DE2448702C3 - Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit Zentralhydraulik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit Zentralhydraulik nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Hilfskraftlenkimgen sind z. B. aus der

DE-OS 2222334 bekannt.

In Kraftfahrzeugen mit Zentralhydraulik werden mehrere voneinander unabhängige Verbraucher, wie z. B. Lenkung, Bremsen und Niveauregelung, deren > Druckölbedarf unterschiedlich groß ist, von einer einzigen Druckquelle versorgt. Um die Größe der Druckquelle klein zu halten, ist zur Deckung von Bedarfsspitzen ein Druckspeicher vorgesehen. Infolge des hohen Speicherdruckes, der etwa doppelt so hoch in liegt wie der höchste Arbeitsdruck im normalen Lenkbereich, wird die Steuereinrichtung der Hilfskraftlenkung mit geschlossener Mittenstellung ausgebildet.

In den Auslenkstellungen des Lenkhandrades wird ι "> hierbei dem Druckraum eines Servomotors Drucköl zugeleitet, während der andere Steuerkolben den zu entlastenden Druckraum mit dem ölbehälter verbindet. Die Lenkkraftbegrenzungsventile haben dabei die Aufgabe, am Lenkhandrad über eine Verstellein- :ii richtung einerseits eine proportionale Rückwirkungskraft zu erzeugen und andererseits diese Rückwirkungskraft über einen bestimmten Höchstwert hinaus nicht weiter ansteigen zu lassen. Ein solches Lenkkraftbegrenzungsventil besteht im wesentlichen aus .ι einem vom Arbeitsdruck beaufschlagten Reaktionskolben und einem koaxial angeordneten, auf einer Teilfläche vom Speicherdruck beaufschlagten Begrenzungskolben. Dieses Ventil arbeitet als Druckwaage, d. h. die Begrenzung der Rückwirkungskraft in wird rein hydraulisch vorgenommen. Um ausreichend große Rückwirkungskräfte am Lenkhandrad zu erhalten, weisen der Reaktionskolben und der Begrenzungskolben verhältnismäßig große Durchmesser auf. Es hat sich hierbei gezeigt, daß bei der kurzen Führung ei des Reaktionskolbens eine leichte Klemmneigung nicht auszuschließen ist. Hinzu kommt der Nachteil einer relativ großen Dichtlänge, insbesondere am Begrenzungskolben.

Aufgabe und Lösung

in Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Erzeugen und Begrenzen der Lenkkraft füi eine Hilfskraftlenkung mit Speicherbetrieb anzugeben, die ein einwandfreies Betriebsverhalten sichert und Rückwirkungskräfte in ausreichender r, Höhe auch bei kleinem Bauraum ermöglicht. Die Begrenzungseinrichtung soll des weiteren Vorteile hinsichtlich der Fertigung und der benötigten Bauteile aufweisen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden ,ei Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der ,-, Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Hilfskraftlenkung mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt nach der Lih< > nie Il-IIder Fig. 1 bei weggelassenem Lenkgetriebegehäuse mit einer schematischen Darstellung des Ölkreislaufes.

Nach Fig. 1 ist in einem als Servozylindcr ausgebildeten Lenkgetriebcgchüuse 1 ein Arbeitskolben 2 gleichzeitig als Lenkmutter ausgeführt, die einerseits mit einer Segmcntwelle 3 und andererseits über eine Kugelreihe 4 mit einer Gewindespindel 5 im Eingriff steht. Die Gewindespindel 5 ist über einen Drehstab 6

mit einer Lenkspindel 7 verbunden, welche ein nicht dargestelltes Lenkhandrad trägt. Im Spindelkopf 8 der Gewindespindel 5 ist eine Steuereinrichtung 9 mit einem quer zur Spindelachse liegenden Rückwirkungskolben 10 und einem eben, ο angeordneten Steuerkolben 11 eingebaut. Zwei am unteren Ende der Lenkspindel 7 angeordnete, ungleich lange Zapfen 12 und 13 ragen durch Bohrungen 14 bzw. 15 im Spindelkopf 8 und greifen in den Rückwirkungskolben 10 bzw. den Steuerkolben 11 ein, so daß diese Kolben beim Einleiten einer Drehbewegung mit dem Spindelkopf drehend, axial gegeneinander verstellt werden. Hierbei erfolgt eine elastische Verdrehung des Drehstabs 6, bis am Steuerkolben 11 gebildete Ringnuten geöffnet bzw. geschlossen werden, so daß jeweils einer Seite des Arbeitskolbens 2 Drucköl zuströmt. - Bei einem evtl. Ausfall der ölpumpe oder beim Bruch einer Hydraulikleitung kann auch mechanisch weitergelenkt werden. In diesem Falle treiben die Zapfen 12 und 13 nach Überwinden des durch die Bohrungen 14 bzw. 15 festgelegten Steuerspiels S (Fig. 2) die Gewindespindel 5 direkt an. Wenn das Lenkhandrad losgelassen wird, führt der Drehstab 6 die beiden Kolben 10 und 11 in die Neutrallage zurück.

