DE3346707C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einer bekannten Hilfskraftlenkung dieser Art (DE-OS 24 36 630) ist als Druckquelle für den Arbeitsdruck ein Druckspeicher einer Zentralhydraulikanlage verwendet, der zur Versorgung weiterer Verbraucher wie Bremsen und Niveauregulierung eingesetzt ist. Damit dieser Druck­ speicher nicht über das Überdruckventil des Reaktions­ kolbens leerlaufen kann, sind die Drossel des Reaktions­ kolbens und eine zusätzliche, zwischen die Gehäusekammer und den eigentlichen druckentlasteten Gehäuseanschluß eingeschaltete Drossel so aufeinander abgestimmt, daß die Gehäusekammer nicht leerlaufen kann und daher in letzterer auch nach dem Öffnen des Überdruckventiles ständig ein wenn auch niedriger Restrückwirkungsdruck aufrechterhalten bleibt. Eine mehrstufige Begrenzung des Handlenkmomentes ist bei dieser Hilfskraftlenkung nicht ohne weiteres möglich.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Hilfskraftlenkung zu schaffen, bei der die Begrenzung des Handlenkmomentes stufenweise erfolgt und der Beginn des abszissenparallelen Verlaufes mit konstant bleibenden Wert des Handlenkmomentes in den Bereich höherer Lenk­ hebelmomente gelegt werden kann, ohne daß die für den Reaktionskolben bei bekannten Hilfskraftlenkungen zur Verfügung stehende Querschnittsfläche vergrößert werden muß.

Ausgehend von einer Hilfskraftlenkung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung ist die er­ läuterte Aufgabe gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentan­ spruch 1 gelöst.

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind in der nach­ folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 eine schematische Darstellung der wesent­ lichen lenkgetriebetechnischen Merkmale zusammen mit einem hydraulischen Schaltplan einer Hilfskraftlenkung nach der Erfindung unter Verwendung eines die Drehachse einer Lenkschnecke enthaltenden Axialschnittes (Fig. 1a) und eines die Längsachse eines Steuerschieber-Ventiles enthaltenden Quer­ schnittes (Fig. 1b) gemäß Linie Ib-Ib von Fig. 1a,

Fig. 2 einen Ausschnitt der Fig. 1b in vergrößertem Maßstab mit einer durch einen Rechtseinschlag gemäß Pfeilrichtung II des Handlenkrades aus­ gelösten Stellung des Steuerschiebers,

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Ausschnitt mit einer stärker ausgelenkten Stellung des Steuerschiebers,

Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Ausschnitt mit einer noch stärker ausgelenkten Stellung des Steuerschiebers,

Fig. 5 ein Diagramm mit dem über dem äußeren Lenk­ hebelmoment aufgetragenen Handlenkmoment, und

Fig. 6 einen der Fig. 2 entsprechenden Ausschnitt mit einer durch einen von den gelenkten Fahrzeugrädern her über die Lenkstockhebel­ welle und die Lenkmutter auf das Steuerlineal übertragenen Stoß ausgelösten Stellung des Steuerschiebers.

