DE1755519A1 - Vorrichtung zur Phasenvorverlegung oder Verringerung der Ansprechvergroesserung von Kraftfahrzeuglenkungen - Google Patents

Description

DR.-ING. G. EICHENBERG

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DIPL-ING. H. SAUERLAND ceciuenalieek>

PR.-ING. R. KÖNIG fernsprecher432732

PATENTANWÄLTE

Mitsubishi Jukogyo Kabushlki Kaiaha, No. 10, Marunouchi 2-chome, Chiyoda-ku, Tokio, Japan

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"Vorrichtung zur Phasenvorverlegung oder Verringerung der Ansprechverzögerung von Kraftfahrzeuglenkungen"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkung für Kraftfahrzeuge, insbesondere auf eine Lenkung mit verringerter oder gar gänzlich ausgeschalteter Verzögerung zwischen dem Beginn der Drehbewegung der Lenkspindel und der Richtungsänderung des Fahrzeugs.

Die Erfindung besteht darin, daß die Lenkung ein Gehäuse mit öl oder einem anderen flüssigen Medium und einer Zwischenwand enthält, die das Behälterinnere in zwei Kammern unterteilt und in bezug auf das Gehäuse beweglich ist. Die beiden Kammern sind über einen Verbindungskanal mit einer einstellbaren Drossel untereinander verbunden. Dabei steht entweder das Gehäuse oder die Zwischenwand mechanisch mit der Lenkspindel oder einem mit dieser verbundenen Teil in Verbindung, während das nicht mit der Lenkspindel verbundene Teil mit einem Organ der Lenkung, beispielsweise dem Steuerventil einer Servolenkung oder der Spurstange des Lenkungsgestanges verbunden ist. Durch diese

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ORIGINAL INSPECTEO

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Anordnung wird das Steuerorgan entsprechend der Drehbewegung der Lenkspindel so verlagert, daß es in bezug auf die relative Phase der Lenkraddrehung entsprechend der Winkelverstellung des Lenkrades vorauseilt. Auf diese Weise kann das Ansprechen der Lenkung eines Kraftfahrzeuges wesentlich verbessert werden.

Die bewegliche Zwischenwand, beispielsweise ein Kolben, ist normalerweise so angeordnet, dafl sie das Gehäuse in zwei Kammern gleichen Volumens unterteilt und bei einer Drehung des Lenkrades bestrebt ist, das Steuerorgan zu bewegen, wenn die Zwischenwand momentan bewegt wird und sich demzufolge der Flüssigkeitsdruck in der einen Kammer wesentlich erhöht und in der anderen Kammer wesentlich verringert. Der Druckanstieg ist so gerichtet, daß die Zwischenwand der Lenkerdrehung vorauseilt, so daß jede mögliche Verzögerung beim Ansprechen der Lenkung gegenüber der Lenkerdrehung kompensiert wird. ErfindungsgemäB kann die Erhöhung des Flüssigkeitsdrucke in der einen Kammer entsprechend der Lenkraddrehung dadurch bewirkt werden, daß eine Zahnradpumpe oder eine Flügelpumpe mit der Lenkspindel verbunden und entsprechend der Lenkraddrehung in der «inen oder anderen Richtung angetrieben wird, so dal der Druckmittelzufluß zu einer der Kammern erhöht wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verringerung der Ansprechverzögerung läßt sich nicht nur bei Servolen-

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klingen, sondern auch bei manuellen Lenkungen anwenden·

Im einzelnen "besteht die Erfindung in einer Phasenvoreilvorrichtung für die Lenkung eines Kraftfahrzeuges mit verringerter Ansprechverzögerung der Lenkung» Dadurch wird die Lenksicherheit insbesondere bei hoher Fahrgeschwindigkeit beträchtlich erhöht.

Die erfindungsgemäfle Torrichtung soll kompakt sein, ein möglichst geringes Gewicht besitzen um auf wirksame Weise die.Ansprechverzögerung manueller Lenkungen oder Servolenkungen auszuschalten. Schließlich soll sich die erfindungsgemäfle Vorrichtung auch zum Einbau ale Baueinheit in manuelle Lenkungen oder Servolenkungen eignen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen

. 1 eine schematische Darstellung des Lenkverhaltens eines Kraftfahrzeuges in Form eines Diagramme,

« 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Servolenkung in schematischer Darstellung,

, 5 einen Längs- bzw. Axlalechnitt der erfindungagemäßen Phasenvoreilvorrichtung zur Verringerung der Verzögerung,

4 tine Draufsicht auf eine manuelle Lenkung mit der erfindungegemäßen Vorrichtung,

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!•Vorrichtung

Wig;. 5 eine der Fig. 2 ähnliche Draufsicht auf eine Servolenkung mit einer erfinduagsgemäßen Druckpumpe*

» 6 einen Querschnitt durch die Druckpumpe der Fig. 5 in schematiaeher Darstellung,

, 7 einen Längsschnitt cEurcIi eine erf indungegemäJie Vorrichtung für Servolenkungen «jit einem Regelventil,

» SA und 8B awei Hälften eines Längsschnitte« durch eine erfindungsgemäße Torrichtung für Servolenkungen mit einem Drehschieber und

Pig, 9 und 10 Querschnitte nach den linien IX-IX und X - X durch Fig. 8.