Deir Arbeitskolben 2 unterteilt das Lenkgetriebegehäuse 1 in zwei Druckräume 16 und 17. Die Zuführung des Drucköls zur Steuereinrichtung 9 erfolgt über einen Anschluß 18 im Lenkgetriebegehäuse 1, ein koaxial durch den Arbeitskolben 2 bis in die Gewindespindel 5 geführtes Rohr 21, eine Axialbohrung 22 sowie über einen angedeuteten Verbindungskanal 23, der in Zulaufkanäle 29 und 30 (Fig. 2) mündet. Der Zulauf kanal 29 bzw. 30 kann über den Steuerkolben 11 an eine Ringnut 25 bzw. 26 angeschlossen werden, die, wie strichpunktiert angedeutet, mit dem Druckraum 16 bzw. 17 verbunden ist. Die Ringnut 25 bzw. 26 kann über die Steuereinrichtung 9 außerdem mit einem Rücklaufraum 27 verbunden werden, der zu einem Anschluß 28 führt. Dieser hat über eine nicht gezeichnete Schlauchleitung mit einem ölbehälter Verbindung.

In Fig. 2 fördert eine Pumpe 31 Drucköl von dem Behälter 32 über ein Speicherladeventil 33 und eine Leitung 34 zu einem Speicher 35. Von einer zum Zulaufkanal 29 bzw. 30 führenden Leitung 24 zweigen hinter dem Speicher 35 Leitungen 36 und 37 ab, die an weitere Verbraucher, z. B. die Bremsen und eine Niveauregelung, angeschlossen sind. Da Rückwirkungskolben 10 und Steuerkolben 11 symmetrisch ausgebildet sind, werden in der folgenden Beschreibung für die übereinstimmenden Baumerkmale dieselben Bezugsziffern verwendet, zur Unterscheidung ist jedoch jeweils eine Kolbenhälfte mit dem zusätzlichen Buchstaben A bezeichnet. Der Zulaufkanal 29 bzw. 30 leitet das Drucköl Ringnuten 40 bzw. 41 im Spindelkopf 8 zu. Diese Ringnuten 40 und 41 wirken mit Ringnuten 43 und 43/1 am Steuerkolben 11 zusammen. Die Ringnut 43 bzw. 43/4 ist über eine Leitung 414 bzw. 45 an den D^ruk;:mm 16 bzw. 17 angeschlossen. Da die Hilfskraftlenkung mit dem Speicher 35 betrieben wird, sind die Ringnuten 40 und 41 in der gezeichneten Neutrallage gegenüber den zu den Druckräumen 16, 17 führenden Ringnuten 43 und 43/4 gesperrt.

Im Spindelkopf 8 sind weitere mit den Steuerkolbcn-Ringnuten 43 und 43/4 zusammenwirkende Ringnuten 38 bzw. 39 eingedreht, welche über eine gemeinsame Rücklaufleitung 47 an den Behälter 32 angeschlossen sind.

Der Steuerkolben 11 weist zu beiden Seiten Sackbohrungen 48 und 48/4 auf, in welche jeweils eine in einem Deckel 50 bzw. 50yl gehaltene Stellschraube 51 bzw. SlA mit einer Zentrierfeder 52 bzw. 52/4 hineinragt. Die Zentrierfeder 52 bzw. 512/4 stützt sich unter Vorspannung einerseits am Deckel 50 bzw. 50,4 und andererseits an einer von der Stellschraube 51 bzw. 51/4 gehaltenen Scheibe 49 bzw. 49A ab. Diese Zentriereinrichtung 51, 52 bzw. SlA, 52A dient sowohl zur exakten Einstellung des Steuerkolbens 11 bei der Montage in die dargestellte Neutrallage, als auch zur Unterstützung des Drehstabes 6 bei der Rückführung des Steuerkolbens in die Neutrallage.

Zum schnelleren Auffüllen des Servozylinders sind Nachsaugeventile 53 und 54 zwischen die Rücklaufleitung 47 und die zu dem Druckraum 16 bzw. 17 führende Leitung 44 bzw. 45 eingebaut.

Von der Leitung 45 bzw. 44 ist eine Zweigleitung 55 bzw. 56 zu einem Kanal 57 bzw. 58 geführt. Diese Kanäle 57 und 58 münden in Ringnuten 60 bzw. 60/4 des Rückwirkungskolbens 10. In den Rückwirkungskolben 10 sind beidseitig Hülsen 61 und 61.4 eingesetzt, in welchen jeweils ein Abschaltkolben 62 bzw. 62/4 axial verschieblich geführt ist. Die durch eine Feder63belasteten Abschaltkolben 62 und 62/4 stützen sich in ihrer Ausgangsstellung an einer eine Steuerkante 64 bzw. 64/4 bildenden Stirnfläche der Hülse 61 bzw. 61/4 ab. Der Feder^raum 65 steht über einen Rücklaufkanal 66 mit der Rücklaufleitung 47 in Verbindung. Die mit den Druckräumen 17 bzw. 16 verbundenen Ringnuten 60 bzw. 60/4 im Rückwirkungskolben 10 sind über eine Querbohrung 67 bzw. 67 A in der Hülse 61 bzw. 61/4 und über eine im Abschaltkolben 62 bzw. 62/4 vorgesehene Ringnut 70 bzw. 70/1, eine Radialbohrung 71 bzw. 71/1 und eine Sackbohrung 72 bzw. 72/4 mit einer Rückwirkungskammer 80 bzw. 80/4 verbunden. In der Rückwirkungskammer 80 bzw. 80/4 ist eine Stirnfläche 81 bzw. 81/4 am Rückwirkungskolben 10 vom Arbeitsdruck beaufschlagbar. Die durch einen Stift 82 im Rückwirkungskolben 10 befestigte Hülse 61/4 kann zusammen mit dem Abschaltkolben 62/1 auf einfache Weise ausgebaut werden, so daß die die maximale Rückwirkungskraft am Lenkhandrad bestimmende Feder 63 austauschbar ist.

Die Wirkungsweise

Beim Lenken im normalen Fahrbetrieb arbeitet die Hilfskraftlenkung wie folgt:

Wird in Fig. 2 die Lenkspindel 7 mit den Zapfen 12 bzw. 13 aus der Neutrallage beispielsweise nach rechts gedreht, so verstellen die Zapfen den Rückwirkungskolben 10 und den Steuerkolben 11 um einen gewissen Betrag innerhalb des Steuerspiels »5« in Richtung der Pfeile. Die so von Hand eingeleitete Drehbewegung wird nunmehr durch eine vielfach größere hydraulische Hilfskraft unterstützt, indem das unter Speicherdruck stehende Drucköl über den Steuerkolben 11 dem Aibeitskolben 2 zugeleitet wird. Dadurch, daß der Steuerkolben 11 gegen die Kraft der Zentrierfeder 52 nach links verstellt ist, erhält die den Speicherdruck führende Leitung 24 über die beiden miteinander verbundenen Ringnuten 40 und 43 mit der zum Druckraum 16 führenden Leitung 44 Verbindung, so daß sich der Arbeitskoiben 2 nach rechts bewegt. Das dabei aus dem Druckraum 17 verdrängte öl kann über die Leitung 45, die miteinander

verbundenen Ringnuten 43/4, 39 und über die Rücklaufleitung 47 zum Behälter 32 abströmen. Während dieses Lenkvorganges wird der im Druckraum 16 herrschende Arbeitsdruck über die Zweigleitung 56 der Ringnut 6OA des Rückwirkungskolbens 10 zugeführt. Von der Ringnut 6OA gelangt der Arbeitsdruck über die Querbohrung 67A, die Ringnut 70/1 und über die Sackbohrung 72/4 in die Rückwirkungskammer 80/4, in welcher dieser Druck die Stirnfläche SlA belastet. Da der Rückwirkungskolben 10 in Pfeilrichtung nach rechts bewegt wird, muß demzufolge der Arbeitsdruck in der Rückwirkungskammer 80/4, der als proportionale Rückwirkungskraft am Lenkhandrad spürbar ist, vom Fahrer überwunden werden. Hieraus ergibt sich das sogenannte Lenkgefühl, d. h., die Hilfskraftlenkung vermittelt den erwünschten Kontakt mit der Fahrbahn, da der normale Lenkbereich etwa nur ein Drittel des Gesamtlenkradweges ausmacht, ist der Anstieg der Rückwirkungskraft auf einen Höchstwert nur innerhalb dieses Bereiches erwünscht. Beim Einparken soll kein weiterer Lenkkraftanstieg spürbar sein. Die Begrenzung der Rückwirkungskraft auf einen Höchstwert geschieht wie folgt:

Bei einer bestimmten Höhe des Arbeitsdruckes in der Rückwirkungskammer 80/4 wird die Kraft der Feder 63 durch die auf die Endfläche des Abschaltkolbens 62/4 wirkende Druckkraft überwunden, so daß sich der Abschaltkolben nach links bewegt. Dabe wird die Ringnut 70/4 an der Querbohrung 67/4 vor beibewegt und der ölzustrom von der Ringnut 60/ zur Rückwirkungskammer 80/4 gesperrt. Stellt siel -, durch Lecköl ein weiterer Druckanstieg in der Rück Wirkungskammer 80/4 ein, so verschiebt sich der Ab schaltkolben 62/4 so weit nach links, bis die Steuer kante 64/4 die Ringnut 70/4 freigibt. Die Rückwir kungskammer80/4 ist auf diese Weise kurzzeitig übe

in den Federraum 65 und den Rücklaufkanal 66 mit den Behälter 32 verbunden, so daß der Drucküberschul abgebaut werden kann. Die am Lenkhandrad spür bare Rückwirkungskraft ist damit auf einen Höchst wert begrenzt.

r, Wird die Lenkspindel 7 gemäß Fig. 2 nach link gedreht, so verstellen die Zapfen 12 bzw. 13 dei Rückwirkungskolben 10 nach links und den Steuer kolben 11 nach rechts. Dabei gelangt das Drucköl voi der Leitung 24 über die Ringnuten 41, 43/4 und di<

jii Leitung 45 in den Druckraum 17. Der Druckraun 16 ist dagegen über die Leitung 44, die Ringnutei 43, 38 und die Rücklaufleitung 47 zum Behälter 3i entlastet. Der Arbeitskolben 2 bewegt sich nach links Da in dieser Linksrichtung die Rückwirkungskraft ii

j-i der Kammer 80 erzeugt wird, erfolgt die Lenkkraftbe grenzung beim Einparken durch den Abschaltkolbei 62, der in gleicher Weise wirkt wie der Abschaltkolbei 62/1.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit Zentralhydraulik, mit einem mit einem Lenkgetriebe vereinigten Servomotor und einer durch das Lenkhandrad über eine Lenkspindel betätigbaren Steuereinrichtung mit einer quer zur Lenkspindelachse in einem Ventilgehäuse aufgenommenen und durch zwei an der Lenkspindel angeordnete Betätigungszapfen in entgegengesetzten Richtungen verschiebbaren Steuer- und einer Rückwirkungskolbeneinheit, von denen die Steuerkolbeneinheit in der durch eine Zentriereinrichtung bestimmten Neutralstellung den Druckölzufluß sperrt und die Rückwirkungskolbeneinheit an ihren beiden, vom Betätigungszapfen abgelegenen Stirnseiten mit Arbeitsdruck beaufschlagbare Rückwirkungskammern abschließt und mit Schaltkolben zur Erzeugen und Begrenzen einer am Lenkhandrad spürbaren Rückwirkungskraft zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwirkungskolbeneinheit einen einstückig ausgebildeten, in axialer Richtung durchbohrten Rückwirkungskolben (10) umfaßt, der eine Querbohrung aufweist, in die der eine Betätigungszapfen (12) eingreift und der in der axialen Durchgangsbohrung an deren Stirnenden jeweils eine konzentrische Hülse (61 bzw. 61A) mit darin verschieblich gelagertem Abschaltkolben (62 bzw. 62A) sowie zwischen den beiden Abschaltkolben eine die maximale Höhe des Rückwirkungsdrukkes bestimmende und die Abschaltkolben (62 und 62/4) in Ausgangsstellung haltende Feder (63) enthält, wobei jeder Abschaltkolben in axialer Richtung eine in die zugehörige Rückwirkungskammer (80 bzw. 80/4) mündende Sackbohrung (72 bzw. 72A) enthält, die durch eine Radialbohrung (71 bzw. 71/4) in der Ausgangsstellung des Abschaltkolbens mit einer Querbohrung (67 bzw. 67/4) in der zugehörigen Hülse (61 bzw. 61/4) in Verbindung steht und durch diese mit Arbeitsdruck beaufschlagt ist und in der Abschaltstellung von dieser getrennt ist.

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Feder (63) zugewandte Ende jeder Hülse (61 bzw. 61/4) als Anschlag und als Steuerkante (64 bzw. 64/1) für die Abschaltkolben (62 bzw. 62A) ausgebildet ist, wobei die Radialbohrungen (71 bzw. 71/4) eines jeden Abschaltkolbens bei über den Abschaltdruck hinaus ansteigendem Reaktionsdruck mit der Durchgangsbohrung des Rückwirkungskolbens (10) in Verbindung tritt, die an den Rücklauf der Steuereinrichtung angeschlossen ist.

3. Hilfskraftlenkung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Hülsen (61 bzw. 61/4) durch einen demontierbaren Stift (82) gesichert ist.