In Fig. 1 ist eine Hilfskraftlenkung 7 mit einem Lenkgetriebegehäuse 40 versehen, das mit einem Arbeitszylinder 41 für einen Arbeitskolben 42 einteilig ausgebildet ist. Der Arbeitskolben 42 unterteilt den Arbeitszylinder 41 in zwei Arbeitsdruckkammern 43 und 44, die jeweils über einen Druckkanal 62 bzw. 64 mit einem Steuerschieber-Ventil 53 verbunden sind. Der Arbeitskolben 42 weist in Richtung der Drehachse 39-39 einer Lenkschnecke 9 einen im Lenkgetriebegehäuse 40 ge­ führten Zahnstangenabschnitt 45 auf, der an seinem Umfang mit einem Zahnstangenprofil 46 versehen ist, das mit einem Zahnsegment 47 einer Lenkhebelwelle 48 zusam­ menarbeitet, die mit ihrer Achse senkrecht zur Dreh­ achse 39-39 im Lenkgetriebegehäuse 40 drehbar und axial unverschiebbar gelagert ist. Die Lenkschnecke 9 ist mittels einer Wälzlageranordnung 54 im Lenkgetriebege­ häuse drehbar und axial unverschiebbar abgestützt, wo­ bei ein aus dem Lenkgetriebegehäuse herausragender Kupp­ lungszapfen 55 der Lenkschnecke 9 zur drehfesten Verbin­ dung mittels einer Lenkungskupplung mit dem Handlenkrad verwendet ist. An ihrem gehäuseinneren Ende ist die Lenk­ schnecke 9 mittels eines Kugelumlaufes 65 mit einer Lenk­ mutter 49 schraubbeweglich verbunden, welche im Arbeits­ kolben 42 drehbeweglich jedoch axial unverschiebbar ge­ lagert ist. Die Anordnung aus Lenkmutter 49 und zugehöri­ gen Wälzlagern sitzt in einer radialen Ausnehmung 66 des Arbeitskolbens 42. Ein mit der Lenkmutter 49 einteiliges Steuerlineal 50 arbeitet als einarmiger Hebel auf einen Steuerschieber 51 des Steuerschieber-Ventiles 53, dessen Ventilgehäuse 52 als Ausbuchtung mit dem Lenkgetriebege­ häuse 40 einteilig ausgebildet ist. Der Steuerschieber 51 arbeitet in einer Ventilbohrung 67 des Ventilgehäuses 52, die mit Ventilanschlüssen 56 bis 61 und 63 versehen ist. Während der Ventilanschluß 56 mit einer Druckleitung 19 verbunden ist, in die eine ständig vom Antriebsmotor des Kraftfahrzeuges angetriebene Lenkhelfpumpe 20 fördert, welche das hydraulische Betriebsmittel aus einem Vorrats­ behälter 31 ansaugt, stehen die Ventilanschlüsse 57, 58 und 59 mit einer zum Vorratsbehälter 31 führenden Rück­ laufleitung 32 in Verbindung. Der Druckkanal 62 der Arbeitsdruckkammer 43 ist an die Ventilanschlüsse 60 und 61 angeschlossen. Dagegen steht der Druckkanal 64 der Arbeitsdruckkammer 44 mit dem Ventilanschluß 63 in Verbindung. Der Steuerschieber 51 arbeitet nach dem Prinzip der offenen Mitte mit vier Steuerkanten 68 bis 71, von denen die beiden Steuerkanten 68 und 69 in Zu­ sammenarbeit mit dem Ventilanschluß 56 der Druckleitung 19 eine Drosselung bzw. Erhöhung des wirksamen Arbeits­ druckes für die beiden Ventilanschlüsse 61 und 63 der beiden Arbeitsdruckkammern 43 und 44 unter gleichzeitiger Drosselung bzw. Erhöhung des Verbindungsquerschnittes zwischen dem Ventilanschluß 58 der Rücklaufleitung 32 einerseits und den beiden Ventilanschlüssen 60 und 63 der Arbeitsdruckkammer 43 bzw. 44 einstellen.

Die Ventilanschlüsse 57 und 59 stehen jeweils mit ei­ ner vom jeweiligen Stirnende 23 des Steuerschiebers 51 abgeschlossenen Gehäusekammer 24 in Verbindung. Die beiden Enden des Steuerschiebers 51 sind als ein jeweiliger Reaktionsdruckzylinder 17 mit einer Reaktionsdruckkam­ mer 16 verwendet, welche offen am jeweiligen Stirnende 23 des Steuerschiebers ausmündet. Im Reaktionsdruckzy­ linder 17 gleitet jeweils ein hülsenförmiger Reaktions­ kolben 8, welche an seinem inneren Ende vom Reaktions­ druck der Reaktionsdruckkammer 16 beaufschlagt und mit seinem in der Gehäusekammer 24 liegenden Kolbenende 25 an einer gegenüberliegenden Gehäusewand 26 des Ventil­ gehäuses 52 starr abstützbar ist.

