DE1034991B - Servolenkvorrichtung fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge, bei der ein die Handlenkung unterstützender, hydraulisch betätigter Kolben in einem Servomotor über einen Steuerschieber in Abhängigkeit von einem auf kleine Winkelausschläge am Lenkrad ansprechenden Geberorgan gesteuert wird, bei der an dem Steuerschieber mindestens ein gegen dessen Gehäuse sich abstützender Reaktionskolben angeordnet ist, mit dem die am Lenkrad aufzubringende Handkraft proportional zur Lenkkraft an den Fahrzeugrädern gehalten wird, und bei welcher Einrichtungen vorgesehen sind, um die Proportionalität zwischen Handkraft und Lenkkraft nur in einem bestimmten Bereich aufrechtzuerhalten, darüber hinaus jedoch die aufzubringende Handkraft bei steigender Lenkkraft konstant zu lassen.

Gegenüber bekannten Servolenkvorrichtungen, bei denen die Proportionalität zwischen Handkraft und Lenkkraft an den Fahrzeugrädern durch ein verhältnismäßig aufwändiges und empfindliches Druckregelorgan nach Art eines Ventils nur in einem bestimmten Bereich aufrechterhalten wird, über den hinaus die aufzubringende Handkraft bei steigender Lenkkraft konstant bleibt, bezweckt die Erfindung eine einfachere, baulich günstigere und weniger störanfällige Servolenkvorrichtung.

Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß zwischen dem oder den Reaktionskolben und den Reaktionsflächen im Gehäuse des Steuerschiebers vorgespannte federnde Mittel, wie in sich bekannt, und ferner eine Relativbewegung der Reaktionskolben zum Steuerschieber begrenzende Mittel angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, daß sich die aufzubringende Handkraft zu der Lenkkraft an den Fahrzeugrädern so lange proportional verhält, wie sich der Reaktionskolben im Steuerschieber frei bewegt und infolge seiner Abstützung an den vorgespannten federnden Mitteln als mit dem Gehäuse fest verbunden betrachtet werden kann. Sobald der Reaktionskolben die Vorspannung der federnden Mittel überwunden hat, kann der Reaktionskolben sich gegenüber dem Gehäuse relativ bewegen, bis die Bewegung zwischen dem Steuerschieber und dem Reaktionskolben begrenzenden Mittel den Steuerschieber und den Reaktionskolben zu einer Einheit verbinden und die Reaktionskraft nur noch durch die Vorspannung der federnden Mittel, also nicht mehr von der Höhe des Druckes am Reaktionskolben, der sich nun im Steuerschieber selbst ausgleicht, bestimmt wird. Mit einfachen Mitteln kann hierdurch den praktischen Bedürfnissen beim Gebrauch von Servolenkvorrichtungen entsprochen werden, die im Fahrbetrieb nur verhältnismäßig wenig Hilfskraftunterstützung fordern, um das Gefühl am Lenkrad für die Straße Servolenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136

Dr.-Ing. Hans-Joachim Förster, Stuttgart-Bad Cannstatt, und Dipl.-Ing. Josef Helmer, Stuttgart-Untertürkheim,

sind als Erfinder genannt worden

nicht zu verlieren, die beim Fahren mit geringer Geschwindigkeit, z. B. beim Parken, jedoch eine möglichst große Hilfskraftunterstützung wünschenswert erscheinen lassen.

In zweckmäßiger Ausgestaltung des Erfindungsgedankens können die vorgespannten federnden Mittel zwischen dem oder den Reaktionskolben und den Reaktionsflächen im Gehäuse des Steuerschiebers aus vorzugsweise zwei Tellerfedern bestehen, die nach einem anderen Merkmal der Erfindung vorteilhaft eine gekrümmte Kennlinie aufweisen können, indem sie z. B. geschlitzt sind. Ferner können die eine Relativbewegung zwischen jedem Reaktionskolben und dem Steuerschieber begrenzenden Mittel in vorteilhafter Weise aus einem quer den Reaktionskolben durchsetzenden Stift, z. B. aus einem Kerbstift, bestehen, dessen überragende Enden in Querbohrungen durch den Steuerschieber mit größerem Durchmesser angeordnet sind.

