-
Servolenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge 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 Winkelausscliläge am Lenkrad ansprechenden Geberorgan gesteuert
wird und bei der Mittel vorgesehen sind, um den Servodruck stufenlos abhängig von
der Fahrgeschwindigkeit, vorzugsweise umgekehrt dazu, zu steuern, z. B. derart,
daß bei der Fahrgeschwindigkeit Null oder bei geringer Fahrgeschwindigkeit die größte
Servohilfe zur Verfügung steht und diese mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit abnimmt
oder bei einer zu bestimmenden Fahrgeschwindigkeit gleich Null wird, ferner mit
einem Fliehkraftregler, der in Verbindung mit umlaufenden Fahrzeugteilen steht,
die ein festes Verhältnis zur Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges haben.
-
Die Erfindung bezweckt mit einfachen --Mitteln eine Anpassung der
Funktion der Servolenkvorrichtung an die praktischen Erfordernisse beim Lenken eines
Kraftfahrzeuges, insbesondere an den Umstand, daß bei stehendem Fahrzeug oder beim
Fahren mit geringer Geschwindigkeit die Lenkung schwerer zu bedienen ist als beim
Fahren mit höheren Geschwindigkeiten. Bei höherer Fahrgeschwindigkeit soll z. B.
vermieden werden, daß durch die Servolenkvorrichtung ein C'bersteuern oder, wie
es oft auch genannt wird. Vberziehen der Lenkung eintritt. Hierdurch soll unmittelbar
die Sicherheit beim Fahren gesteigert werden. Die Erfindung besteht demgemäß darin.
daß der Fliehkraftgeber mit einem Steuerventil in Verbindui1g steht, das einen eigenen.
vorzugsweise durch eine eigene Pumpe geförderten Kreislauf des hydraulischen Mediums
steuert und in diesen Kreislauf einen jeweils der Fahrgeschwindigkeit -zugeordneten
Druck herstellt. der direkt oder indirekt auf den S S teuerschieber zur Steuerung
des Servomotors einwirkt und diesen mit -zunehmender Fahrgeschwilidigkeit entgegen
der Steuerung durch das auf kleine Winkelausschläge am Lenkrad ansprechende Geberorgan
in Richtung auf seine Ausgangslage beeinflußt.
-
Bei einer bekannten Servolenkvorrichtung, bei welcher sich der hydraulische
Druck stufenlos umgekehrt proportional zur Fahrgeschwindigkeit ändert, wird in erster
Linie die Fördermenge der Pumpe geregelt, indem bei Leerlauf des Wagenmotors die
Förderpumpe für die Servolenkvorrichtung mit einer zur Erzeugung eines Höchstdruckes
ausreichenden Geschwindigkeit angetrieben wird. Im Falle einer anderen bekannten
Servolenkvorrichtung wird von einem Fliehkraftgeber die Fördermenge einer verstellbaren
Förderpumpe und damit der Druck eingeregelt, wobei diese je nach der Fahrgeschwindigkeit
mehr oder weniger große Menge zum Betrieb des Arbeitskolbens der Servolenkeinrichtung
dient. Im Gegensatz hierzu wird durch den Fliehkraftgeber bei der erfindungsgemäßen
Servolenkeinrichtung mit Hilfe eines Steuerventils in einem Ölkreislauf ein von
der Fahrgeschwindigkeit abhängiger Druck bei gleichbleibender Fördermenge der Pumpe
erzeugt. Gegenüber den bekannten Vorrichtungen wird dadurch der große Vorteil erreicht.
daß bei Beginn einer Lenkbewegung sofort die notwendige Menge 01 zur Verfügung steht.
in der sich augenblicklich, je nach der Stellung des Steuerschiebers, der erforderliche
Druck zur Betätigung des Arbeitskolbens im Servozylinder aufbaut, während bei den
bekannten Vorrichtungen der erforderliche Druck erst vorhanden ist. wenn die Pumpe
mehr Flüssigkeit fördert. Proportional zur Fahrgeschwindigkeit wird zusätzlich in
einem Ölkreislauf ein Druck erzeugt, der auf den Steuer-Schieber dann einwirkt,
wenn die Lenkung betätigt wird.