Jeder Arbeitsdruckkammer 43 bzw. 44 ist eine der beiden Reaktionsdruckkammern 16 dadurch zugeordnet, daß die Reaktionsdruckkammern 16 durch einen eine Drosselein­ richtung 22 enthaltenden Druckkanal 21 mit dem Ventilan­ schluß 61 der Arbeitsdruckkammer 43 bzw. mit dem Ventil­ anschluß 63 der Arbeitsdruckkammer 44 verbunden sind. Auf diese Weise wird bei einem Rechtseinschlag des Hand­ lenkrades gemäß der Pfeilrichtung II in Fig. 1b die Drosselverbindung zwischen dem Ventilanschluß 56 der Druckleitung 19 und dem Ventilanschluß 61 der Arbeits­ druckkammer 43 mehr oder weniger geöffnet, während die Drosselverbindung zwischen dem Ventilanschluß 60 der Arbeitsdruckkammer 43 und dem Ventilanschluß 58 der Rücklaufleitung 52 im gleichen Maße gedrosselt wird. Gleitzeitig wird die Drosselverbindung zwischen dem Ventilanschluß 56 der Druckleitung 19 und dem Ventilan­ schluß 63 der anderen Arbeitsdruckkammer 44 mehr oder weniger gedrosselt, dagegen die Drosselverbindung zwi­ schen dem Ventilanschluß 58 der Rücklaufleitung 32 und dem Ventilanschluß 63 dieser anderen Arbeitsdruckkammer 44 mehr oder weniger geöffnet. Somit stellt der Steuer­ schieber 51 bei einem Rechtseinschlag in der Arbeits­ druckkammer 43 einen höheren Arbeitsdruck ein als in der Arbeitsdruckkammer 44, wodurch ein den Rechtsein­ schlag unterstützendes Lenkmoment vom Arbeitskolben 42 an der Lenkhebelwelle 48 erzeugt wird.

Durch die Drosseleinrichtung 22 wird beim Einschlagen des Lenkhandrades in der zugehörigen Reaktionsdruckkam­ mer 16 ein zum jeweiligen Arbeitdruck proportionaler Reaktionsdruck erzeugt, welcher die benachbarte Kolben­ druckfläche 18 des Reaktionskolbens 8 beaufschlagt. Auf diese Weise wird am Steuerschieber eine Reaktions­ druckkraft wirksam, die seiner Auslenkung durch das Hand­ lenkrad entgegenwirkt und dadurch ein Handlenkmoment fühl­ bar macht. In jedem der beiden Reaktionskolben 8 sind Mittel 10 zur Begrenzung dieses Handlenkmomentes angeord­ net. Diese Mittel 10 bestehen zunächst aus einem wirkungs­ mäßig zwischen Reaktionsdruckkammer 16 und Gehäusekammer 24 eingeschalteten Überdruckventil 27, das in Form eines federbelasteten Plattenventiles ausgebildet ist. In den Strömungsweg 28 zwischen Überdruckventil 27 und Gehäuse­ kammer 24 sind zwei in Reihe geschaltete Drosseln 29 und 30 angeordnet, die zu ihrer jeweiligen Abschaltung als federbelastete Plattenventile mit einer in ihrer Ven­ tilplatte 37 vorgesehenen Drosselöffnung 38 ausgebildet sind. Alle Ventilplatten öffnen in Richtung Gehäusekammer 24. Die Funktionsweise dieser Mittel 10 zur Handkraftbe­ grenzung bzw. Begrenzung des Handlenkmomentes ergibt sich aus Fig. 5. Danach ist die Lenkhebelmomenten-Achse die Abszisse 72 und die Handlenkmomenten-Achse die Ordinate 73. Der mehrfach geknickte Verlauf der Kurve 11 für das Handlenkmoment M _H über den Lenkhebelmoment M _L ergibt sich wie folgt:

