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Hilfskraftlenkeinrichtung mit Reaktionskraft für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkeinrichtung mit einem gegenüber einem feststehenden Gehäuseteil beweglichen, z. B. als Ventilkolben oder Ventilbüchse ausgebildeten Steuerglied und von diesem Steuerglied bewegten Reaktionskolben, die von dem jeweils unter dem Arbeitsdruck stehenden Druckmittel beaufschlagt werden und den Bewegungen des Steuergliedes entgegenwirken. Dadurch wird eine dem wirksamen Arbeitdruck in der Olleitung verhältige Reaktionskraft am Lenkrad spürbar. Diese Reaktionskraft ersetzt die mechanische Rückwirkung, welche in einer nur von Hand betätigten Lenkung dem Fahrer ein Gefühl für die jeweils auf die Lenkräder s wirkenden Kräfte vermittelt.
In der Hilfskraftlenkung sind durch den Arbeitsdruck in der Druckmittelleitung beaufschlagbare Reaktionskol- ben vorgesehen, welche zusammen mit dem beweglichen Steuerglied betätigt werden.
Eine Proportionalität zwischen Öldruck und Reaktionskraft im gesamten Arbeitsbereich macht die Lenkung bei Betätigung im Stand, z. B. beim Parken, schwergängig, da durch den höheren Kraftbedarf an den Rädern auch ein höherer Druck in der Kraftleitung auftritt.
Die Erfindung schafft nun eine Einrichtung, welche eine dem Arbeitsdruck in der öllei-tung proportionale Reaktionskraft nur bis zu einem bestimmten maximalen Druck spürbar werden lässt, der beispielsweise bei Fahrt auf der Strasse auftritt.
Es ist'an sich bekannt, den Zylinder, in dem sich der Reaktionskolben bewegt, mit einem überdruckventil zu verbinden, welches den Druck im Reaktionsraum nur bis auf einen gewünschten Höchstwert ansteigen lässt und den Reaktionsraum dann mit der Abflussleitung verbindet. Es wird dann bei höherem Druck nur eine Federkraft spürbar, die auch bei geringster Lenkungskraft wirksam ist.
Nach der Erfindung wird eine Begrenzung der Rückwirkungskraft dadurch erreicht, dass zwischen dem Ventilkolben oder der Ventilbüchse und den Reaktionskolben vorgespannte Druckfedern eingesetzt sind, deren Vorspannung einem bestimmten maximalen Arbeitsdruck entspricht, und dass je zwei Reaktionskolben unter Zwischenschaltung einer vom Druckmittel gefüllten Reaktionskammer zwischen je zwei gehäusefesten Anschlägen gehalten sind. Wird das Steuerglied bei Drücken unterhalb des Grenzdrucks betätigt, so bleibt die Feder unwirksam. Oberhalb des
Grenz druckes wird jedoch die Feder zusammen- gedrückt und das zwischen den Reaktionskolben vorhandene Drucköl wirkt als festes übertragungmittel zwischen den Reaktionskolben, so dass der erhöhte Druck am Lenkhandrad nicht spürbar wird.
Bei einer solchen Einrichtung ist ein gesondertes überdruckventil nicht mehr nötig. Die Federung zur Begrenzung der hydraulischen Reaktionskraft kann im gleichen Raum wie die Reak- tion5kolben untergebracht werden.
Bei einer besonderen Ausführungsform sind die Reaktionskolben und die vorgespannte Feder in einem mit dem verstellbaren Steuerteil beweglichen Zylinderteil untergebracht. Damit wird erreicht, dass ein einziges Kolbenpaar und eine vorgespannte Feder für beide Betätigungseinrichtungen des Steuerventils verwendbar sind. Eine zwischen den Reaktionskolben oder zwischen den beiden gegeneinander zu verstellenden Ventil- büchsen eingesetzte Feder bewirkt die Spielfreiheit der Ventilsteuerung bei rein manuellem Lenken.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der Zeichnung ersichtlich, welche drei Ausführungsbeispiele derselben darstellt ; es zeigen Fig. 1 das Schema einer Ausführungsform mit zentrischer Anordnung der Kraftbegrenzungseinrichtung im Ventilkolben, Fig. 2 ein axial'betätig- bares Ventil, in einer weiteren Ausführungsform eines Reaktionskolbens mit Feder in Doppelanord- nung (längsgeschnliten) und Fig. 3 ein axial betätigbares Ventil mit einfacher Anordnung der Reaktionskolben im Längsschnitt.