-
In weiterer Ausgestaltung des Frfindungsgedankens kann der Fliehkraftgeber
mit einem Steuerventil in 1-erbindung stehen. das einen eigenen, vorzugsweise durch
eine Pumpe geförderten Kreislauf des hydraulischen Mediums steuert und in diesem
Kreislauf einen jeweils der Fahrgeschwindigkeit zttgcordneten Druck herstellt, der
direkt oder indirekt auf den Steuerschieber zur Steuerung des Servomotors einwirkt.
-
lach einem weiteren 1-lerlclnal der Erfindung können an beiden Enden
des Steuerschiebers in axialer Richtung Regelkolben angeordnet sein, die in Zylinderräumen
im Steuerschieber gleitend lagern, die auf der Druckseite zusätzlich mit Federn
in Verbindung stehen und sich gegen das Gehäuse des Steuerschiebers abstützen, wobei
der Zylinderraum mit Bohrungen im Steuerschieber verbunden ist, in denen sich
der
vom Steuerventil eingestellte Regeldruck auswirkt. Das Steuerventil kann zweckmäßig
selbst als Fliehkraftregler ausgebildet sein.
-
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, daß sich der Druck des durch das
Steuerventil gesteuerten Kreislaufes des hydraulischen Mediums auf einen Steuerkolben
auswirkt, durch den mittels eines Gestänges der Drehpunkt des Waagebalkens einer
Kolbendruckwaage verschoben wird, auf deren einen der beiden vorzugsweise flächengleichen
Kolben der im Servornotor herrschende Druck wirkt, der im anderen, als Reduzierventil
ausgebildeten Kolben in einem Verhältnis reduziert wird, das abhängig ist von der
Lage des Drehpunktes des Waagebalkens und damit von der Fahrgeschwindigkeit, und
der seinerseits über eine Leitung auf den Regelkolben im Steuerschieber einwirkt.
-
Vorzugsweise können zwei Kolbeiidruclcwaagen parallel zueinander angeordnet
sein. Zoobei die eine mit dem Zylinder des Servomotors auf der einen Seite des Kolbens
und die andere mit dem Zylinder des Servomotors auf der anderen Seite des Kolbens
in \"erbindung steht.
-
Die Regelkopien ini Steuerschieber können nach einem weiteren -Merkmal
der Erfindung vorteilhaft parallel zu vorzugsweise gleichartig ausgebildeten Rückstellkolben
angeordnet sein, die in an sich bekannter Weise bei axial verschobenem Steuerschieber
rnit dem im Servomotor vorhandenen Druck des hydraulischen Mediums beaufschlagt
werden und bestrebt sind, den Steuerschieber in Richtung Ausgangslage zurückzudrücken.
-
In der Leitung zum Steuerschieber des Servomotors kann außerdem ein
Ventil angeordnet sein, dessen eiae Kolbenseite von einem Druck beaufschlagt wird,
der von der Fahrgeschwindigkeit abhängt und afhängig davon den Zulauf des Mediums
zum Steuerschieber des Servomotors durch Öffnen eines Abströmquerschnittes beeinflußt.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen schematisch
dargestellt.
-
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Servolenkvorrichtung quer zur
Lenkspindel und längs zur Lenkwelle und zum Steuerschieber; Fig. 2 zeigt den Gegenstand
nach Fig. 1 mit von Fig. 1 unterschiedlichen Mitteln zur Beeinflussung des Servomotors.
-
Das Gehäuse 1 der Servolenkvorrichtung wird in Längsrichtung von der
Lenkspindel 2 durchdrungen, die mit dem nicht dargestellten Lenkrad im Kraftfahrzeug
in Verbindung steht. Mit der Lenkspindel steht über aus Kugeln 3 gebildete und in
Nuten laufende Reihen von Kugeln eine Lenkmutter 4 im Eingriff, die durch die von
der Lenkspindel herrührende Drehbewegung eine Axialbewegung auf der Lenkspindel
vollzieht. An der Lenkmutter 4 ist der halbkugelförmig ausgebildete Zapfen 5 derart
gelagert, daß er zwar Schwenkbewegungen um die Längsachse der Lenkmutter 4 bzw.
der Lenkspindel 2, jedoch keine Bewegungen in dieser Längsachse relativ zur Lenkmutter
ausführen kann. Dieser Zapfen 5 überträgt die Axialbewegung der Lenkmutter auf der
Lenkspindel als Drehbewegung auf die Lenkwelle 6 über den Hebel 7. An der Lenkmutter
4 ist ein als auf kleine Winkelausschläge am Lenkrad ansprechendes Geberorgan ausgebildeter
Hebel 8 angebracht, der durch eine Öffnung 9 in das an das Gehäuse 1 angesetzte
Gehäuse 10 für den Steuerschieber 11 hineinragt. Von dein Gehäuse 10 des Steuerschiebers
aus führt eine Leitung 12 zum Servozylinder 13, der durch den Kolben 14 in die Zylinderräume
15, 16 getrennt ist und dessen Kolbenstange mit einem die Lenkung beeinflussenden
Teil der Lenkeinrichtung verbunden ist. Über die Leitung 17 ist der Zylinderraum
16 mit dem Gehäuse 10 des Steuerschiebers verbunden. Wird die Lenkspindel 2 in Pfeilrichtung
18 bewegt, so vollzieht die Lenkmutter 4 auf der Lenkspindel 2 eine Axialbewegung
und infolge ihrer Verbindung über den Hebel 7 mit der Lenkwelle 6 teilweise eine
Drehbewegung in Pfeilrichtung 18. Hierbei stützt sich das am Lenkrad aufgebrachte
Drehmoment über den an der Lenkmutter 4 festen Hebel 8 am Steuerschieber 11 ab und
bewegt diesen in Pfeilrichtung 19. Der Hebel 8 weist an seinem vorderen Ende eine
quer zur Längsrichtung des Steuerschiebers liegende, in einem Bund am Steuerschieber
eingreifende Leiste 8' auf, die den Eingriff auch sicherstellt, wenn die Lenkmutter
4 sich in die eine oder andere Endlage auf der Lenkspindel 2 bewegt. Bei sehr geringem
Ausschlag des Hebels 8 wird der Steuerschieber 11 gegen die Wirkung der vorgespannten
und in beiden Richtungen wirkenden Druckfeder 20 bewegt. Nach Zurücklegen des Weges
21, der in der Praxis wenige Zehntel eines Millimeters beträgt, schließt die Steuerkante
22 den Zufluß von der Ölzuflußleitung 23 ab, in die über die Ölpumpe 24 aus dem
Vorratsbehälter 25 Öl gefördert wird. Der Raum 26 im Gehäuse des Steuerschiebers,
der über die Leitung 12 mit dem Zylinderraum 15 des Servomotors in Verbindung steht,
bekommt Servodruck, der die Lenkbewegung über den Kalben 14 unterstützt, der zu
diesem Zweck mit einer Kolbenstange an einem Teil des Lenkgestänges oder des Lenkgetriebes
angreift. Durch den Kanal 27 wirkt der in dem Raum 26 vorhandene Druck in
dem Zylinder 28 auf den Rückstellkolben 29, der am Ende des Steuerschiebers 11 angeordnet
ist und sich gegen das Gehäuse 10 abstützt. Dadurch erfährt der Steuerschieber 11
eine Rückstellkraft entgegen der Pfeilrichtung 19, die sich über den Hebel 8 wieder
auf das Lenkrad überträgt. Der neben dem Rückstellkolben 29 in dem Zylinder 30 liegende
Regelkolben 31 erfährt einen Druck über den Kanal 32 von der Leitung 33, die von
einem Geber kommt, der Druck abhängig von der Fahrgeschwindigkeit herstellt. Die
Leitung 33 mündet in ein Druckregelventil 34, in dem ein Steuerschieber 35 angeordnet
ist, der von einem Fliehkraftregler 36 gesteuert wird. Der Fliehkraftregler 36 dreht
sich proportional der Fahrgeschwindigkeit. Aus dem Ölsammelbehälter 25 wird durch
die Pumpe 37 über die Leitung 38 zum Druckregelventil 34 Öl gefördert.
-
Zur Erzielung einer anderen Charakteristik des Kraftübersetzungsverhältnisses
kann an der Servolenkvorrichtung nach Fig. 1 nach der Pumpe 24 in der Leitung 23
ein Abströmventil 39 angeordnet sein, dessen Differenzkolbenfläche 40 über die Leitung
41 von einem Druck beaufschlagt wird, der von der Fahrgeschwindigkeit abhängt und
abhängig davon den Zulauf des Mediums durch die Leitung 23 zum Steuerschieber 11
durch Öffnen eines Abströmquerschnittes 42 beeinflußt. Die Pumpen 24 und 37 arbeiten,
wenn der Motor des Kraftfahrzeuges läuft. Die Pumpe 24 versorgt den Servokolben
14 mit dem Rückstellkolben 29, und die Pumpe 37 sorgt für die Variation des Servodruckes
auf den Regelkolben 31 entsprechend der Fahrgeschwindigkeit.
-
Der Steuerschieber 11 ist im wesentlichen symmetrisch ausgebildet.
Dem Rückstellkolben 29 und dem Regelkolben 31 am oberen Ende des Steuerschiebers
entsprechend befinden sich auch am gegenüberliegenden
Ende des
Steuerschiebers ein Rückstellkolben 29' und ein Regelkolben 31'. Die Kanäle 27'
und 32' für diese Kalben verlaufen im Steuerschieber entsprechend den Kanälen 27
und 32.
-
Bei einer Bewegung der Lenkmutter 4 entgegen der Pfeilrichtung 19
schließt die Steuerkante 43 des Steuerschiebers 11 den Raum 26 im Gehäuse des Steuerschiebers
von der Zuflußleitung 23 ab, und der Steuerschieber ermöglicht nun eine Beaufschlagung
des Kolbens 14 im Servozylinder 13 von dem Zylinderraum 16 aus, der über die Leitung
17 mit dem Steuerschiebergehäuse in Verbindung steht. Hierbei bekommt sowohl der
Rückstellkolben 29' über den Kanal 27' als auch der Regelkolben 31' über den Kanal
32' Verbindung mit dem Ölzufluß. Eine von der Leitung 33 abzweigende Leitung 33'
mündet in das Gehäuse des Steuerschiebers und stellt eine Verbindung zum Kanal 32'
her.
-
Wie in Fig. 1 greift in Fig.2 der an der Lenkmutter 44 angebrachte
Hebel 45 in einen Steuerschieber 46 ein, der in dem Gehäuse 47 an dem Lenkgetriebe
gelagert ist. Durch die Steuerkanten 48 bzw. 49 am Steuerschieber 46 wird das aus
dem Vorratsbehälter 50 durch die Pumpe 51 in die Leitung 52 zum Steuerschieber geförderte
Öl je nach der Stellung des Hebels 45 entweder in den Raum 53 oder in den Kaum 54
des Gehäuses 47 gefördert. Der Raum 53 ist über die Leitung 55 mit dem Servozylinder
56, und zwar mit dem Zylinderraum 57 auf der einen Seite des Kolbens 58 verbunden.