Bei von Null ausgehenden sehr niedrigen Lenkhebelmomenten ergibt sich ein sehr steiler Verlauf gemäß der Geraden 74 bis zu einem Knickpunkt 79. Dieser sogenannte mechanische Bereich des Handlenkmomentes ist ohne Servounterstützung, d. h., der Steuerschieber 51 ist durch eine sogenannte Grundlastfeder 83 (Fig. 1b) in seiner Neutralstellung für Arbeitsdruck gleich Null gegenüber dem Ventilge­ häuse 52 zentriert, so daß das Auslenken der Lenkhebel­ welle 48 rein mechanisch von Hand erfolgt. Ist die Vor­ spannkraft der Zentrierfeder 83 überwunden, wird der Steuerschieber ausgelenkt und in der betreffenden Reaktionsdruckkammer 16 ein Reaktionsdruck erzeugt, der den weiteren Verlauf 12 der Kurve 11 bis zum nächsten Knickpunkt 80 bestimmt. In diesem Punkt 80 der Kurve 11 ist die Vorspannung der Feder des Überdruckventiles 27 überwunden, wodurch das Überdruckventil 27 öffnet und der weitere Anstieg 13 der Kurve 11 durch die Drossel­ charakteristik des Überdruckventiles 27 und der nachge­ schalteten Drosseln 29 und 30 bestimmt ist. Während die Steilheit des Anstieges im Kurvenbereich 12 durch die Gerade 75 bestimmt ist, ist der Anstieg im Kurvenbereich 13 durch die Gerade 76 festgelegt. Der Kurvenbereich 13 endet im Knickpunkt 81, in welchem die Vorspannung der Ventilfeder der Drossel 29 überwunden ist, so daß der wei­ tere Anstieg gemäß dem Kurvenabschnitt 14 durch die weni­ ger steile Gerade 77 wiedergegeben ist. Der Kurvenbereich 14 geht im Knickpunkt 82, in welchem auch noch die Vor­ spannung der Ventilfeder der Ventilplatte 38 der Drossel 30 überwunden ist, in den annähernd auf dem konstanten Wert 78 des Handlenkmoments bleibenden Kurvenverlauf 15 über.

In Fig. 6 ist die Servolenkung in einer Stellung des Steuerschiebers 51 dargestellt, die sich ergibt, wenn von den Fahrzeugrädern her ein Stoß auf das Steuerlineal 50 übertragen wird. Der Einfachheit halber ist hierbei eine in gleicher Weise gerichtete Auslenkung des Steuerschiebers 51 angenommen wie in den Fig. 2 bis 4. Durch die beschriebene Auslenkung des Steuerschiebers führt der Reaktionskolben 8 einen Kompressionshub in bezug auf die Reaktionsdruckkammer 16 aus, so daß an sich am Handlenkrad ein Stoß auftreten würde. Zur Ver­ meidung dieses Nachteiles ist die Drosseleinrichtung 22 abschaltbar, derart, daß die drei in Reihe geschalteten Konstantdrosseln 34, 33, 36 in einem als Ventilschließ­ glied arbeitenden Drosselkörper angeordnet sind, wel­ cher entgegen der Wirkung von schwachen Ventilfedern 84 in eine Abschaltstellung öffnet, in welche ein freier Durchgang 85 zwischen der Reaktionsdruckkammer 16 und dem zugehörigen Ventilanschluß der Arbeitsdruckkammer freigegeben ist. Die Drosseln 33, 34 und 36 haben an sich die Aufgabe, den Druckmittelabfluß über den Reaktionskolben 8 zu begrenzen.

Claims (3)

1. Hilfskraftlenkung für Fahrzeuge, bei der an einem Hand­ lenkrad ein Handlenkmoment unter Vermittlung der Reaktions­ druckkraft eines Reaktionskolbens fühlbar gemacht wird, der in einem Reaktionsdruckzylinder mit einer an seinem einen Stirnende liegenden Kolbendruckfläche eine Reaktions­ druckkammer einschließt, die beim Einschlagen des Hand­ lenkrades unter einen vom Druck einer Lenkhelfpumpe abge­ leiteten Reaktionsdruck setzbar ist, und bei der der mit seinem anderen Stirnende an einer Fläche einer auch das ringförmige Stirnende des Reaktionsdruckzylinders ent­ haltenden Gehäusekammer abstützbare Reaktionskolben eine innere Kolbenkammer und ein wirkungsmäßig zwischen Reaktionsdruckkammer und Kolbenkammer angeordnetes Überdruckventil und eine die Gehäusekammer unmittelbar mit der Kolbenkammer verbindende Drossel sowie das der Gehäusekammer zugehörige, den Reaktionsdruckzylinder verschiebbar aufnehmende Gehäuse einen mit einer druck­ entlasteten Rücklaufleitung in Verbindung stehenden Gehäuseanschluß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (30) abschaltbar ist und die Gehäusekammer (24) mit dem Gehäuseanschluß (57) in offener ungedrosselter Verbindung steht.

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strömungsweg (28) zwischen Drossel (30) und Überdruckventil (27) wenigstens eine weitere abschalt­ bare Drossel (29) liegt.

3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die abschaltbaren Drosseln (29, 30) jeweils als federbelastetes Plattenventil mit einer in der Ventil­ platte (37) liegenden Drosselöffnung (34) ausgebildet sind.