Nach einem weiteren Merkmal können an den Reaktionsflächen im Gehäuse des Steuerschiebers, an denen die Reaktionskolben bzw. die mit diesen zusammenwirkenden Tellerfedern sich abstützen, Führungsbolzen fest angeordnet sein, die durch die Tellerfedern in Bohrungen der Reaktionskolben hineinragen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung, bei der das Steuerventil der Servoeinrichtung im Lenkgetriebegehäuse angeordnet ist,

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab ein Steuerventil, das im Lenkgestänge angeordnet ist, und

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, jedoch mit nur einem Reaktionskolben an einem Ende des Steuerschiebers im Steuerventil.

809 578/269

Gemäß Fig. 1 ist in dem Lenkgetriebegehäuse 1 die

mit der Lenkspindelwelle und mit dem Lenkhandrad verbundene, mit Gewindenuten versehene Lenkspindel 2 gelagert. Über eine Kette von Kugeln 3 steht

die Lenkspindel mit der auf ihr angeordneten Lenkmutter 4 im Eingriff, die durch von der Lenkspindel herrührende Drehbewegungen Axialbewegungen auf der Lenkspindel vollzieht und über den halbkugelig ausgebildeten Zapfen 5, der auf der Lenkmutter 4 um die Achse der Lenkspindel 2 drehbar gelagert ist, diese Axialbewegung als Drehbewegung in der einen oder anderen Richtung auf die nicht dargestellte Lenkwelle über den mit dieser aus einem Stück bestehenden Hebel 6 überträgt. An der Lenkmutter 4 ist ein als auf kleine Winkelausschläge am Lenkrad ansprechendes Geberorgan ausgebildeter Hebel 7 fest angeordnet, der durch die öffnung 8 in die Ringnut 9 des in dem Steuerschiebergehäuse 10 angeordneten Steuerschiebers 11 eingreift. Das Steuerschiebergehäuse 10 ist ein Teil des Lenkgetriebegehäuses 1.

Von dem ölvorratsbehälter 12 führt über die Förderpumpe 13 die Leitung 14 zur öffnung 15 im Steuerschiebergehäuse 10. Durch die öffnung 15 in den

Raum 16 des Steuerschiebergehäuses eintretendes öl wird durch den Steuerschieber je nach dessen Stellung entweder durch die öffnung 17 über die Leitung 18 in den Raum 19 über den Kolben 20 des Servo-Zylinders 21 oder durch die öffnung 22 über die Leitung 23 in den Raum 24 unter den Kolben 20 gefördert. Die Kolbenstange 25 des Kolbens 20 ist mit einem die Lenkbewegung der Fahrzeugräder beeinflussenden Teil des Kraftfahrzeuges verbunden. Aus den Räumen 19, 24 des Servozylinders 21 jeweils durch die öffnungen 17, 22 rückströmendes öl wird durch den Steuerschieber 11 entweder durch die öffnung 26 über die Leitung 27 oder durch die öffnung 28 über die Leitung 29 in den ölvorratsbehälter 12 zurückgeleitet. Bei unbetätigter Lenkung, wenn sich also der Steuerschieber 11 in seiner Ausgangslage befindet, findet ein stetiger Durchfluß von öl von der Pumpe 13 über die öffnung 15 und durch die Ab-

Strömöffnungen 28 bzw. 26 zurück in den ölvorratsbehälter 12 statt. Durch Verschiebung des Steuer-Schiebers 11 in der einen oder anderen Richtung ergeben sich Druckdifferenzen zwischen den Strömungswegen 15, 26 bzw. 15, 28, die sich auf den Servokolben 20 in den Räumen 19, 24 des Servozylinders 21 auswirken. Die Druckdifferenzen wirken sich je nach der Stellung des Steuerschiebers 11 auch entweder durch die Schrägbohrung 30 und die Axialbohrung 31 auf den an dem einen Ende des Steuer-Schiebers in dem Zylinderraum 32 angeordneten Reaktionskolben 33 oder durch die Schrägbohrung 30' und die Axialbohrung 31' auf den am anderen Ende des Steuerschiebers in dem Zylinderraum 32' angeordneten Reaktionskolben 33' aus. Der Reaktionskolben 33 stützt sich an den beiden eine gekrümmte Kennlinie aufweisenden Tellerfedern 34, 35 ab, die sich ihrerseits an der Reaktionsfläche 36 des Deckels 37 für das Steuerschiebergehäuse 10 abstützen. Ein Führungsbolzen 38 ist im Deckel 37 befestigt. In axialer Richtung ragt er durch die Tellerfedern 34,35 in eine Bohrung in dem Reaktionskolben 33. Eine Querbohrung 39 im Steuerschieber im Bereich des Reaktionskolbens 33 nimmt einen Kerbstift 40 auf, der den Reaktionskolben quer durchsetzt. Der Durchmesser der Querbohrung 39 ist größer als der Durchmesser des Kerbstiftes 40. Wie der Reaktionskolben 33 ist auch der Reaktionskolben 33' mit federnden Mitteln gegen den Deckel 37' des Steuerschiebergehäuses abgestützt und durch eine Relativbewegung zum Steuerschieber begrenzende Mittel in diesem gehalten.