Der Raum 54 im Gehäuse 47 steht über die Leitung 59 mit dem Zylinderraum 60 im Servozylinder
56 in Verbindung. Von den Leitungen 55, 59 zweigen Leitungen 61, 62 ab, die zu deii
einander gleich ausgebildeten Kolbendruckwaagen 63, 63' führen und dort die Kolben
64 bzw. 64' beaufschlagen. An den Kolben 64, 64' sind Kolbenstangen 65, 65' angeordnet,
die über Gelenke 66, 66' und Waagebalken 67, 67' an Stangen 68, 68' von Reduzierventilen
69, 69' angreifen. Die Drehpunkte der Waageballen 67, 67' sind all Stangen 71, 71'
angeordnet, die um feste Punkte 72, 72' mit den Drehpunkten 70, 70' in den Langlöchern
73, 73' der Waagebalken 67, 67' schwenkbar sind. Die Reduzierventile 69, 69' sind
durch Leitungen. 74, 74' mit der Leitung 62 bzw. der Leitung 61 verbunden, und außerdem
führen von ihnen Leitungen 75, 75' zum Gehäuse 47 des Steuerschiebers, von wo sie
über Kanäle 76, 76' in Zylinderräume 77, 77' führen, in denen sich gegen die Stirnwände
des Gehäuses 47 abstützende Regelkolben 78, 78' angeordnet sind. Die Endpunkte 79,
79' der Stangen 71, 71' greifen zweckmäßig gemeinsam an der Stange 80 des in einem
Zylinder 81 angeordneten Kolbens 82 an. In den Zylinder 81 führt eine Leitung 83,
durch die aus dem Vorratsbehälter 50 über die Pumpe 84 0I in den Zylinder 81 gefördert
wird. In die Leitung 83 ist ein als F liehkraftregler ausgebildetes Steuerventil
85 eingeschaltet.
-
Mit zunehmender Drehzahl des Fliehkraftreglers liefert das Steuerventil
85 zunehmend Druck in den Zylinder 81. Der Kolben 82 wird dadurch in Pfeilrichtung
86 verstellt und verschiebt damit über seine Kolbenstange, 80 die Stangen 71, 71',
so da,ß die Drehpunkte 70, 70' innerhalb der Langlöcher 73, 73' in den Waagebalken
67, 67' in Pfeilrichtung 87 verstellt werden. Dadurch werden über die Reduzierventile
69, 69' in den Leitungen 75, 75' Hilfsdrücke hergestellt, deren Verhältnisse zum
Druck auf den Kolben 58 im Servozylinder 56 des Servomotors abhängig von der Fahrgeschwindigkeit
sind. Die Flächen der Kolben 64, 64' und der Kolben 88, 88' in den Reduzierventilen
69, 69' sind gleich groß. In der gezeichneten Stellung der Stangen 71, 71'
bzw. der Drehpunkte 70, 70' geht das Verhältnis der Drücke im Servomotor zu den
Drücken in den Leitungen 75, 75' gegen Eins. Der von der Fahrgeschwindigkeit in
den Leitungen 75, 75' reduzierte Druck wirkt auf die Regelkolben 78 bzw. 78' im
Steuerschieber 46 und übt eine Rückstellkraft über den Steuerschieber und über den
Hebel 45 der Lenkmutter 44 auf das nicht dargestellte Lenkrad aus.
-
In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind jeweils zwei Pumpen zur
Führung des hydraulischen Mediums aus den Vorratsbehältern in die Servolenkvorrichtung
dargestellt. Statt zwei Pumpen kann jeweils nur eine Pumpe vorgesehen sein, die
das hydraulische Medium in einen Druckspeicher fördert, von dem aus die Lenkvorrichtung
versorgt wird. Statt durch ein auf die Lenkmutter angeordnetes Geberorgan kann der
Steuerschieber auch durch beliebig andere Steuerorgane gesteuert werden, z. B. durch
solche, die in Abhängigkeit von der Verdrehung der Lenkspindel zwischen Lenkrad
und Lenkgetriebe ansprechen. Schließlich kann der Servozylinder einen festen Bestandteil
des Lenkgetriebes selbst bilden, indem, wie bereits vorgeschlagen wurde, die Lenkmutter
im Lenkgetriebegehäuse als Servokolben ausgebildet ist.