Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung an Kraftfahrzeugen. Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung an Kraftfahrzeu gen, bei der vom Lenkhandrad ein Umschal ter so betätigt wird, dass er je nach der Ver stellrichtung die von einer Pumpe geförderte Druckflüssigkeit in den einen oder andern Arbeitsraum des Hilfskraftlenkmotors ein treten lässt, dessen Verstellkörper mit dem Lenkgestänge gekuppelt ist. Bei bekannten Einrichtungen dieser Art fanden bisher Um schalter Verwendung, die als einfachwirkende Ventile oder als Drehschieber, vorzugsweise aber als Gleitschieber bezw. als zwei in einem zylindrischen Gehäuse gleitende Kolben aus gebildet waren, die jeweils eine der beiden zum Hilfskraftmotor führenden Leitungen steuern.
Die von einer Pumpe geförderte Druckflüssigkeit wird bei der zuletzt genann ten Einrichtung über einen Druckspeicher in den Raum zwischen den beiden Kolben ein geführt. An die Druckleitung ist hinter dem Druckspeicher eine zur Abflussleitung füh rende Zweigleitung angeschlossen, in der ein Ventil bei einem bestimmten Höchstdruck den "Übertritt des Druckmittels in die Abfluss leitung zulässt.
Diese bekannten hydraulischen Hilfskraft lenkeinrichtungen an Kraftfahrzeugen haben jedoch den Nachteil, dass sie zur Betätigung des die Druckflüssigkeit steuernden Umschal ters einen erheblichen toten Gang der Len kung erfordern, der die Genauigkeit der Len kung herabsetzt. Die Steuerkolben haben nämlich vor dem Öffnen der Steuerkanäle einen bestimmten, der Grösse der Überdek- kung entsprechenden Weg zurückzulegen und lassen bei ihrer Verstellung die Veränderung des Fahrbahnwiderstandes am Lenkhandrad nicht fühlbar werden.
Die Verwendung von Steuerkolben für den Umschalter bringt fer ner die Gefahr des Festfressens am Zylinder mit sich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Förderpumpe auch bei ausgeschalteter Hilfskraft die Flüssigkeit unter gleich hohem Druck fördern muss wie bei eingeschalteter Hilfskraft. Ferner gewährleisten die Um- schalten keine allmähliche Ein- bezw. Aus schaltung der Hilfskraft, sondern wirken ruckweise, wodurch das gewohnte Gefühl des Fahrers für die Lenkung gestört wird.
Die hydraulische Hilfskraftlenkeinrich tung gemäss der Erfindung unterscheidet sich von Bekanntem dadurch, dass der Umschalter zwei je in einer Kammer angeordnete, dop peltwirkende Ventile besitzt, die in Ausser betriebsstellung der Hilfskraftlenkeinrich tung sich in ihren je mit dem zugeordneten Arbeitsraum in dauernd offener Verbindung stehenden Kammern in einer solchen Lage befinden, dass das in zwei einander entgegen gesetzt fliessende Ströme geteilte Druckmittel die Kammern durchströmen und in den Vor ratsbehälter zurückfliessen kann, die zur Ein schaltung der Hilfskraft dagegen je in Rich tung auf den einen ihrer Sitze in dem Sinne verschoben werden, dass das Druckmittel zu nächst der einen der beiden Kammern in zu nehmendem, der andern jedoch in abnehmen dem Masse zufliesst, bis es,
wenn die Ventile auf den entsprechenden Sitzen angelangt sind, ausschliesslich in die eine Kammer und von dieser in den zugeordneten Arbeitsraum strömt.
Mit dieser Ausbildung wird bezweckt, dass ein Festfressen des Umschalters, bei dem die gelenkten Räder gespart bleiben würden, nicht zu befürchten ist, wodurch eine erheb lich grössere Sicherheit gegenüber den be kannten Einrichtungen dieser Art erreicht wird. In Ausserbetriebstellung der Einrich tung soll ferner die Pumpe nun unter einem geringen Druck zu fördern brauchen, der gerade zur Überwindung der Reibung in den Leitungen ausreicht. Bereits bei geringster Verschiebung des Umschalters sollen sich Druckunterschiede in den beiden zu dem Hilfskraftlenkmotor führenden Leitungen er geben, die die Hilfskraft in der einen Rich tung wirken lassen;
es fällt dann der bei Anwendung von bekannten Umschaltern zu rückzulegende, etwa der Grösse der Überdek- kung durch Steuerkolben entsprechende Weg fort. In dem Umschalter können Durchfluss leitungen von grossem Querschnitt für das Druckmittel bequem vorgesehen sein, so dass sie keinen nennenswerten Widerstand bieten. Der Umschalter kann gegen Verschleiss und Verunreinigung unempfindlich ausgebildet sein.