In Fig. 1 ist mit 2 der Druckmittelbehälter bezeichnet, der mit einer Pumpe 3 in Verbindung steht. Das Druckmittel wird von der Pumpe 3 in die Druckmittelleitung 4 und zur Ringnut 5 gefördert. Die Ringnut 5 bildet zusammen mit
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den Ringnuten 7, 8, 9 und 10 ein Steuersystem bekannter Art. Der Teil 12 des Ventilkolbens 14 ist mit einer (nicht dargestellten) Venti1betätigungseinrichtung bekannter Art verbunden, z. B. mit einer Hebelübertragung, die von einer axial verschiebbaren Schnecke oder Lenkspindel betätigt werden kann. Mittels der Ringkanäle 5, 7,
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f9 und j ! 0 sind Steuersehlitze gebildet, über welche das Druckmittel, entsprechend der Verschiebung des. Ventilkolbens 14, wahlweise in die zu den Zylinderräumen 20 bzw.
21 führenden Druckleitungen 22 bzw. 23 oder in die zum Druckmittelbehälter 2 rührenden Rück- laufleitungen 24 bzw. 25 geleitet wird. Im Zy- liarder 26 zist ein doppelt beaufschlagbarer Ar- beitskotben 27 vorgesehen, der mit den (nicht dar- gestellten) Lenkgliedern in trieblicher Verbindung steht. Die Ringnut 5 steht über eine Bohrung 30 mit einer Kammer 31 in Verbindung, die zwi- schen zwei in Ausnehmungen des Ventilkolbens
14 eingesetzte Reaktionskolben 33 bzw. 34 ge- bildet ist. In Bohrungen letzterer ist eine Feder 36 angeordnet, welche'die beiden Reaktionskolben 33 bzw. 34 im Abstand hält.
In erweiterten Ausnehmungen im Ventilkolben
14 sind Bolzen 3S bzw. 39 eingesetzt, wobei sich der Bolzen 38 am Deckel 40 des Zylindergehäuses
41 bzw. der Bolzen 39 an einem am Zylinderge- häuse 41 festen Widerlager 42 abstützt. In die er- weiterten Ausnehmungen im Ventilkolben 14 sind vorteilhaft unter Vorspannung Druckfedern 44
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45 angeordnet, die sich einerseitstilkolben 14 durch Sicherungsringe 46 bzw. 47 gehaltene Anlaufscheiben 48 bzw. 49 anlegen, und sich anderseits an den Anlaufschei : ben 50 bzw. 51 abstützen. Letztere liegen an mittels der erweiterten Ausnehmungen gebildeten Schultern 52 bzw. 53 an.
Die im Durchmesser grösser als die Schaltteils'der Bolzen 38 bzw. 39 gehaltenen Reaktionskolben 33 bzw. 34 liegen an den An- laufscheiben 50 bzw. 51 an, so dass hei einer Be- wegung der Reaktionskolben 33 bzw. 34 nach rechts bzw. links letztere über die Anlaufscheibe 48 bzw. 49. die Federn 44 bzw. 45 zusammendrücken.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende : bei einer Verschiebung des Ventilkolbens 14, beispielsweise nach links, werden die Steuerschlitze 16 und 18 geschlossen. Dadurch wird das Druckmittel über den Ringkanal 9 in die Druckleitung 23 und in den Zylinderraum 21 gedrückt. Gleichzeitig bildet sich der Druck vom Ringkanal 5 über die Verbindungsbohrung 30 in der Reak- 1JÎonskammer 31. aus, wodurch die beiden Reaktionskolben 33 bzw. 34 beaufschlagt werden. Her- vorger-ufen durch die Verschiebung des Ventilkolbens 14 (nach links) wird der sich am feststehenden Ventilgehäusedeckel 40 abstützende Bolzen 38 in den Ventilkolben 14 hineingedrückt.
Diese Bewegung des Bolzens 38 wird auf den Reaktionskolben 33 übertragen, wobei der auf dem Reaktionskolben 33 lastende Druck des Me- diums bei Verschieben des Ventilkolbens 14 nach links überwunden wer. den muss. Die dadurch hervorgerufene Kraft bewirkt, dass beim Drehen, des Lenrkhandr. des ein Widerstand spür-bar wird.
