Sinne einer Rechtsdrehung, so bewegt sich der Ventilkolben 7 nach oben und der Ventilkolben 8 nach unten. Dadurch wird die Anschlußleitung 19 mit Druck beaufschlagt und die Anschlußleitung 20 zum Behälter 4 hin entlastet. Gleichzeitig schließen die Steuerkantenpaare 31 und 34, während die Steuerkantenpaare 32 und 33 öffnen. Entsprechend der Belastung des Hilfskraftmotors 2 steigt der Druck der Hilfskraftpumpe 3 und es entsteht ein Rückwirkungsstrom, der über die Drosselstellen 28 und 29, die Rückwirkungsräume 24 und 25, den Ringkanal 35, die Rückwirkungsleitung 36 und das Steuerorgan 37 zum Behälter 4 fließt. Wegen der geschlossenen Steuerkantenpaare 31 und 34 bleiben die Drosselstellen 27 und 30 stromlos, weshalb in den Rückwirkungsräumen 23 und 26 der Druck der Hilfskraftpumpe 3 herrscht. Der Druck in den Rückwirkungsräumen 24 und 25 ist dagegen abhängig von der Einstellung des Steuerorgans 37. Ist dieses geöffnet, so herrscht der Behälterdruck, ist es geschlossen, so herrscht der Druck der Hilfskraftpumpe 3.
• Auf diese Weise wird über die Stirnseiten der Ventilkolben 7 und 8 ein Differenzdruck wirksam, der ihrer Auslenkung entgegenwirkt und dessen Höhe abhängig von der Einstellung des Steuerorgans 37 ist. Der Differenzdruck ist um so größer, je weiter die Drosselstelle des Steuerorgans 35 geöffnet ist.
• Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem für die Rückwirkung nur zwei Steuerkantenpaare 32 und 34 und zwei Drosselstellen 28 und 30 vorgesehen sind. Die Rückwirkungsräume 23 und 25 werden nicht getrennt gesteuert, sondern sind durch Kanäle 38 und 39 mit den steuerbaren Rückwirkungsräumen 24 und 26 verbunden.
• Bei entsprechender Dimensionierung der Ventilkolbenquerschnitte kann auf die Rückwirkungsräume 23 und 25 verzichtet werden, indem diese unmittelbar mit der Ringnut 11 verbunden werden.
• Durch diese Maßnahme entfällt jedoch der wesentliche Vorteil der Anordnung von vier Rückwirkungsräumen. Mit an jedem Ende der beiden Ventilkolben 7 und 8 angeordneten Rückwirkungsräumen 23 bis 26 ist die Mitnehmergabel mit den beiden Zapfen 9 und 10 kraftausgeglichen. Das Drehmoment erzeugt ein Kräftepaar. Außerdem können, wenn beide Ventilkolben 7 und 8 in beiden Richtungen aktiv an der Erzeugung einer Rückwirkungskraft beteiligt sind, die Durchmesser der Ventilkolben verkleinert werden.
• Durch Zusammenlegung der Funktionen der beiden Ventilkolben 7 und 8 kann die Leitung auch mit einem gemeinsamen Ventilkolben betätigt werden (Fig. 4). Dadurch kann die Erfindung auch bei Lenkungen angewendet werden, bei denen kein Platz für zwei Ventilkolben vorhanden ist. Der Aufbau und die Funktion dieser Ausführungsform entspricht den Ausführungen nach Fig. 1 und 3.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung besteht darin, daß die Lenkung bei Ausfall der Elektrik (bei Verwendung eines elektrisch betätigten Düse-Prallplatte-Systems oder eines elektro-hydraulischen Wandlers) mit maximaler Rückwirkung arbeitet. Die Lenkung arbeitet also auch dann "auf der sicheren Seite".
• Außerdem ergibt sich folgender Vorteil: Wenn bei langsamer Fahrt die Rückwirkungskraft ihren kleinsten Wert hat, ist die Drosselstelle des Steuerorgans 37 geschlossen. Dadurch wird nur ein minimaler Steuerstrom, der stets Lecköl bedeutet, benötigt. Der volle Hilfskraftstrom steht für die Lenkbewegung, beispielsweise beim Parkieren, zur Verfügung. Bei schneller Fahrt hat die Rückwirkungskraft ihren Maximalwert bei maximalem Steuerstrom. Der restliche Hilfskraftstrom reicht für die bei hohen Geschwindigkeiten vorkommenden, nur kleinen Lenkbewegungen aus, da für kleine Lenkeinschläge der ganze Hilfskraftstrom nicht benötigt wird.

Claims (5)

1. Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Lenkgetriebe, einem Lenkmotor, einer Hilfskraftpumpe, einem Behälter und einem Steuerventil mit einem zusätzlichen Anschluß für ein Steuerorgan mit in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit veränderbarem Drosselquerschnitt, wobei das Steuerventil wenigstens einen in beiden Lenkrichtungen zwangsläufig verschiebbaren Ventilkolben mit je einem an die Druckleitung der Hilfskraftpumpe anschließbaren und jeweils auf eine Stirnseite des Ventilkolbens wirkenden Rückwirkungsraum aufweist, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Ablaufseite des Steuerorgans (37) mit dem Behälter (4) in Verbindung steht,

- daß die Rückwirkungsräume (24 und 26) über je eine feste Drosselstelle (28 und 30) in ständiger hydraulischer Verbindung mit der Servopumpe (3) stehen und

- daß die Rückwirkungsräume (24 und 26 ), je nach Lenkrichtung, wechselweise über Steuerkantenpaare (32 und 34) mit dem Steuerorgan (37) verbindbar sind.

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Rückwirkungsräumen (24 und 26) zwei weitere Rückwirkungsräume (23 und 25) paarweise parallelgeschaltet sind.

3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu den beiden Rückwirkungsräumen (24 und 26) die weiteren Rückwirkungsräume (23 und 25) durch entsprechende Drosselstellen ( 27 und 29) und entsprechende Steuerkantenpaare (31 und 33) parallelgeschaltet sind.

4. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei weiteren Rückwirkungsräume (23 und 25) durch Kanäle (38 und 39) mit den ersten Rückwirkungsräumen (24 und 26) verbunden sind.

5. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkantenpaare (31, 33, 33 und 34) in Neutralstellung des Steuerventils mit Null-Überdeckung ausgebildet sind.