In Fig. 1 der Zeichnung ist schematisch die Häufigkeit der Ansprechcharakteristik einer Lenkung für einen Personenkraftwagen, das Verhältnis zwischen der Lenkraddrehung und der Phasencharakteristik einer Winkelabweichung des Kraftfahrzeuges graphisch dargestellt, wobei auf der Ordinate die Größe < **-/ θ 6 und auf der Abszisse die Drehzahl des Lenkrades in Umdrehungen je Sekunde aufgetragen sind. Im Diagramm der Fig. 1 gibt W die Abweichung eines Körpers in Grad/Sekunde an und &A. die Drehung des Lenkrades in Grad. Die Fahrzeuggeechwindigkeit ν (km/h) stellt den Parameter dar.

Wenn die Drehung oder Drehzahl des Lenkrades gering ist, ist auoh die Phaeenrersögerung der Winkelabwei-

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chung in bezug auf das lenkrad gering. Bei großer Drehung oder Drehzahl spricht die Abweichung sehr schlecht an und vergrößert sich die Phasenverzögerung in bezug auf die Lenkraddrehung.

Bezeichnet man die Richtung des Kraftfahrzeugs in bezug auf eine vorgegebene Richtung χ mit /6, dann ergibt sich die Winkelabweichung mit djrf/dt =■ ^ω und eilt der Winkel /ό in seiner Phase um 90 der Abweichung nach. Nimmt man die seitliche Ablenkung des Fahrzeugs aufgrund der Lenkung mit y an, dann ergibt sich dy/dt = vjo, so daß die Querabweichung y um 90° in bezug auf den Richtungswinkel φ verzögert ist. Demzufolge ist die Querbewegung y des Kraftfahrzeugs in bezug auf die Lenkraddrehung um mehr als 180 , bezogen auf die Phase, verzögert.

Bei geringer Fahrgeschwindigkeit ergibt sich eine ausreichende Zeit, um die vorerwähnte Phasenabweichung zu korrigieren bzw. zu kompensieren, auch wenn die Abweichung erst nach Drehung des Lenkrades festgestellt wird. Demzufolge ist in diesem Falle die Gefahr minimal.

Bei hoher Fahrgeschwindigkeit vergrößert sich jedoch die Unfallgefahr, da der Fahrer keine ausreichende Zeit für die Korrektur und Kompensation der oben erwähnten Abweichung beim Ansprechen der Lenkung besitzt.

In FLg. 2 der Zeichnung 1st eine erfindungagemäße

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Vorrichtung zur Phasenvorverlegung oder Verminderung der Abweichung in Anwendung auf eine Servolenkung für Kraftfahrzeuge dargestellt. Der Fahrzeugrahmen 10 ist mit einem Getriebekasten 12 versehen, in den eine Lenkspindel 16 mit einem Lenkrad H hineinragt. In üblicher Weise stellt das Lenkgetriebe ein Untersetzungsgetriebe dar. Die Dreh-. bewegung des Lenkrades 14 wird über das Lenkgetriebe 12 auf einen Lenkstockhebel 18 mit erhöhtem Drehmoment übertragen· Das freie Ende des Lenkstockhebels 18 ist mit der erfin— dungsgemäßen Vorrichtung 22 verbunden, die ihrerseits mechanisch mit dem einen Ende einer Spurstange 20 verbunden ist. Das andere Ende der Spurstange 20 ist mit einer Lenkschubstange 28 verbunden, die über einen Lenkhebel 26 die an Hauptbolzen aufgehängten Vorderräder 24 um die Haupt— bolzen drehen.

Die Bewegung des Lenkstockhebels 18 wird nicht direkt auf die Spurstange 20 übertragen, sondern mittels der Vorrichtung zur Phaserivorverlegung 22 und eines Steuerventils 30. Ein Ende eines Hydraulikzylinders 32 ist mit der Spurstange 20 verbunden. Das Druckmittel wird von einer Pumpe 34 unter Druck gesetzt und einem der beiden Zylinderräume des Hydraulikzylinders 32 zugeführt je nach Grad und Richtung der Bewegung des Steuerventils 30 aus der Nullstellung. Die Beschickung des Hydraulikzylinders 32 mit Druckmittel, beispielsweise öl, führt über die Spurstange

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und die Lenkschubstangen 28 zum Einschlagen der Vorderräder 24 und damit zu einer Richtungsänderung des Kraftfahrueges.