Es können die von den Kammern, in denen die doppelt wirkenden Ventile angeord net sind, zum Vorratsbehälter führenden Lei tungen unmittelbar hinter den Kammern einen kleineren Durchtrittsquerschnitt haben, als ihn die Zuflussleitung vor den Kammern aufweist.
Diese Massnahme dient zum selbsttätigen Zurückführen des Umschalters in die Ruhe lage. Der Umschalter ist bei einer Verschie bung aus der Ruhelage bestrebt, unter der Wirkung der Kräfte in die Ruhelage zurück zukehren, die das Druckmittel auf die paar- %veise wirkenden, das heisst gleichzeitig schlie ssenden Ventilflächen ausübt. Beim Loslassen des Lenkhandrades setzt somit die Hilfskraft sofort aus.
Der Umschalter mit den zwei doppeltwir kenden Ventilen bietet ferner den Vorteil, dass der Arbeitsdruck mit dem Fahrbahn widerstand steigt, der als Widerstand am Lenkhandrad wahrnehmbar ist, so dass der Fahrer ein Gefühl für die Grösse des Fahr bahnwiderstandes bei der Lenkung erhält.
Damit die eingeschlagenen gelenkten Rä der das Bestreben erhalten, in die Geradeaus richtung zurückzukehren, können Federn vor gesehen sein, die auf den hydraulischen Um schalter derart einwirken, dass dieser bei ein beschlagenen Rädern die Hilfskraft selbst tätig einschaltet. Die. Federn können mit dem Lenkgestänge verbunden sein, welches sie in eine der Geradeausfahrt entsprechende Mittelstellung drücken. Dabei wirkt die Be wegung des Lenkgestänges auf den Um sehalter, so dass die Hilfskraft eingeschaltet wird und dio gelenkten Räder so lange in dem entsprechenden Sinn gedreht werden, bis das Gestänge die mittlere Stellung erreicht hat.
Die Hilfskraftlenkeinrichtung kann so ausgebildet sein, dass die gelenkten Räder auch bei stillstehendem Fahrzeug in die Ge radeausrichtung zurückkehren. Auf der Zeichnung sind zwei beispiels weise Ausführungsformen der hydraulischen Hilfskraftlenkeinrichtung gemäss der Erfin dung schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Hilfskraftlenkeinrich tung in ihrer Gesamtheit.
Fgi. 2 stellt eine Ausführung des Um schalters mit auf einer gemeinsamen Füh rungsstange angeordneten doppeltwirkenden Ventilen im Schnitt dar.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführung des Umschalters im Schnitt, bei der die doppelt wirkenden Ventile auf zwei verschiedenen Führungsgestängen angeordnet sind.
Fig. 4, 5 und 6 veranschaulichen an einem Umschalter ähnlich dem nach Fig. 2 die Ein wirkung der Reaktionskräfte auf die Ventile, die entstehen, sobald die Ventile aus der Ruhelage verschoben werden.
Die in Fig. 1 dargestellte hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung an Kraftfahrzeu gen hat einen Vorratsbehälter 1 für das Druckmittel, eine Umlaufpumpe 2, den Um sehalter 3 und einen Hilfskraftarbeitszylin der 4. Die Pumpe 2 wird zum Beispiel vom Motor des Kraftfahrzeuges angetrieben. Sie saugt das Druckmittel (z. B. 01) aus einer Leitung 5 und drückt dieses durch eine Lei tung 6 sowie durch den Umschalter 3 ent weder in eine der in die Kammern des Ar beitszylinders 4 führenden Leitungen 7 bezw. 8 oder durch die Leitung 9 in den Behälter 1 zurück. In dem Hilfskraftarbeitszylinder 4 ist ein Doppelkolben beweglich angeordnet, der mit einem Hebel 10 gekuppelt ist. Der Hebel 10 ist durch die Schubstange 14 mit dem Achsschenkelhebel 15 verbunden und trägt einen Zapfen 11, auf dem ein Hebel 12 drehbar gelagert ist.