Führt die Lenkmutter 4 beim Einleiten einer Lenkbewegung über die Lenkspindel 2 zu ihrer Axialbewegung auf der Lenkspindel infolge des LenkWiderstandes eine Reaktionsbewegung in Pfeilrichtung 41 aus, drückt der Hebel 7, der, damit er mit dem Steuerschieber 11 bei einer Axialbewegung der Lenkmutter 4 im Eingriff bleibt, eine gewisse Breitenausdehnung in Längsrichtung der Lenkspindel aufweisen muß, den Steuerschieber 11 gegen die Wirkung der den Einsatz der Hilfskraftunterstützung bestimmenden Feder 42 in Pfeilrichtung 43. Sobald sich die Steuerkante 44 am Steuerschieber 11 der Steuerkante 45 im Steuerschiebergehäuse 10 nähert, treten Druckdifferenzen auf, die den Kolben 20 in dem Servozylinder 21 in Pfeilrichtung 46 bewegen. Aus dem Raum 24 des Servozylinders verdrängtes öl fließt durch die öffnung 22 und durch die öffnung 28 über die Leitung 29 zum Vorratsbehälter 12 zurück. Das in dem Raum 16 des Steuerschiebers befindliche Drucköl gelangt außer durch die öffnung 17 zum Servozylinder 21 auch durch die Querbohrung 30 in die Axialbohrung 31 und drückt auf den Reaktionskolben 33. Solange sich der Reaktionskolben 33 frei in dem Zylinderraum 32 des Steuerschiebers bewegt, kann er als mit dem Steuerschiebergehäuse 10 fest verbunden betrachtet werden. Die am Lenkrad fühlbare Reaktionskraft auf den Steuerschieber ist dem jeweiligen Öldruck im Zylinderraum 32 proportional. Übersteigt dieser Öldruck aber die Vorspannung der Tellerfedern 34, 35, so kann der Reaktionskolben gegen den Deckel 37 des Steuerschiebergehäuses ausweichen, bis der Kerbstift 40 an der Wand der Querbohrung 39 anliegt. Von nun an sind der Reaktionskolben 33 und der Steuerschieber 11 als ein Teil zu betrachten, und die Reaktionskraft wird nur noch durch die Vorspannung der Tellerfedern 34, 35 bestimmt, jedoch nicht mehr von der Höhe des Öldruckes im Zylinderraum 32 auf den Reaktionskolben 33. Der Öldruck gleicht sich im Steuerschieber selbst aus. Sobald also der Kerbstift 40 an der Wand der Querbohrung 39 anliegt, ist die am Lenkrad aufzubringende Handkraft bei steigender Hilfskraft nur noch von der Kennlinie der Tellerfedern 34, 35 abhängig, die so gewählt werden kann, daß die Handkraft von diesem Punkt an konstant bleibt. Bei einer Bewegung der Lenkmutter 4 entgegen der Pfeilrichlung 41 wird sinngemäß der Reaktionskolben 33' in gleicher Weise wie der Reaktionskolben 33 vom Drucköl beaufschlagt und der gleiche Effekt erzielt. Fig. 2 zeigt ein Steuerventil 47 mit einem Steuerschieber 48, dessen Aufbau im wesentlichen dem des Steuerschiebers 11 aus Fig. 1 entspricht. Das Steuerventil 47 ist im Lenkgestänge des Kraftfahrzeuges angeordnet, z. B. in der Spurstange. Vom nicht dargestellten Lenkgetriebe her greift der Hebel 49 an dem kugelig im Steuerschieber 48 gelagerten Bolzen 50 an und verursacht bei einer Lenkbewegung eine Bewegung des Steuerschiebers gegen den Anschlag 51 bzw. gegen den Anschlag 52. Hierdurch werden wie im Falle des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 die Zulaufbohrung 52' von der ölpumpe, die Ablauf-6g bohrungen 53, 54 zum ölvorratsbehälter und die Zuleitungen 55, 56 zum Servozylinder gesteuert. An den beidseitigen Enden des Steuerschiebers 48 sind Reaktionskolben 57 koaxial gelagert, die sich gegen das Gehäuse des Steuerventils mit Hilfe von vorzugsweise geschlitzten Tellerfedern 58 abstützen. Quer-

stifte 59 in Bohrungen durch den Steuerschieber begrenzen die Relativbewegung zwischen dem Steuerschieber und den Reaktionskolben 57. Die Funktion der Vorrichtung gemäß Fig. 2 entspricht im übrigen der Funktion der Vorrichtung nach Fig. 1.