Steigt nunmehr bei erhöhtem Kraftbedarf der Druck in der Kammer 31 weiter an, so wird die Kraft der vorgespannten Feder 45 von der Kraft des Reaktionskolbens 34,'der sich an der Anlaufscheibe 51 abstützt, übertroffen. Die Reaktionskolben 33. und 34 pressen die Bolzen 38, 39 gegen die festen Widerlager 40 und 42. Dadurch wird die Kraft der Reaktionskolben 33 bzw. 34 von dem Gehäuse 41 übernommen und damit der höhere Druck für die Reaktions'kraft am Lenkhandrad unwirksam gemacht. Wird jetzt der Steuerkolben 14 nach links bewegt, so wirkt das 01 in der Druckkammer 31 als festes Zwischenstück zwichen den Kolben 33,34. Die Scheibe 51 stützt sich am Kolben 34 ab und die Feder 45 wird durch den Ring 47 zusammengedrückt.
Es bleibt somit lediglich die Kraft der Feder 45 als Reaktionskraft wirksam ; entsprechend wird bei Nachrechtsbewegen des Steuerschiebers 14 die Feder 44
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Die Feder 36 bewirkt ausser, dem Auseinanderdrücken der Reaktionskolben 33 bzw. 34 zugleich eine Spielfreiheit der Ventilsteuerung, wenn, die Lenkung ausschliesslich von Hand betätigt wird.
Vorteilhaft kann durch Auswechseln der Anlauf- scheiben 48 bzw. 49 die Vorspannung der Federn 44 bzw. 45 verändert und der Ansprechdruck für die Federn 44 bzw. 45 nachgestellt sowie die maximale Höhe der Reaktionskraft am Lenkhandrad eingestellt werden.
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nicht dargestellten) Kugelumlaufmutter in einem druckkolben gelagert. Die Hebel 61 sind in den mit dem Lenkhandrad verbundenen Teil 62 der Lenkspindel beweglich eingesetzt. Eine Ventilbüchse 64 weist Axiallager 65 bzw. 66 auf, zwischen welche die Hebel 61 hineinragen. Der untere Lenkspindelteil 68 mit. der Lenkschnecke 60 umgreift das Ende des oberen Lenkspindelteiles 62 hülsenförmig.
Die Ventilbüchse 64 weist Ringnuten 70 bzw. 71 auf, die mit entsprechend angeordneten Nuten 72, 73 und 74 der äusseren Ven- tilbüchse 75 zusammenarbeiten. An der Ventil- büchse 75 sind mittels Sprengringes 78 Scheiben 81 bzw. 84 gehalten. Die Reaktionskolben sind mit 76 bzw. 77, die entgegengesetzt wirkenden Reaktionskolben mit 79 bzw. 80 bezeichnet. Unter Vorspannung eingesetzte Federn 82 bzw. 83 sind um Bolzen 85 bzw. 86 in Ausnehmungen der Ventilbüchse 75 angeordnet und stützen sich einerseits am Bund 89 bzw. 90 der Bolzen 85 bzw. 86 und anderseits an in der Ventilbüchse 75 gehaltenen Stiften 92 bzw. 93 ab.
Zwischen den Stiften 92 und. 93 und. den Federn 82 bzw. 83 sind Zwischenlegscheiben 95 bzw. 96 angeordnet, die ein Nachstellen der Federn 82 bzw. 83 ermöglichen. Zweckmässig sind mehrere Reaktionskol-
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ben 76 bzw. 77 und 79 bzw. 80 sowie die entsprechend zugehörigen Glieder gleichmässig auf dem Umfang der Ventilbüchse 75 verteilt angeordnet. Die Ringnut 71 bzw. 70 steht über eine Bohrung 100 bzw. 101 mit der Ringnut 102 bzw.
98 in Verbindung. Von der Ringnut 102 bzw. 88 gelangt das Druckmittel über die Bohrung 103 bzw. 87 in den zwischen den Reaktionskolben 76 bzw. 79 und 77 bzw. 80 gebildeten Raum 104 bzw. 105.
Die Wirkungsweise für das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbej, spiel ist wie nachfolgend beschrieben : Bei Drehen des Lenkhandrades schraubt sich, entsprechend der Drehrichtung, die Lenki schnecke 60 in die im Kolben gelagerte Kugellaufmutter ein bzw. aus (nicht dargestellt), wodurch eine Längsbewegung des Lenkspindelteiles 68 hervorgerufen wird. Diese Längsbewegung teilt sich den Hebeln 61 mit, die diese Bewegung mit ) einer dem Hebelarm des Hebels 61 entsprechen- den übersetzung über die Axiallager 65 bzw. 66 auf die Ventilbüchse 64 übertragen. Mittels der Ringnuten 70, 71 der Ventilbüchse 64 und der Ringnuten 72, 73 bzw. 74 wird das Druckmittel i in bekannter Weise gesteuert.