In Pig· 3 sind die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Phasenvorverlegung bzw. Verringerung des Nacheilens sowie das Steuerventil 30 dargestellt. Ein Außenzylinder ist mit dem einen Ende der Spurstange 20 verschraubt, während das andere Ende des Außenzylinders 36 über einen Flansch 38 und eine Dichtung 40 mit dem Gehäuse 42 eines Steuerventils 30 verbunden ist. Im Außenzylinder 36 ist ein entlang der Längsachse der Spurstange 20 verschiebbarer Innenzylinder 44 gleitbar geführt. Das kugelige Ende des Lenkstockhebels 18 liegt in einer Ausnehmung 46 am äußeren Ende des Innenzylinders 44 in sphärischen Lagerschalen 50 und i>2. Die Lagerschale 50 wird mittels einer Spiralfeder 5b f^e^en das kugelige Ende 48 des Lenkstockhebels 18 gepreßt, deren Spannung mittels eines Schraubzapfens 54 ver- , ändert werden kann, der in das äußere Ende des Innenzylin— ders 44 eingeschraubt ist.

Der Innenzylinder 44 bildet ein Gehäuse für einen Kolben 62 mit einer Kolbenstange 60, auf der der Schieber 58 das Steuerventil*30 montiert ist. Der Innenzylinder 44 ist deshalb mit Bohrungen 64 großen Durchmessers versehen, die mit als Führung für den Kolben 62 dienende Bohrungen geringeren Durohnessere verbunden sind. In den Bohrungen

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liegen beiderseits des Kolbens 62 in Federaufnaharen 68 gleich starke Federn 70·

Die Bohrungen 64 zu beiden Seiten des Kolbens 62 stehen jeweils mit ölkajnmern 76» 78 über Durchlässe 72 und 74 in Verbindung. Me ölkammern 76 und 78 besitzen Öffnungen, in die flüseigkeitsdicht Schraubnippel 77 und 79 eingeschraubt sind. Die ölkammern 76 und 78 sind untereinander durch eine Öffnung in einer Trennwand 80 verbunden» in der ein Schraubzapfen 84 mit einer Bohrung 82 bestimmten Durchmessers liegt. Ein Schraubnippel 86 sitzt in einer mit der Öffnung 82 koaxialen Öffnung der Außenwandung der Ölkammer 76. Der Schraubzapfen 84 kann nach Entfernen des Schraubnippels 86 gegen einen anderen Schraubzapfen mit demselben oder einem anderen Bohrungsdurchmesser ausgetauscht werden·

Bei dem Steuerventil 30 handelt es sich um eine ) übliche Ausführung, so daß ins einzelne gehende Erläuterungen nicht erforderlich sind. Im Ventilgehäuse 42 befinden sich ein Einlaßkanal 88 und ein Abflußkanal 90, wobei der Einlaßkanal 88 mit der Pumpe 34 und der Abflußkanal 90 mit einem ölbehälter verbunden ist. Außerdem besitzt das Gehäuse 42 eine Ausgangsöffnung 92 und eine RücklaufÖffnung 94, die beide über Rohrleitungen mit dem Hydraulikzylinder 32 ver-. bunden sind.

Befindet sich der Ventilkörper 58 in seiner Hüllst ellung, dann liegt seine Mitte bzw. das mittige Bund 96

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über dem Ringraum 98 im Ventilgehäuse 42, der mit dem Einlaßkanal 88 in Verbindung steht. Die rechten.und linken Bunde 100 und 102 liegen über den entsprechenden Ringräumen 104 und 106 des Gehäuses 42, die mit dem Rücklauf- bzw. Ablaufkanal 90 verbunden sind. Demzufolge gelangt bei dieser Stellung das Drucköl weder in den Förderkanal 92 noch in den Rücklaufkanal 94· i

Wird der Ventilkörper 58 jedoch aus seiner Nullstellung nach links verschoben (Fig. 3), dann steht der Ringraum 98 mit dem Rücklaufkanal 94 in Verbindung, so daß Drucköl vom Einlaßkanal 88 über den Ringraum 98 in den mit dem Rücklaufkanal 94 verbundenen Druckzylinder 32 gelangen kann. Die andere Kammer des Hydraulikzylinders 32 ist mit dem Ablaufkanal 92 verbunden, so daß das Drucköl über den RLngraum 104 und den Abflußkanal 90 in den Ölsumpf gelangt. Auf diese Weise wird der Kolben des Hydraulikzylinders 32 in eine bestimmte Richtung bewegt. Wird andererseits der Ventilkörper 58 nach rechts bewegt, dann kommt der mit der anderen Kammer des Hydraulikzylinders verbundene Kanal 92 mit dem Ringraum 98 in Verbindung, so daß Drucköl in die andere Kammer des Hydraulikzylinders 38 gelangt. Gleichzeitig wird der Kanal 94 über den Ringraum 106 und den Abzugskanal 90 mit dem Sumpf verbunden. Dementsprechend wird der Kolben des Hydraulikzylinders 32 in der entgegengeseteteri Richtung bewegt.

