DE2127187C3 - Steuervorrichtung für eine hydraulische Hilfskraftlenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine hydraulische Hilfskraftlenkung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch I.

Solche Steuervorrichtungen sind aus der US·PS 96 136, Figur 1 und zugehörige Beschreibung, bekannt. Diese Steuervorrichtungen weisen an jedem Ende des Steuerkolbens einen Reaktionskniben und jeweils eine durch diesen abgeschlossene Reaktionskammer auf. |ede der beiden Reaktionskammern ist über den zugehörigen ersten Kanal mit dem Modulatorventil verbindbar, das von einer Druckmittelpumpe mit ί Druckmittel gespeist wird und dessen Druck in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit moduliert

Hierbei wird jeder erste Kanal von Bunden und Ringnuten am Steuerkolben bzw. im Ventilgehäuse so ίο aufgesteuert und zugesteuert, daß er bei Steuerventilneutralstellung mit einer Ablaßöffnung aus dem Steuerventil in Verbindung steht, während gleichzeitig auch die erste Ringnut mit derselben Ablaßöffnung in Verbindung steht Wenn der Steuerkolben aus seiner i^r> Neutralstellung verschoben ist, wird der erste Kanal von der Ablaßöffnung getrennt und in Verbindung mit der Leitung vom Modulatorventil gebracht, sofern der Steuerkolben in eine Stellung gebracht wird, in der der dem betreffenden ersten Kanal zugeordnete Reaktions- Hi kolben eine Reaktionskraft erzeugen soll, oder der erste Kanal wird in Verbindung mit der Ablaßöffnung gelassen, wobei dann allerdings die Verbindung dieser Ablaßöffnung mit der ersten Ringnut gesperrt ist. Bei der bekannten Steuervorrichtung erfolgt somit eine 2> Umschaltung der Druckbeaufschlagung der fahrgeschwindigkeitsabhängig beaufschlagten Reaktionskolben, was zu unste.'^:-gem Verlauf der von diesen erzeugten Reaktionskraft führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die w gattungsgemäße Steuervorrichtung so auszubilden, daß deren Steuerventil einen stetigen Verlauf der fahrgeschwindigkeitsabhängigen Reaktionskraft liefert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst.
<> Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung wird die beiden Reaktionskolben gemeinsame Reaktionskammer ständig mit Druckmittel aus der ersten Ringnut gespeist. Eine Umsteuerung der Speisung der Reaklionskammer mit Druckmittel erfolgt nicht. Dadurch ist ·"> für stetige Druckbcaufschlagung der lieaktionskolbcn gesorgt, so daß ein stetiger Verlauf der Reaktionskraft gewährleistet ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung liegt in der einfacheren Ausbildung des Steuerkolbens, da dieser für zwei ·>'> Reaktionskolben lediglich eine Reaktionskammer benötigt. Schließlich gelangt auch ein einfacher ausgebildetes Modulatorventil zur Anwendung, da zur geschwindigkeitsabhängigen Modulation des Drucks in der Reaktionskammer lediglic'i eine gcsihwindigkcitsproportiow nalc Drosselung der Mündung des ersten Kanals erforderlich ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranspriichcn gekennzeichnet.

Ausfiihrungsbcispiele der Erfindung sind in den ¹^ /.cichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. I eine schematische, ausschnittsweise Darstellung einer Steuervorrichtung im Längsschnitt;

Fig. 2 und 3 Diagramme, die typische Arbeitskennwerte der Steuervorrichtung gemäß F i g. 1 wiederge^hf> ben und

Fig.4 eine Fig. I entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Steuervorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Steuervorrichtung umfaßt ein vom Lenkrad aus über eine Schubstange 40 betätigtes Axialkolben-Steuerventil Il und ein Modulatorventil 13.

Das Steuerventil ist in einem Ventilgehäuse 15 aufgenommen, das an einem teilweise dargestellten

Lenkstoekhebelgehäuse J6 mittels Bolzen 17 befestigt ist, wobei das Lenkstoekhebelgehäuse seinerseits an einer nicht dargestellten Spurstange befestigt ist, mit der wiederum zwei ebenfalls nicht dargestellte Spurhebel verbunden sind. Beim Einschlagen der Räder wird somit das Ventilgehäuse 15 axial verschoben.

Im Ventilgehäuse 15 ist eine Kolbenbohrung 19 ausgebildet, die an ihrem einen Ende mittels eines zum Ventilgehäuse 15 gehörenden VerschluQteils 20 verschlossen ist Dab entgegengesetzte Ende der Kolbenbohrung 19 ist mittels eines weiteren zum Ventilgehäuse 15 gehörenden Verschlußteils 21 verschlossen. Im Verschlußteil 21 ist eine axiale Bohrung 22 angeordnet, in der ein Abschnitt 23 verringerten Durchmessers eines Reaktionskolbens 24 verschiebbar sitzt. Am Reaktions- π kolben 24 ist eine Schulter 25 ausgebildet, die als Anschlag wirkt und in Ventilneutralstellung an der Innenseite des Verschlußteiles 21 anliegt. Im Reaktionskolben 24 ist ein erster Kanal 26 in Form einer zentralen Bohrung ausgebildet. -'<>

In der Kolbenbohrung 19 sitzt verschiebbar ein hohler Steuerkoiben 28, in dessen (in Fig. 1) rechtem Stirnende 29 verschiebbar ein Abschnitt 30 größeren Durchmessers des Reaktionskolbens 24 sitzt, der in dessen Innenraum an einer ringförmigen Nut 32 mit einem Bund 31 in Ventilneutralstellung zur Anlage kommt.

Im Steuerkolben 28 sitzt ferner verschiebbar ein weiterer Reaktionskolben 34, der ebenfalls einen als Anschlag wirkenden, mit einer Nut im Steuerkolben 28 so zusammenwirkenden Bund 35 aufweist. Die Stirnflächen der Reaktionskolben 24 und 34 begrenzen im Innenraum des Sieuerkolb'"is 28 eine Reaktionskammer 12. in der eine Federanordnung 36 aus mehreren Schraubenfedern sitzt, die sich auf den beiden Reaktionskolbcn 24 J5 und 35 abstützen. Auf der (in Fig. 1) linken Seite des Reaktionskolbens 34 ist ein Auflager 37 angeordnet, das mit einer Anzahl von Beinen 38 versehen ist. die verschiebbar durch Öffnungen verlaufen, die in einer Platte 39 ausgebildet sind, die Bestandteil des Steuerkol- -»n bens 28 ist. Die Beine 38 des Auflagers 37 wirken mit der Innenseite des Verschlußteils 20 als Anschlag zusammen. Die mit dem nicht dargestellten Lenkrad betrieblich verbundene Schubstange 40 verläuft verschiebbar durch eine axiale Bohrung 41 im Verschlußteil 4i 20 und ist fest mit der Platte 39 verbunden.

Im Ventilgehäuse 15 ist ein Einlaßkanal 43 ausgebildet, der über eine Leitung 44 mit einer Druckmittelpumpe 10 verbunden isi. Der Einlaßkanal 43 mündet in eine erste Ringnut 45 des Vent'lgehäuses 15. Beiderseits der w Ringnut 45 ist eine zweite Ringnut 46 und eine dritte Ringnut 47 ausgebildet, die über Ablaßöffnungen mit einem Druckmittelbehälter verbunden sind. Die Ringnuten 46 und 47 haben gleiche Weite wie die Ringnut 45 und weisen zur Ringnut 45 gleiche Abstände auf. ίί

Der Steuerkolben 28 weist auf seiner Außenseite Bunde auf, die eine vierte Ringnut 48 und eine fünfte Ringnut 49 begrenzen. In die vierte und fünfte Ringnut münden im Ventilgehäuse 15 ausgebildete Zufuhrkanäle 50 und 51, die zu den Druckkammern eines Servomotors führen. Im Steuerkolben 28 ist ein Kanal 52 ausgebildet, der eine Drosselstelle 53 aufweist und der die Reaktionskammer 12 mit der ersten Ringnut 45 bzw. dem Einlaßkanal 43 verbindet.

Wenn im Betrieb des in Fig. I dargestellten Steuerventils 11 die Schubstange 40 durch Drehen des Lenkrades nach rechts bewegt wird, wird dadurch der Steuerkolben 28 nach reclits verschoben, wobei er den Reaktionskolben 34 in gleicher Richtung mitnimmt, so daß die Federanordnung 36 zusammengedrückt wird. Durch die Verschiebung des Steuerkolbens 28 tritt dei Einlaßkanal 43 in Verbindung mit der vierten Ringnut 48 am Steuerkolben 28 und wird die Ringnut 48 von der zum Druckmittelbehälter führenden zweiten Ringnut 46 getrennt. Das von der Druckmittelpumpe 10 gelieferte Druckmittel fließt daher durch den Zufuhrkann! 50 zur beispielsweise linken Druckkammer des Servomotors, so daß dessen Kolben nach rechts verschoben wird. Dabei wird auch das Ventilgehäuse 15 nach rechts (in F i g. 1) bewegt, während die gelenkten Räder beispielsweise nach links gedreht werden. Wenn der Steuerkoiben 28 andererseits nach links verschoben wird, erfolgt die Steuerung des Servomotors entsprechend in entgegengesetzter Richtung.

Das ebenfalls in Fig. 1 dargestellte Modulatorventil 13 ist fest mit dem die rechte Stirnwand des Steuerventils 11 bildenden Verschlußteil 21 verbunden. Das Modula'orventil 13 ist als Tellerventil ausgebildet und umfaßt einen Raum 55, der über de : ersten Kanal 26 in ständiger Verbindung mit der Reakiionskarnmcr 12 steht. Ferner umfaßt das Modulatorventil eine weitere Kammer 57, die mit dem Raum 55 durch einen Kanal mit einer Mündung 56 verbunden ist. In der Wand der Kammer 57 ist eine Ablaßöffnung 58 ausgebildet, die in Verbindung mit dem Druckmittelbehälter steht. Ein Plunger 59 weist an seinem freien Ende ein Drosselelement 60 in Form einer Platte auf, die gegenüber der Mündung 56 angeordnet ist und die^e mehr oder weniger verschließen kann. Um den Plunger 59 herum ist eine Feder 61 angeordnet, die das Drosselelement 60 in Richtung zur Mündung 56 belastet. Der Plunger 59 ist axial verschiebbar und einem Solenoid 62 zugeordnet, das an einen nicht dargestellten Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler angeschlossen ist. Der Fahrzcuggeschwindigkeitsfühler kann beispielsweise als Wechselspannungsgenerator ausgebildet sein, dessen Rotor mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist und der so eine der Geschwindigkeit des Fahrzeuges proportionale Wechselspannung erzeugt. Diese Wechselspannung wird in eine der Fahrzeuggeschwindigkeit proportionale Gleichspannung umgewandelt und an das Solenoid 62 angelegt. Das erregte Solenoid drück: ebenso wie die Feder 61 das Drosselelement 60 in Richtung zur Mündung 56, wobei die vom Solenoid ausgeübte Kraft proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Entgegen der Kraft der Feder und des Plungers wirkt auf das Drosselelement 60 der Druck des aus der Mündung 56 in die Kammer 57 strömenden Druckmittels. Der Plunger 59 nimmt daher im Betrieb eine Stellung ein, in der Gleichgewicht zwischen der vom Solenoid 62 und der Feder 61 erzeugten Kraft einerseits und der vom ausströmenden Druckmittel ausgeübten Kraft andererseits besteht. Für den Fall der Ausbildung des Modulatorventils 1? als Tellerventil ist in F i g. 2 die Abhängigkeit des Drucks in der Reaktionskammer vom Ausgangsdruck der Druckmittelpumpe dargestellt. Wie F i g. 2 zeigt, ist der Druck in der Reaktionskammer bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten. In Fig.3 gilt die gerade Kurve 65 für den Fall, daß ά\ζ Gleichspannung unendlich hoch ist, was bedeutet, daß uie Mundung 56 vom Drosselelement 60 vollständig blockiert ist, so daß der Druck in der Reaktionskammer gleich dem Ausgangsdruck der Druckmittelpumpe ist.

Wenn der Steuerkolben 28 in einer der beiden Richtungen bewegt wird, wird die Federanordnung 36

durch einen der Reaktionskolben 24 oder 34 stärker zusammengedrückt. Dadurch wird eine der Kraft der Federanordnung 36 entsprechende Reaktionskraft über die Schubstange 40 am Lenkrad erzeugt. Zusätzlich zu dieser Reaktionskraft übt der hydraulische Druck des Druckmittels in der Reaktionskammer 12, der sowohl der Lenkkraft als auch der Fahrzcuggcsehwindigkeit proportional ist, eine Reaklionskraft auf das Lenkrad aus. Somit entspricht der beim Drehen des Lenkrades auftretende Widerstand in seiner Größe der Summe der Federkraft der Federanordnung und der Druckkraft des hydraulischen Drucks. Mit dem beschriebenen Modulalorvcntil 13 ändert sich die am Lenkrad wirkende Reaktionskraft in Abhängigkeit von der Lenkkraft mich mit der Fiihr/cuggeschwindigkeit. wie dies beispielsweise mit ausgezogenen Linien 66 und 67 in I i g. i dargestellt ist. In Fig. J gibt die gestrichelte Kurve 68 den Verlauf der Reaktionskraft für den Fall an. daß der Druck in der Reaktionskammer nicht mit der Fahr/enggcschwindigkeit variiert; die strichpunktierte Kurve 69 gilt für eine Lenkung ohne llilfskraftiintcrstüt/ung. Die schraffierte I lache 70 kennzeichnet den Bereich, innerhalb dessen sich die Reaktionskrafi in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert. Die Lage dieses Bereiches kann verändert werden, indem die Federkonstante der Federanordnung 36 in der Reaktionskammer 12 und/oder die Federkonstanlcdcr Feder 61 des Plungers 59 geändert wird.

F i g. 4 zeigt ein abgewandeltes Modulatorventil 1.3' Ί das sich vom Modiilatorventil 13 gemäß Fig. I dadurch unterscheidet, daß es von einem geschwindigkeilsproportionalen Drucksignal gesteuert wird. Wie in Fig. A dargestellt ist. ist der Plunger 59'. der an seinem einer Ende das Drosselclcment 60' trägt, an einem Kolben Tt

κι befestigt, der in einer Kolbcnbohrung 73 eines Gehäuse! 73' verschiebbar angeordnet ist. das zum Gehäuse de> Modiilalorventils 13' gehört. Zur Kolbcnbol'riing T-führt eine FinlaHr>ffnung 74. die über eine Leitung 75 mi einem von der Fahrzetiggcschwindigkcit ge» euerlei

!"■ Reglerventil 76 verbunden ist. das an die (ictriebeaus gangswelle angeschlossen ist und ein der Fiihrzeugge schwindigkeit proportionales Drucksignal liefert. Wem die Fahr/.euggeschwindigkeit ansteigt, wird daher de Plunger 59' nach links (in Fig. 4) verschoben, wodurcl

-Ό die Mundung 5h mehr geschlossen wird, so dan dc Druck in der Reaktionskammer ansteigt. Zur F.rzeugunj des geschwindigkeitsproportionalen Drucksignals kam auch eine beliebige andere geeignete F.inrichiun] verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Steuervorrichtung für eine hydraulische Hilfskraftlenkung für Fahrzeuge, mit einem Axialkoiben-Steuerventil, durch dessen Steuerkolben mittels an ihm angeordneter Bunde und Ringnuten dem Ventilgehäuse in eine erste Ringnut zugeführtes Druckmittel wahlweise einer von zwei Druckkammern eines Servomotors zugeführt und die jeweils andere Druckkammer mit einer Ablaßöffnung verbunden werden kann und der in seinen Stirnenden je einen axial verschiebbar gelagerten Reaktionskolben trägt, der in Steuerventilneutralstellung durch eine Federanordnung in Anlage am Ventilgehäuse gehalten wird und im Steuerkolben eine Reaktionskammer begrenzt, deren Innendruck über einen ersten zur Reaktionskammer führenden Kanal in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit durch ein Modulatorventil moduliert wird, das eine Ka«Tier mit einer Ablaßöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß durch die im Steuerkolben (28) befindlichen Stirnflächen der Reaktionskolben (24, 34) eine gemeinsame Reaktionskammer (12, 12') für beide Reaktionskolben begrenzt wird und in dieser eine auf beide Rcaktionskolben wirkende, gemeinsame Federanordnung (36) angeordnet ist, daß jeder der Reaktionskolben einen Bund (31, 35) aufweist, der die Verschiebung des jeweiligen Reaktionskolbcns relativ zum Steuerkolben (28) nach außen begrenzt. daß ein zweite, nine Drosselstelle (53) enthaltender Kanal (52) eine ständige Verbindung /wischen der ersten Ringnut (45) und der Reaktionskammcr herstellt, und daß der erste K.-.nal (26,26') durch eine in einem der Reaktionskolben 44) angeordnete axiale Bohrung gebildet wird, die eine ständige Verbindung zwischen der Reaktionskammcr und einem im Ventilgehäuse befindlichen Raum (55, 55') herstellt, der über eine Mündung (56, 56') mit der die Ablaßöffnung (58, 58') aufweisenden Kammer (57, 57') des Modulatorventils (13, 13') in Verbindung steht, wobei ein Drossclelemcnt (60, 60') des Modulatorvcntils sich vor der Mündung befindet und das Drosselelement durch eine Feder (61, 61') sowie eine geschwindigkeitsproportionale Kraft in Riehtung gegen die Mündung hin beaufschlagt ist.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselclemcnt (60) vom Kopf eines Plungers (59) eines Solenoids (62) gebildet ist, das mit einem gcschwindigkcitsproportionalen Gleichstrom von einem Fahrzeuggcschwindigkeitsfühler gespeist wird.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drossclelemcnt (60') an einem Kolben (72) ausgebildet ist. der mit geschwind'iEkeitsproportionalem Druck beaufschlagt ist, der von einem Rcglcrvcntil (76) geliefert wird.