Um eine dem Arbeitsdruck proportionale Reaktionskraft am Lenkhandrad spürbar zu machen, wird bei einer axialen Bewegung der Ventilbüchse 64, beispielsweise nach links, der Ringnut 71 Druckmittel zugeführt. Das Druckmittel wird über die Bohrung 100 in den Ringkanal 102 und von da aus über die Bohrung 103 in den zwischen den Reaktionskolben gebildeten Raum 104 geleitet. Der dabei auftretende Druck wird auf den Reaktionskolben 77 übertragen, der über die Scheiben 81 bzw. 84 der axialen Bewegung der Ventilbüchse 64 entgegenwirkt.
Steigt nunmehr bei höherem Kraftbedarf der Druck im Raum 104,'so wird die vorgespannte Feder 82 über den Bund 89 des Bolzens 86 beeinflusst, bis letzterer am Bund 107 der Ventilbüchse 64 zur Anlage gelangt ist. Da der Reaktionskolben 77 mit seinem andern Ende über die Scheiben 81 bzw. 84 und den Sicherungsring 78 auch auf di, e Ventilbüchse 64 drückt, wird der hohe Druck aufgehoben.
Es bleibt somit nur der Druck der Federkraft als Reaktionskraft auf die Ventilbüchse 64 und am Lenkhandrad wirksam. Bei einer Bewegung der Ventilbüchse 64 nach rechts wirken die Reaktionskol'ben 76 bzw. 79 sinngemäss in entgegengesetzter Richtung. Bei ungleich grossen Flächen des Arbeitszylinders 26 können die Reaktionskolben an einer Seite grösser bzw. kleinere Durchmesser aufweisen und dadurch den Kolbenflächen angepasst werden.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Reaktionskraftbegrenzung gezeigt. Die Reaktionskolben 131 bzw. 132 sind hier nur auf einer Seite notwendig. Bei einer axialen Bewegung der Lenkschnecke 181 durch Einschrauben in die Lenk-
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Die Hebel 182, 182'führenHebeln 182, 182'befestigten Rollen 183, 183'auf die Ventilbüchse 133 übertragen wird ; hiedurch wird die Ventilbüchse 133 axial verschoben. Bei einem Hub der Ventilbüchse 133, beispielsweise nach links, wird der Körper 134, bei einer Ver- schiebung nach rechts hingegen wird die Scheibe
135 verschoben. Da in beiden Fällen nur der Kolben 131 verschoben wird, ist nur ein Satz von Kolben und eine Feder erforderlich.
Zwischen den Teilen 134 und 135 sind (nicht dargestellte) Druckfedern angeordnet, die beide Teile in Ab- stand voneinander halten.
Der Zufluss des Druckmittels erfolgt dabei von einer (nicht dargestellten) Pumpe und deren Druckleitung über die Mittelnut 184 zu den Ringkanälen 188, 187, 186, 185. Von der Mittelnut 184 aus kann das Druckmittel weiter über die Bohrung 189 und die Ausnehmung 190 in die Bohrung 169 einströmen. Diese Bohrung 169 ist mit der Reaktionskammer 161 verbunden. Hier wird bei auftretendem Druck der Kolben 131 gegen die Scheibe 135 gedrückt und wirkt damit der Steuerbewegung der Ventilbüchse 133 entgegen. Bei auftretendem Oberdruck stützen sich der Bolzen 137 an der Büchse 1'36 und, der Kolben 131 an der Scheibe 135 ab, die durch den Ring 139 mit der Büchse 136 verbunden ist. Im Körper 134 ist die Feder 138 mittels der Stifte 166 abgestützt.
Die Scheibe 135 stützt sich gegenüber dem festen Gehäuse durch einen Distanzring 191 ab, während der Körper 134 an einer Schulter des Teiles 192 in seiner Endlage anliegt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hilfskraftlenkeinrichtung mit Reaktionkraft für Kraftfahrzeuge mit einem gegenüber einem feststehenden Gehäuseteil beweglichen, z. B. als Ventilkolben oder Ventilbüchse ausgebildeten Steuerglied und von diesem Steuerglied bewegten Reaktionskolben, die von dem jeweils unter dem Arbeitsdruck stehenden Druckmittel beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventilkolben bzw. der Ventilbüchse (14, 64, 133) und den Reaktionskolben (33-34, 79-80, 131-132) vorgespannte Druckfedern (44-45, 82-83, 138) eingesetzt sind, deren Vorspannung einem bestimmten maximalen Arbeitsdruck entspricht, und dass je zwei Reaktionskolben unter Zwischenschaltung einer von Druckmittel gefüll-