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Das Lenkrad 14 und der Ventilkörper 58 befinden sich stets gleichzeitig in ihrer Nullstellung. Die ölkammern 76, 78 und die diese verbindende öffnung 82 sind stets völlig mit Öl gefüllt. Bei einer Lenkraddrehung gegen den Uhrzeigersinn wird der Lenkstockhebel 18 nach rechts (Fig. 3) bewegt. Demzufolge wird der Innenzylinder 44 durch das Kugelende 48 und dessen Lagerschale 52 nach rechts verschoben. Dadurch wird die links des Kolbens 62 liegende Feder 70 zusammengedrückt und der Kolben 62 mit der Kolbenstange 60 aus der Nullstellung nach rechts bewegt. Zu gleicher Zeit wird das öl in der Bohrung 64 auf der linken Seite des Kolbens 62 und in der ölkammer 66 augenblicklich komprimiert, so daß sich eine Druckdifferenz zwischen den ölkammern 76 und 78 sowie der linken und der rechten Bohrung 64 ergibt, wobei der Druck in der Kammer 76 und der links des Kolbens 62 liegenden Bohrung 64 wesentlich größer ist als der Druck in der Kammer 78 und der rechts des Kolbens 62 liegenden Bohrung 64*

Die tatsächliche, durch die Druckdifferenz verursachte Verstellkraft hängt vom Strömungswiderstand des Öls ab, der seinerseits von der Strömungsgeschwindigkeit des Öls durch die Bohrung 82 bestimmt wird. Diese Strömungsgeschwindigkeit ist der Geschwindigkeit der Relativversohlebung zwischen dem Innenzylinder 44 und dem Kolben 62 proportional, so daß sie auch von der Winkelgeschwindigkeit

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des Lenkrades H abhängt. Demzufolge wirkt auf den Kolben 62 und die Kolbenstange 60 eine Kraft, die der Relativbewegung des Lenkstockhebels 18 und des Innenzylinders 44 proportional ist, sowie eine weitere Kraft, die von der V/inkelgeschwindigkeit des Lenkrades 14 abhängt. Dadurch werden Kolben 62 und Kolbenstange 60 nach rechts verschoben.

Somit sprechen im Vergleich mit dem Fall, daß die Kolbenstange 60 proportional zur Lenkreddrehung oder zur Bewegung des Lenkstocks 18 bewegt wird, die Kolbenstange und der Hydraulikzylinder 32 rascher an und wird die Ansprechverzögerung in starkem Maße verringert.

Beim Drehen des Lenkrades 14 im Uhrzeigersinn wird aufgrund der Bewegung des Lenkstockhebels 18 über die Fe- \ht ¹A. zwischen der Lagerschale 50 und dem Schraubzapfen ■jA der Innenzylinder 44 nach links verschoben. Dadurch vvird auch der Kolben 6^ durch die rechts von ihm liegende Keder 70 nach linka verschoben. Zu gleicher Zeit und in der oben bereits beschriebenen Weise entsteht eine Druckdifferenz zwischen den beiderseits des Kolbens 62 liegenden Räumen 64, so datt die Phase der Verschiebung der Kolbenstange 60 und des Ventilkörpers 58 vorverlegt wird.

In Pig. 4 iet die Vorrichtung zur Phasenvorverlegung gemäß Fig. 5 teilweise abgewandelt und auf eine übliche Lenkung angewandt, die im wesentlichen aus denselben

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Teilen besteht, wie die in ?ig. 2 dargestelltfe Lenkung und daher dieselben Bteiuga«eichen aufweist*.

Bei dem Auefühtungsbeispiel nach fig· 4 fehlt jedoch der Hydraulikzylinder 32, und ist die Spurstange 20 über die Vorrichtung zur Phasenvorveidögung direkt fcit dem Lenkstockhebel 18 des ßetriebekastens 12 verbünden« Bei diesem Ausführuhgsbeispiei fehlt das Ventilgehäuse 42 und der Ventilkörper 58 des Steuerventils 30, und ist die Kolbenstange 60 des Kolbens 62 mit dem Außenaylinder 36 verbunden, der seinerseits mit der Spurstange 20 verbunden ist. Wie bereits ifii Zusammenhäng mit Fig. 3 erwähnt, stellt die Bewegung der Kolbenstange 60 und der Spurstange 20 die Summe der Bewegung proportional der Lenkraddrehung und der Bewegung in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit der Lenkraddrehung dar. Demzufolge ergibt sich dieselbe Phasenverschiebung oder Reduzierung der Ansprechverzögerung wie bei der in Pig. 3 dargestellten Vorrichtung.

Pig. 5 zeigt schematisch eine weitere Vorrichtung zur Phasenvorverlegung bzw. Verringerung der Ansprechverzögerung für Servolenkungen. Der Unterschied zwischen den Vorrichtungen nach Pig. 5 und den Fig. 2 und 3 besteht darin, daß die Pumpe 114» beispielsweise eine Flügelpumpe, über Zahnräder 110 und 112 mit der Lenkepindel 16 verbunden ist und sich demzufolge mit dieser dreht. Die Förder- und Rücklauföffnungen der Pumpe 114 sind mit Ölkammern 76 und

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78 eines Innenzylinders 44 gemäß Figo 3 über geeignete Rohrleitungen verbunden. Die Verbindung der ölkammern 76 und 78 mit den leitungen läßt sich leicht dadurch bewerkstelligen, daß die betreffenden Schraubnippel 77 und 79 entfernt und in die Gewindebohrungen Fittings eingesetzt werden.

Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Pumpe 114 ist in Fig« 6 dargestellt; dabei sind die Zahnräder 110 und 112 durch unterbrochene Linien eingezeichnet. Die Wellen der Zahnräder 112 und 116 sind fest miteinander verbunden und konzentrisch in einem Pumpengehäuse 118 angeordnet. Normalerweise ist das Lenkrad so angeordnet, daß ein voller Lenkausschlag mit etwa zwei vollständigen Drehungen in der einen oder in der anderen Richtung erreicht wird. Aus diesem Grunde beträgt das Übersetzungsverhältnis zwischen der Welle 16 und der Pumpe I14 etwa 1 : 4, so daß auf zwei Umdrehungen des Ritzels I10 eine halbe des Zahnrads 112 kommt.

Die Welle 116 ist mit einem radial nach außen stehenden Flügel 120 versehen. Im freien Ende des Flügels I20 befindet sich eine gleitend geführte Dichtung, die in federnd dichter Anlage an der Innerioberflache des Gehäuses I18 unter dem Einfluß einer Feder 112 in einer Ausnehmung des Flügels 120 liegt. Das Gehäuse 118 ist mit einer nach innua gerichteten Zwischenwand 126 versehen. Beiderseits

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der Zwischenwand 126 liegen Förder- und Ruckflußöffnungen 128 und 130. In Fig. 6 sind die Teile der Vorrichtung in einer Lage dargestellt, die sie einnehmen, wenn sich das Lenkrad H in der Nullstellung befindet; in diesem Falle liegen der Flügel 120 und die Zwischenwand 126 einander diametral gegenüber.

Die Öffnung 130 steht mit der Ölkammer 76 gemäß Fig. 3 in Verbindung, während die Öffnung 128 mit der Ölkammer 78 verbunden ist. Wird beispielsweise das Lenkrad H gegen den Uhrzeigersinn gedreht, dann drehen sich die Welle 116 und das Ritzel 110 gleichzeitig miteinander, so daß sich das mit dem Ritzel 110 kämmende Zahnrad 112 und die Pumpenwelle 116 im Uhrzeigersinn drehen. Auf diese Weise wird Öl durch die öffnung 130 in die ölkammer 76 geleitet, während das Öl der Ölkammer 78 durch die Öffnung ausfließt. Auf diese Weise wird die Druckdifferenz über den Kolben 62 mehr vergrößert, als das bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 3 der Fall ist. Die Bewegungsphase der Kolbenstange 60 in bezug auf die Drehbewegung des Lenkrades H wird dadurch vorverlegt und damit der Zeitgewinn bei der Kolbenstangenbewegung erhöht.

Die zuvor beschriebenen Mittel der Erfindung lassen sich auch für eine rein manuelle Lenkung anwenden, wenn der Hydraulikzylinder 32, das Steuerventil 30, die ölpumpe 34 und die damit verbundenen Teil der Vorrichtung weggelassen

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■werden und die Kolbenstange 60 direkt mit dem Außehzylinder 36 verbunden wird. Die Phasenvorverlegung ist dann dieselbe wie im Zusammenhang mit Pig. 5 und 6 beschrieben.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen lag die Vorrichtung 22 zur Phasenvorverlegung auf der Achse der Spurstange 20, während bein Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 die Vorrichtung an der Lenkspindel angeordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die den anderen Ausführungsbeispielen entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen, jedoch unter Hinzufügung eines "aⁿ gekennzeichnet.

Lie Lenkung besteht aus einem Lenkrad Ha einer Lenkspindel 16a, einem Getriebekasten 12a sowie einer Pumpe 114a, die der in Fig. 6 dargestellten Pumpe entspricht auf der Lenkspindel 16a sitzt. Weiterhin ist an der apiii'iel 16a feine erfindungsgemäüe Vorrichtung 22a zur i-ha:-<:!;vorverlegunß und ein Steuerventil 30a angeordnet. /

Die einzelnen Gehäuse bilden eine Baueinheit, die die Leitspindel 16a umgibt. Wird diese im Uhrzeigersinn gedreht, dam bewegt sie sich zunächst ein kleines Stück nach rechts (in Pig. 7) bis der Lenkwiderstand der Vorderräder über ein Lenkgestänge mit einem im Gehäuae 12a liegenden Zahnrad wirksam wird, das mit einer nicht dargestellten Zugstange verbunden ist. Ein Bund 136 ist etwa mittig auf der Lenkspindel 16a befestigt und besitzt eine Ringnut 134-. Beider-

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seits des Bundes liegen feste Axiallager 1;58 und 140. !Das Bund 136 und die Axiallager 138, 140 liegen im Getriebekasten 12a und gestatten eine leichte AxialverSchiebung der Lenkspindel 16a.

Das kugelige Ende 146 eines Hebels 144» der ua eine Achse 142 des Getriebekastens 12a versehwenkbar ist, greift in die Ringnut 134 des Bundes 136 ein, so daß der Hebel bei der Bewegung der Lenkspindel 16a nach rechts entgegen dem Uhrzeigersinn um seine Achse 142 verschwenkt wird.

Das andere Ende 148 des Hebels 144 ist ebenfalls kugelig ausgebildet und mit dem Innenzylinder 44a einer Vorrichtung 22a zur Phasenvorverlegung verbunden. Aufgrund der Tatsache, daß der nach oben weisende Arm des Hebels 144 länger ist als dessen unterer Arm wird die Axialbewegung der Lenkspindel 16a entsprechend dem Hebelarm-Verhältnis vergrößert auf den Innenzylinder 44a übertragen, dessen Be-

wegung nach links demzufolge um ein entsprechendes Stück größer ist. Im Innenzylinder 44a befindet sich eine ölkammer 64a und ein Kolben 62a. Gleich starke Federn 70a liegen beiderseits des Kolbens 62a. Die ölkammern 64a beiderseits des Kolbens 62a sind miteinander über einen Durchlaß 150 verbunden, in dem sich eine einstellbare Drossel 84a befindet.

In Abhängigkeit von der Bewegung des Innenzylinders 44a nach links wird der Kolben 62a durch die eine der Federn

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70a ebenfalls nach links verschoben und dadurch eine Druckdifferenz zwischen den beiderseits des Kolbens liegenden £3!kammern entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit des Innetuzylinders 44a aufgebaut. Demzufolge wird die Phase der KoIiDenverlagerung nach links in bezug auf die Drehung der "Lenkspindel 16a Torverlegt.

Infolge der Lenkspindelärehung wird die Pumpenwelle f 116a über das Ritzel 110a und das Zahnrad 112a gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so daß-Druckmittel über den Kanal 128a in die ölkammer auf der linken Seite des Kolbens 62a gelangt, wobei gleichzeitig von der rechten Seite des Kolbens 62a öl über den Kanal 130a abfließt. Auf diese Weise wird eine Druckdifferenz über den Kolben 62a erzeugt, die der Summe der durch die Verlagerung des Innenzylinders 44a in bezug auf den Kolben 62a und der Lenkspindeldrehung verursachten Druckdifferenz entspricht und eine sehr wesentliche Phasenvorverlegung bewirkt.

Die Kolbenstange 60a des Kolbens 62a ist mit einem Ventilschieber 58a verbunden, der die Druckmittelzufuhr zum Arbeitsraum des Zahnstangenzylinders 152 im Getriebekasten. 12a steuert, so daß das Zahnrad 132 gedreht wird und die Servolenkung zu arbeiten beginnt. Fehlt _rdie Pumpe 114a dann wird der Winkelgewinn des Zahnrades 132 bzw, des Lenkatockhebela 18a in bezug auf die lenkraddrehung und damit die Phaaenvorverlegung entsprechend den Ausführungen zu Pig. 3

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verringert. Dennoch ergibt sich eine beträchtliche Phasenvorverlegung.

Sin anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Pig. 8 bis 10 beschrieben, in denen die dem Ausftilirungsbeispiel nach den Pig. 2 und 3 entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen, jedoch unter Zusatz eines "b" gekennzeichnet sind. Bei diesem Ausführungsbeiepiel umfaßt die lenkung ein Lenkrad 14b, eine Lenkspindel 16b und einen Getriebekasten 12b. Eine Pumpe 1Hb ist so an der Lenkspindel angeordnet, daß sie von der Lenkspindel_; 16b über ein Ritzel HOb und ein Zahnrad 112b betätigt wird. Weiterhin sind an der Lenkspindel 16b eine Vorrichtung zur Phasenvorverlegung 22b und ein Steuerventil 30b angeordnet. Die Gehäuse der einzelnen Vorrichtungsteile bilden eine einzige, auf der Lenkspindel 16b angeordnete Baueinheit.

Die Pörder- und Rücklaufleitungen 128b und 130b der Pumpe 1Hb stehen über Ringnuten 154 und 156 an der Lenkspindel 16b mit entsprechenden Axialbohrungen 158 und 160 der Lenkspindel 16b in Verbindung. Die Ringnuten 154 und 156 sind außerdem über einen öldurchiaß 162 mit einer verstellbaren Drossel I64 untereinander verbunden·

Die Vorrichtung zur Phasenvorverlegung umfaßt ein in Pig. 9 dargestelltes Betätigungsglied. Dieses besteht aus einemRadialflügel 166 an der Lenkapindel 16b mit einer nach außen gerichteten öffnung, in der eine Dichtung

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170 unter dem Einfluß einer vorgespannten Feder gleitbar angeordnet und gegen die Innenoberfläche des Gehäuses gepreßt wird. Im Gehäuse 168 "befindet sich eine feste Zwischenwand 172, die sich radial nach innen erstreckt und in der Nullstellung des Lenkrades Hh "bzw. der Lenkspindel 16b dem Flügel I66 diametral gegenüberliegt· Das Pumpengehäuse 168 ist innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung zur Phasenvorverlegung drehbar angeordnet.

Ein Drehstab 174» dessen eines Ende mit dem Gehäuse 168 verbunden ist, trägt einen Drehschieber 176 und bildet einen Teil des Steuerventils 30b. Eine Schraubspindel 180, die einen Teil einer bekannten Kugelumlauflenkung bildet, ist mit dem freien Ende des Drehstabes 174 durch einen Stift 178 verbunden. Auf der Spindel 180 ist eine Ventilhülse 182 angeordnet, die dicht auf dem Ventilkörper 176 sitzt.

Von einer (nicht dargestellten) ölpumpe gelangt Iiruclcöl in den Einlaßkanal 184. Infolge einer Relativdrehung des Drehschiebers 176 und der Ventilhülse 182 gelangt das Drucköl in eine der Druckkammern beiderseits des Zahnstangenkolbens 190, und zwar durch eine der gestrichelt eingezeichneten Leitungen 186 und 188. Das öl aus dem anderen Arbeitsraum wird über einen Auslaßkanal 182 abgeleitet. Auf diese Weise wird der Zahnstangenzylinder 190 entweder nach links oder rechts verschoben. Die Konstruktion des Drehschieberventils 176, 182 ist allgemein bekannt, so daß

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eine nähere Erläuterung nicht erforderlich ist.

An der gegenüberliegenden bzw. linken Seite des Gehäuses 168 ist eine in Fig. 10 im Schnitt dargestellte Federung angeordnet. Diese besteht aus einem Ring 168· des Gehäuses 168, einem Federanschlag 192, der sich beiderseits der Lenkspindel 16b erstreckt, sowie einem weiteren Paar Federanschlägen 194, die sich radial nach innen vom Gehäuseteil 168' erstrecken und einander diametral gegenüberliegen. Außerdem sind vier Federn 196 vorgesehen, die jeweils zwischen den Anschlägen 192 und 194 angeordnet sind, so daß sich in Jedem Quadranten des ringförmigen "Gehäuseteils 168 eine Feder befindet. Wird das Lenkrad Hb und damit die Lenkspindel 16b im Uhrzeigersinn gedreht, dann dreht sich auch das Gehäuse 168' unter dem Einfluß der Federanschläge 192, 194 und Federn 196. Gleichzeitig wird auch die Pumpe 114büber das Ritzel 110b und Zahnrad 112b gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Dadurch gelangt Drucköl durch den Kanal 128b und wird über den öldurchlaß 162 sowie den Kanal 150b zurückgesaugt. Infolge der im öldurchlaß angeordneten Drossel 164 wird auf der Seite des Kanals 128b ein der Winkelgeschwindigkeit der Pumpe 114b und damit der Winkelgeschwindigkeit des Lenkrades 14b entsprechender Druck aufgebaut. Da der Kanal 128b mit dem in Fig. 9 dargestellten Betätigungsglied über den Kanal 158 in der Lenkspindel 16b und der Kanal 130b über den Kanal 160 in der

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Lenkspindel 16b mit der Betätigungsvorrichtung verbunden ist, tritt das Drucköl in die rechte Ölkammer gemäß Fig. 9 ein. Demzufolge dreht sich das Gehäuse 168 im Uhrzeigersinn gegenüber der Lenkspindel 16b.

Auf diese Weise erfährt das Gehäuse 168 über die Federn 196 eine Drehung, die proportional der Lenkspindeldrehung ist, sowie eine weitere Drehung, die der Winkelge- | schwindigkeit des vom Fahrer gedrehten Lenkrades abhängig ist. Daraus ergibt sich eine-weitere beträchtliche Phasenvorverlegung oder Winkelverlagerung gegenüber der Lenkraddrehung. Das Ausmaß der Phasenvorverlegung kann mittels der Drossel 164 eingestellt werden. Das Zahnrad 12b der Servolenkung spricht dann mit vorverlegter Phase über das mit der Betätigungsvorrichtung verbundene Drehschieberventil 30b auf die Betätigungsvorrichtung an, so daß die Ansprechgeschwindigkeit der Lenkung wesentlich verbessert wird. '

Bei der Vorrichtung nach den Fig. 8 bis 10 können die Pumpe 114b fortfallen und die Kanäle 128b und 130b beispielsweise durch Schraubnippel verschlossen werden. In diesem Falle wird in der Betätigungsvorrichtung ein der Winkelgeschwindigkeit der Lenkspindel 16b entsprechender Druck aufgebaut, da die Kanäle 158 und 160 der Betätigungsvorrichtung miteinander über den Durchlaß 162 mit der Drossel 164 verbunden sind. Auf diese Weise kann ebenfalls

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.17 Mai 19.68 _αη 'IVorrichtung zur ...J"

eine Phasenvorverlegung erreicht werden, wenngleich die Vergrößerung der Bewegung geringer ist.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die Vorrichtung zur Phasenvorverlegung oder Verringerung der Lenkverzögerung aus einem durch eine Zwischenwand unterteilten Gehäuse mit Druckmittel besteht, wobei das Gehäuseinnere durch die Zwischenwand in zwei Kammern unterteilt wird und die Zwischenwandung in bezug auf das Gehäuse bewegt werden kann. Die beiden Kammern sind über einen Durchlaß mit einer Drossel untereinander verbunden. Entweder das Gehäuse oder die Zwischenwand sind mit der Lenkspindel fest verbunden, während das andere Teil mit einem Steuerorgan, beispielsweise einem Steuerventil einer Servolenkung oder dem Gestänge einer rein manuellen lenkung verbunden ist. Auf diese Weise wird das Steuerorgan so bewegt, daß seine Bewegung in bezug auf die phase der Lenkraddrehung vorauseilt und damit die Ansprechgeschwindigkeit der Lenkung verbessert wird.

Die Erfindung läßt sich sowohl bei rein manueller als auch bei einer Servolenkung anwenden. Darüber hinaus können statt der Flügelpumpeη 114, 114a und 114b auch andere Pumpen, beispielsweise Zahnradpumpen, verwendet werden·

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Claims (10)

...1.7..« M&i 1968 απ .."Vörricjtitung zur ........·; Blatt a Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha, No. 10, Marunouchi 2-chome, Chiyoda-ku, Tokio, Japan Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur Phasenvorverlegung oder Verringerung der Ansprechverzögerung von Kraftfahrzeuglenkungen mit einem Lenkrad und einem Lenkgetriebe für den Einschlag der Vorderräder, gekennzeichnet durch ein mit Druckmittel gefülltes Gehäuse (44-), eine beweglich im Gehäuse angeordnete, diese in zwei Kammern (64) teilende Zwischenwand (62), einen Druckmitteldurchlaß (72, 74, 76, 78) zwischen den Kammern (64), eine Drossel (82, 84) im Druckmitteldurchlaß, eine feste Verbindung (18) zwischen dem Gehäuse (44) oder der Zwischenwand (62) und der Lenkspindel (16), so daß entsprechend der Lenkraddrehung das ( Volumen einer Kammer (64) verringert und das Volumen der anderen Kamin er (64) vergrößert und ein Druck in einer der Kammern (64) aufgebaut wird und das Druckmittel aus dieser Kammer über den Öldurchlaß in die andere Kammer strömt, um das Gehäuse (44) in bezug auf die Zwischenwand (62) oder umgekehrt zu verschieben und ein Vorauseilen der Bewegung des Steuerorgane in bezug auf die Lenkradumdrehung zu erreichen.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch beiderseits der Trennwand (62) liegende, sich zwischen dieser und dem Gehäuse (44) erstreckende in der Nullstellung gleich starke Federn (70).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine von der Lenkspindel (16b) entsprechend der Lenkraddrehung angetriebene Pumpe (114) mit zwei, jeweils mit einer der Kammern (64a) verbundenen Druckmittelkanälen (128a, 130a), über die bei einer Lenkraddrehung Druckmittel in die eine Kammer (64a) gedrückt und von der anderen Kammer (64a) abgezogen wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Servolenkung (132, 152) mit einem Steuerventil (58a).

5· Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine manuelle Lenkung mit einem Lenkungsgestänge (20, 26, 28).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zylinder (44) und einen in diesem gleitend geführten Kolben (62), dessen Kolbenstange (60) mit der Servolenkung (132, 152) oder dem Lenkergestänge (20, 26, 28) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine drehbare, mit dem Lenkrad verbundene Lenk-

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spindel (16a) und einen diese mit dem Zylinder (44a) verbindenden zweiarmigen Betätigungshebel (144a).

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein drehbares Gehäuse (168), eine Servolenkung (186, 190) mit einem, mit dem Gehäuse verbundenen

■Drehschieberventil (176, 182), eine mit dem Lenkrad (14b) verbundene Lenkspindel (16b) und eine Zwischenwand in Ge- f stalt eines im Gehäuse (168) drehbaren und mit der Lenkspindel (16b) verbundenen Flügels (166).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch zwischen dem Gehäuse (168·, 194) und der Lenkspindel (16b,192) angeordnete, die Drehbewegung der Lenkspindel (16b) auf das Gehäuse (I68') übertragende Federn (196).

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Pumpe mit zylindrischem Gehäuse (114, 118), { eine koaxial angeordnete Welle (116), einen sich von dieser radial nach außen erstreckenden, flüssigkeitsdicht an der Innenwandung des Gehäuses (II4, 118) anliegenden Flügel (120, 122, 124) sowie eine sich von der Gehäuseinnenwand nach innen erstreckende und dicht an der Pumpenwelle (116) anliegende Zwischenwand (126), beiderseits des Flügels angeordnete Kanalöffnungen (128, I30) und ein Untersetzungsgetriebe (11Oa, 112a) zwischen der Pumpenwelle (116) und der Lenkspindel (16a).

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