Das Steuerventil 60 nach Fig. 3 ist wie das Steuerventil 47 aus Fig. 2 im Lenkgestänge, z. B. in der Spurstange, eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Die Funktion dieses Steuerventils entspricht denen aus den vorhergehenden Figuren. Unterschiedlich im Aufbau ist jedoch die Anordnung nur eines Reaktionskolbens 61 an dem einen Ende des Steuerschiebers 62, der durch die Anschlagringe 63, 64, 65, 66 und die den Einsatz der Hilfskraftunterstützung bestimmende Feder 67 in seiner Ausgangslage gehalten wird. Mit Hilfe der Tellerfedern 68, 69 stützt sich der Reaktionskolben gegen das Gehäuse des Steuerventils ab. Bei einer Lenkbewegung und damit einer Bewegung des Steuerschiebers 62 in der einen oder anderen Richtung wird auf den Reaktionskolben 61 entweder durch die Tellerfeder 68 oder durch die Tellerfeder 69 ein Gegendruck ausgeübt, der so lange anhält, bis der Öldruck in dem Zylinderraum 70 die Vorspannung der einen oder anderen Tellerfeder übersteigt und die Reaktionskraft nur noch durch die Vorspannung der Tellerfedern bestimmt wird, jedoch nicht mehr von der Höhe des Öldruckes im Zylinderraum 70.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Servolenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge, bei der ein die Handlenkung unterstützender, hydraulisch betätigter Kolben in einem Servomotor über einen Steuerschieber in Abhängigkeit von einem auf kleine Winkelausschläge am Lenkrad ansprechenden Geberorgan gesteuert wird, bei der an dem Steuerschieber mindestens ein gegen dessen Gehäuse sich abstützender Reaktionskolben angeordnet ist, mit dem die am Lenkrad aufzubringende Handkraft proportional zur Lenkkraft an den Fahrzeugrädern gehalten wird und bei welcher Einrichtungen vorgesehen sind, um die Proportionalität zwischen Handkraft und Lenkkraft nur in einem bestimmten Bereich auf-

rechtzuerhalten, darüber hinaus jedoch die aufzubringende Han3kraft bei steigender Lenkkraft konstant zu lassen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem oder den Reaktionskolben und den Reaktionsflächen im Gehäuse des Steuerschiebers vorgespannte federnde Mittel, wie an sich bekannt, und ferner eine Relativbewegung der Reaktionskolben zum Steuerschieber begrenzende Mittel angeordnet sind.

2. Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgespannten federnden Mittel zwischen dem oder den Reaktionskolben (33, 33'; 57; 61) und den Reaktionsflächen im Gehäuse (10; 47; 60) des Steuerschiebers (11; 48; 62) aus vorzugsweise zwei Tellerfedern (34, 35; 58; 68, 69) bestehen.

3. Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfedern eine gekrümmte Kennlinie aufweisen, indem sie z. B. geschlitzt sind.

4. Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 mit an jedem Ende des Steuerschiebers angeordneten Reaktionskolben, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Relativbewegung zwischen jedem Reaktionskolben (33, 33') und dem Steuerschieber (11) begrenzenden Mittel aus einem quer den Reaktionskolben durchsetzenden Stift (40), z.B. aus einem Kerbstift, bestehen, dessen überragende Enden in Querbohrungen (39) durch den Steuerschieber mit größerem Durchmesser angeordnet sind.

5. Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Reaktionsflächen im Gehäuse (10) des Steuerschiebers (11), an denen die Reaktionskolben (33, 33') bzw. die mit diesen zusammenwirkenden Tellerfedern (34, 35) sich abstützen, Führungsbolzen (38) fest angeordnet sind, die durch die Tellerfedern in Bohrungen der Reaktionskolben hineinragen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 940 512;
deutsche Auslegeschrift T 10816 11/63c (bekanntgemacht am 19. 7. 1956).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen