DE2755545C2 - Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für Fahrzeuge, mit einer Druckmittelquelie, deren Liefermenge mit der Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, mit einem zur Beaufschlagung der Arbeitsräume eines Lenkmotors mit Druckmittel dienenden Lenkventil mit offener Mittelstellung, das mindestens eine Reaktionskammer aufweist, in die über ein Umschaltventil durch eine Zweigleitung hydraulischer Druck eingeleitet wird, der von der in den Lenkmotor eingesteuerten Hilfskraft sowie der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig ist, und mit einer vom Lenkventil zu einem Behälter führenden Ablaufleitung und einer von der Druckmittelquelle zum Lenkventil führenden Zulaufleitung, die vor dem Lenkventil eine Drosselstelle aufweist, und von der zwischen Druckmittelquelle und der Drosselstelle der zum Umschaltventil führende Teil der Zweigleitung abgeht, wobei der Ventilschieber des Umschaltventils in die den Durchfluß durch die Zweigleitung sperrende Stellung durch den Druck in der Zweigleitung und in die den Durchfluß freigebende Stellung durch eine Feder verschoben wird, deren sie umgebender Federraum über eine Verbindungsleitung an den Behälter angeschlossen ist.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (FR-OS 22 88 023) hängt die von Hand aufzubringende Lenkkraft von der Fahrzeuggeschwindigkeit und von dem Lenkwiderstand ab und wird durch ein Umschaltventil in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit nach oben begrenzt. Zur geschwindigkeitsabhängigen Steuerung des Umschaltventils wird eine gesonderte Druckmittelquelle verwendet, weshalb der bauliche Aufwand dieser bekannten Einrichtung vergleichsweise hoch ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hilfskraftlenkeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Lenkkraft unter Verwendung einfachster baulicher Mittel in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwiderstand gesteuert wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die vom Lenkventil zum Behälter führende Ablaufleitung eine Drosselstelle enthält und die Verbindungsleitung zwischen Lenkventil und dieser Drosselstelle an die Ablaufleitung angeschlossen ist

Erfindungsgemäß ist also eine Drosselstelle in der Ablaufleitung vom Lenkventil vorgesehen, um einen geschwindigkeitsabhängigen Druckabfall zu erhalten, der auf das Umschaltventil wirkt.

Dies vereinfacht die Bauweise der erfindungsgemäßen Einrichtung gegenüber der bekannten Einrichtung, da die dort vorhandene gesonderte Druckmittelquelle entfällt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt entlang der Lenksäulenachse durch die Hilfskraftlenkeinrichtung;

F i g. 2 den Ölkreis der Einrichtung;

F i g. 3 ein Diagramm der ölliefermenge in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit; und

Fig.4 ein Diagramm der Lenkkraft in Abhängigkeit jo vom Straßenoberflächenwiderstand.

Das Bezugszeichen 1 bezeichnet eine Lenkspindel

und 2 ein Lenkhandrad, das auf das Ende der Lenkspindel 1 aufgesetzt ist. Die Lenkspindel 1 weist ein Ritzel 5 mit einer Schrägverzahnung 4 auf, die in eine Zahnstange 3 mit Schrägverzahnung eingreift.

Am vorderen Ende der Lenkspindel 1 ist ein Lenkventil 7 vorgesehen, das vorwärts bzw. rückwärts, d. h. in seinem Gehäuse 6 von einer neutralen Geradeausfahrt-Stellung in eine rechte bzw. linke Einschlagstellung verschoben werden kann, wobei die Verschiebung durch eine axiale Reaktionskraft verursacht wird, die bei Drehung des Ritzels 4 entsteht.

Das Lenkventil 7 weist einen offenen zentralen Durchgang auf. In seiner neutraler. Geradeausfahrt-Stellung verbindet es eine Zulaufleitung 9 mit einer Ablaufleitung 11, die an einen Behälter 10 angeschlossen ist. Die Zulaufleitung 9 ist ihrerseits an eine Druckmittelquelle 8 angeschlossen. Wenn das Lenkventil 7 in eine Einschlagstellung verschoben wird, so verbindet es die Zulaufleitung mit einem der beiden Arbeitsräume 14, 14 eines Lenkmotors 13 und die jeweils andere mit der Ablaufleitung lic. In diesem Motor ist ein Kolben 12 vorgesehen, dessen Kolbenstange mit der schrägverzahnten Zahnstange 3 verbunden ist.
Eine Reaktionskammer 15 ist an der Seite des Lenkventils 7 vorgesehen. Diese Kammer 15 ist durch eine Zweigleitung 16 mit der Zulaufleitung 9 verbunden. Die Kammer 15 enthält Plungerkolben 15b, die durch Federn 15a auseinander gedrückt werden. Die Plungerkolben 156 schlagen an Zentrierflanschen 18 des Lenkventils 7 und Zentrierflanschen 17 des Ventilgehäuses 6 an.

Bei der gezeigten Ausführung sind vier einzelne Reaktionskammern 15 vorgesehen, die miteinander durch eine ölverbindungsleitung 15cverbunden sind.

Eine Drossel 19 ist in der Zulaufleitung stromabwärts von einem Abzweigungspunkt der Zweigleitung 16 von der Zulaufleitung vorgesehen.

Im Einzelnen besieht die Druckmittelquelle 8 aus einer Druckölpumpe 20, die durch eine Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, und einem Mengenregelventil 21. Das Mengenregelveniil 21 ist in eine RücklauFieitung 23 zu einem Tank eingefügt, die von einer Förderleitung 22 der Druckclpumpe 20 abzweigt. Das Mengenregelventil 21 wird durch einen an einer Drosselstelle 21a in der Förderleitung 22 entstehenden Differentialdruck in vorbestimmtem Maß gegen den Druck einer Feder 216 geöffnet. Auf diese Weise wird κι erreicht, daß unabhängig vom Öldruck in der Zulaufleitung 9 der Diiferenzdruck und dementsprechend die zur Zulaufleitung 9 geförderte ölmenge auf einer vorbestimmten Höhe gehalten werden. Es ist an sich bekannt, daß sich die Fördermenge in einem solchen Fall, wenn 1 -, die Federkonstante einen vorbestimmten Wert hat, so mit der Drehzahl der Druckölpumpe verändert, wie dies in der stark ausgezogenen Kurve in F i g. 3 gezeigt ist. Diese Pumpendrehzahl steht in engem Zusammenhang mit der Fahrzeuggeschwindigkeit. Durch Ausnutzung dieses Zusammenhanges wird erreicht, daß die Fördermenge entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit steigt.

Wenn daher die Fördermenge entsprechend steigt, steigt auch der Differenzdruck Δ P, der an der Drossel 19 in der Zulaufleitung erzeugt wird, entsprechend der Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit. In Übereinstimmung hiermit steigt auch der Öldruck in der Reaktionskammer 15.

In der Zweigleitung 16 ist ein Umschaltventil 24 3η vorgesehen. Das Umschaltventil 24 ist an einem hnde mit einer Öldruckkammer 24a ausgerüstet, die mit der Reaktionskammer 15 in Verbindung steht. Am anderen Ende des Umschaltventils 24 ist ein Federraum 24c mit einer Feder 24i> angeordnet und im mittleren Teil des is Ventilschiebers des Umschaltventils ist eine Ringnut 24d vorgesehen, durch deren Steuerkanten der Durchfluß durch die Zweigleitung 16 gesteuert wird.

Eine Drossel 25 ist in der Ablaufleitutig U angeordnet. Zwischen dem Lenkventil 7 und der Drossel 25 ist eine Verbindungsleitung 26 zum Federraum 24c an die Ablaufleitung 11 angeschlossen. Infolgedessen wirkt der an der Drossel 25 anstehende Druck auf das Umschaltventil 24 ein, um es in Öffnungsrichtung zu verschieben und muß der Druck in der Reaktionskammer 15, der zur Schließung des Ventils 7 benötigt wird, um einen entsprechenden Betrag erhöht werden. Ein Ablaufkanal 27 verbindet vordere und rückwärtige Kammern 28 des Ventilgehäuses 6 mit der Ablaufleitung 11. In der Druckmittelquelle 8 ist ein Druckbegrenzungsventil 29 vorgesehen, um ein Ansteigen des Öldrucks auf zu hohe Werte zu verhindern. Außerdem ist ein Rückschlagventil 30 vorgesehen, durch das verhindert wird, daß ein Unterdruck in der Druckölquelle entsteht.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Erfindung erläutert:

Wenn das Fahrzeug geradeaus fährt, d. h. wenn das Lenkventil 7 in seiner Geradeausfahrt-Stellung steht, dann ist die Zulaufleitung 9 mit der Ablaufleitung 11 verbunden. Das Druckmittel wird von der Druckmittelquelle 8 über die Drossel 19 in der Zulaufleitung 9 und die Drossel 25 in der Ablaufleitung 11 in den Behälter 10 gefördert. Es wirkt der Förderdruck über die Verbindungsleitung 16 in der Reaktionskammer 15. _b ^r>

Wenn bei einem Lenkausschlag das Lenkventil 7 ausgesteuert wird und der Druck in der Reaktionskammer 15 so weit ansteigt, daß er einen vorbestimmten Wert entsprechend eir.em ansteigenden Widerstand der Straßenoberfläche erreicht, so wird das Umschaltventil 24 gegen den Druckmitteldruck im Federraum 24c und die Kraft der Feder 24b geschlossen, so daß ein weiterer Anstieg des Drucks verhindert wird.

Auf diese Weise verändert sich die Lenkkraft entsprechend der Kurve O-A-B-C'm F i g. 4.

Der Punkt A ist hierin durch den Druckmitteldruck und die Kraft der Feder 15a bestimmt. Wenn sich mit steigender Fahrgeschwindigkeit die Fördermenge der Druckmittelquelle 8 erhöht, steigen auch die Druckabfälle ΔΡΧ und ΔΡ2 an den Drosseln 19 und 25 entsprechend an und damit der Druck in der Reaktionskammer 15. Dementsprechend verschiebt sich, wenn angenommen wird, daß der Punkt A für eine geringe Fahrgeschwindigkeit ermittelt wurde, der Punkt A zum Punkt A 'bei hoher Fahrgeschwindigkeit, d. h. die erforderliche Handlenkkraft wird vergrößert.

Der Punkt S wird durch den Druck in der Kammer 15 bestimmt, der in dem Moment herrscht, wenn das Umschaltventil 24 schließt, oder durch den Druck zuzüglich der Druckkraft der Feder 24£> im Federraum 24c, die das Umrchaltventil 24 beaufschlagen, um es in »offen«-Stel!ung zu halten.

Der Druckabfall ΔΡ2 steigt mit dem Ansteigen der Abflußmenge in der Ablaufleitung U an, die sich entsprechend dem Anstieg der Liefermenge der Druckmittelquelle 8 erhöht. Dementsprechend verschiebt sich der Punkt B bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit zum Punkt B', und die Steuerkurve bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten nimmt den durch O-A'-S'-Cgezeigten Verlauf in F i g. 4.

Falls in diesem Fall das Umschaltventil 24 nicht vorgesehen wäre, würde die Lenkkraft unbegrenzt, entsprechend der Zunahme des Widerstandes der Straßenoberfläche, anwachsen. Dies würde jedoch die Lenkung bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten bei Verhältnissen mit hohen Widerständen der Straßenoberfläche sehr erschweren.

Die Anordnung des Umschaltventil 24 erleichtert die Lenkung unter solchen Verhältnissen. Unter Berücksichtigung der Gefahr des Übersteuerns bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten ist es jedoch immer wünschenswert, daß die Lenkkraft stets mit dem von der Straßenoberfläche ausgehenden Widerstand anwächst. Dementsprechend wird durch die oben erwähnte Anhebung des Punktes B zum Punkt B' der Bereich ß'-C'der Steuercharakteristik über eine Lenkkraft nach oben verschoben, die einem Straßenwiderstand entspricht, der normalerweise bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten auftritt.

Wenn die Einrichtung so ausgelegt wird, daß das Umschaltventil 24 allein durch die Kraft der Feder 24b in die Öffnungsstellung gedrückt wird, dann wird das Ventil 24 durch die gleiche dem Punkt B entsprechende Lenkkraft geschlossen. Die Steuercharakteristik entspricht dann der Kurve Ο-A'-B''-C. Bei dieser Auslegung besteht im Falle einer Verringerung des Straßenwiderstandes bei entsprechender Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit die Möglichkeit, daß die Steuercharakteristik in den Bereich B"-C abfällt. In einem solchen Fall wird es daher notwendig, den Punkt P bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten durch Verstärkung der Feder 24b zum Punkt fl"'anzuheben.

In dem vorstehend erläuterten Auslührungsbeispiel ist die Druckmittelquelle 8 so ausgelegt, daß ihre Liefermenge sich mit der Drehzahl der Antriebsmaschine des Fahrzeugs ändert, die in fester Beziehung zur

Fahrzeuggeschwindigkeit steht. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsart beschränkt. Sie kann auch dahingehend abgeändert werden, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit gemessen wird, und die Liefermenge entsprechend den gemessenen Wert verändert wird.

Weiterhin könnte als Lenkventil 7 auch ein Drehschieberventil verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für Fahrzeuge, mit einer Druckmittelquelle, deren Liefermenge mit der Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, mit einem zur Beaufschlagung der Arbeitsräume eines Lenkmotors mit Druckmittel dienenden Lenkventil mit offener Mittelstellung, das mindestens eine Reaktionskammer aufweist, in die über ein Umschaltventil durch eine Zweigleitung hydraulischer Druck eingeleitet wird, der von der in den Lenkmotor eingesteuerten Hilfskraft sowie der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig ist, und mit einer vom Lenkventil zu einem Behälter führenden Ablaufleitung und einer von der Druckmittelquelle zum Lenkventil führenden Zulaufleitung, die vor dem Lenkventil eine Drosselstelle aufweist, und von der zwischen Druckmittelquelle und der Drosselstelle der zum Umschaltventil führende Teil der Zweigleitung abgeht, wobei der Ventilschieber des Umschaltventils in die den Durchfluß durch die Zweigleitung sperrende Stellung durch den Druck in der Zweigleitung und in die den Durchfluß freigebende Stellung durch eine Feder verschoben wird, deren sie umgebender Federraum über eine Verbindungsleitung an den Behälter angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Lenkventil zum Behälter führende Ablaufleitung eine Drosselstelle (25) enthält und die Verbindungsleitung (26) zwischen Lenkventil und dieser Drosselstelle an die Ablaufleitung (11) angeschlossen ist.