Der kleine Arm dieses Hebels 12 ist durch eine Stange 16 mit dem Lenkhebel 17 verbunden, während sein gro sser Arm auf ein Gestänge 13 und durch die ses auf eine Führungsstange 19 einwirkt, die die Ventile 20 und 21 des Umschalters 3 trägt. Der Lenkhebel 17 ist durch eine Stange 29 mit einem Hebel 30 verbunden, der unter der Einwirkung von zwei Federn 31 steht. Diese Federn 31 sind bestrebt, den Lenkhebel 17 in die mittlere, der Geradeausfahrt ent sprechende Stellung zu bewegen und schalten somit bei eingeschlosenen gelenkten Rädern die Hilfskraft selbsttätig ein, die die Räder in die Geradeausfahrtlage bringt.
In Fig. 2 ist der Umschalter 3 in der Ruhelage dargestellt. Auf der Führungs stange 19 sitzen fest die zwei doppeltwirkende Ventile 20 und 21, die in den Kammern 26 und 27 angeordnet sind. Die mit der Um laufpumpe 2 verbundene Druckleitung 6 mün det in eine innerhalb der Ventile befindliche Leitung 18. Die ausserhalb der Ventile lie genden Leitungen 23 und 24 sind durch einen Kanal 25 miteinander und mit der Austritt leitung 9 verbunden, die in den in Fig. 1 dar gestellten Vorratsbehälter 1 mündet. Die Kammern 26 und 27 sind durch die Leitun gen 7 bezw. 8 mit den Kammern des Hilfs kraftarbeitszylinders 4 verbunden.
Die dargestellte Einrichtung wirkt wie folgt: In der gezeichneten Ruhelage lassen die Ventile 20 und 21 das aus der Leitung 6 in die Leitung 18 eintretende Druckmittel in zwei entgegengesetzt gerichteten Strömen durch die Kammern 26 und 27 in die Lei tungen 23 und 24 und von dort durch die Leitung 8 in den Vorratsbehälter 1 ungehin dert zurückfliessen. Somit entsteht in der Ruhelage ein Umlauf des Druckmittels ohne eine nennenswerte Druckerhöhung.
Wird nun das in Fig. 1 mit 28 bezeichnete Lenkhand rad, das auf ein Lenkgetriebe 22 einwirkt, in dem durch den Pfeil angegebenen Sinn be tätigt, so entsteht eine Verschiebung des Ge stänges 13 und der Ventilführungsstange 19 in der Pfeilrichtung (nach rechts). Die Ver bindung zwischen den Leitungen 18 und 23 bezw. 24 hört allmählich auf, und das Druck mittel wird in die Arbeitsleitung 8 gelenkt. Der im Zylinder 4 befindliche Doppelkolben kommt unter dem Druck der Flüssigkeit in Bewegung, die sich auf die Schubstange 14 und durch diese .auf den Achsschenkelhebel 15 und somit auf die gelenkten Räder des Fahrzeuges überträgt.
Die von den doppelt- wirkenden Ventilen 20, 21 des Umschalters paarweise, das heisst gleichzeitig verschliess baren Leitungen haben ungleiche Quer schnitte, und zwar ist der Querschnitt der Eintrittsleitung 18 grösser als der der Aus trittsleitungen 23 und 24. Der gleiche Druck herrscht beiderseits der Ventile nur dann, wenn die letzteren sich genau in der Ruhe lage befinden, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Die Flüssigkeit übt hierbei keine Kraft auf die Ventile aus. Fig. 5 zeigt die Ventile bei aus der Ruhelage etwas nach links ver schobener Lage.
Der Druck in der Zufluss leitung 18 und in der Kammer 26 wächst entsprechend dem Flüssigkeitswiderstand in den schmalen Durchgängen zwischen den Ventilen und ihren Sitzen. Da jedoch die Querschnitte Q, und Q" der Leitungen 18 und 23 bezw. 24 verschieden sind, und zwar ist Q, < Q2, und der Flüssigkeitsdruck in beiden Rich tungen gleich hoch ist, entsteht eine Reak tionskraft Rk = D.(Q2- Q,), die entgegen dem Betätigungssinn des Um schalters wirkt.
Rk bezeichnet hierbei die Re- aktionskra.ft und D den Flüssigkeitsdruck. Je mehr sich die Ventile ihren Sitzen nähern, um so grösser ist der Flüssigkeitswiderstand in den schmalen Durchgängen zwischen den Ventilen und ihren Sitzen, somit auch der Druck D und die Reaktionskraft Rk. Sobald die Ventile ihren Sitz erreicht haben, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, steigt der Druck D auf die Grösse, die erforderlich ist, um den grössten Widerstand der gelenkten Räder zu überwinden. Sobald also der Fahrer aufhört, auf das Lenkhandrad 28 eine Kraft auszu üben, drückt die Flüssigkeit die Ventile 20 und 21 in die Ruhelage zurück.
Wird das Lenkhandrad entgegen der in Fig. 1 ange gebenen Pfeilrichtung gedreht, so erfolgt der beschriebene Vorgang im umgekehrten Sinn.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführung des Umschalters, bei der die doppeltwirkenden Ventile 32 und 33 auf verschiedenen Füh- rungsstangen angeordnet sind, die durch einen Nipphebel 34 betätigt werden. Die Betäti gung des Hebels 34 erfolgt durch eine Be wegung des Lenkgestänges, das zum Beispiel dem in Fig. 1 dargestellten entspricht. Die Leitung 35 ist mit der Pumpe verbunden und die Austrittsleitung 36 führt zum Vorrats behälter. Die Wirkungsweise dieser Ausfüh rung des Umschalters ist die gleiche wie die des in Fig. \.3 dargestellten.
Hydraulic power steering device on motor vehicles. The invention relates to a hydraulic power steering device on Kraftfahrzeu conditions in which the steering handwheel a switch is actuated so that depending on the adjustment direction, the pressure fluid delivered by a pump can enter one or the other work space of the power steering motor, the adjustment body with the Steering linkage is coupled. In known devices of this type so far found order switch use, BEZW as single-acting valves or as a rotary valve, but preferably as a sliding valve. as two pistons sliding in a cylindrical housing were formed, each of which controls one of the two lines leading to the auxiliary motor.
The hydraulic fluid delivered by a pump is fed into the space between the two pistons at the device mentioned last via a pressure accumulator. A branch line leading to the discharge line is connected to the pressure line behind the pressure accumulator, in which a valve allows the pressure medium to "pass" into the discharge line at a certain maximum pressure.
These known hydraulic auxiliary power steering devices on motor vehicles, however, have the disadvantage that they require a considerable dead gear of the steering system to actuate the switching device controlling the hydraulic fluid, which reduces the accuracy of the steering system. This is because the control pistons have to travel a certain distance corresponding to the size of the overlap before the control channels are opened, and when they are adjusted, the change in the road resistance on the steering wheel cannot be felt.
The use of control pistons for the changeover switch also entails the risk of seizing on the cylinder. Another disadvantage is that, even when the auxiliary power is switched off, the feed pump has to deliver the liquid under the same pressure as when the auxiliary power is switched on. Furthermore, the switches do not ensure gradual switching on or off. Off switching the auxiliary power, but act jerkily, which disrupts the driver's familiar feeling for the steering.
The hydraulic Hilfskraftlenkeinrich device according to the invention differs from the known in that the changeover switch has two double-acting valves, each arranged in a chamber, which in the out-of-operation position of the Hilfskraftlenkeinrich device are in their chambers that are permanently open to the associated working space are in such a position that the pressure medium divided into two oppositely flowing currents can flow through the chambers and flow back into the storage container, which, however, are shifted in the direction of one of their seats in order to turn on the auxiliary the pressure medium flows to the next one of the two chambers in the mass to be taken, but the other in decreasing flow until it,
when the valves have reached the corresponding seats, flows only into one chamber and from this into the associated working space.
The aim of this training is that there is no risk of seizure of the switch, in which the steered wheels would be saved, whereby a considerably greater security is achieved over the known devices of this type. When the device is not in operation, the pump should now need to deliver under a low pressure that is just sufficient to overcome the friction in the lines. Even with the slightest shift of the switch, pressure differences in the two lines leading to the power steering motor should he give, which let the auxiliary power act in one direction;
the path to be covered when using known changeover switches, for example the size of the overlap by the control piston, is then omitted. In the changeover switch, flow lines with a large cross section can conveniently be provided for the pressure medium so that they do not offer any significant resistance. The changeover switch can be designed to be insensitive to wear and tear and contamination.
It can lead from the chambers in which the double-acting valves are angeord net to the reservoir Lei lines directly behind the chambers have a smaller passage cross-section than the inflow line in front of the chambers.
This measure is used to automatically return the switch to the rest position. In the event of a shift from the rest position, the changeover switch tries to return to the rest position under the action of the forces which the pressure medium exerts on the valve surfaces that act in pairs, that is to say that they close at the same time. When you let go of the steering handwheel, the assistant stops immediately.
The changeover switch with the two double-acting valves also offers the advantage that the working pressure increases with the road resistance, which can be perceived as resistance on the steering wheel, so that the driver gets a feel for the magnitude of the road resistance when steering.
So that the turned steered wheels get the effort to return to the straight ahead direction, springs can be seen that act on the hydraulic order switch in such a way that it switches on the helper itself when the wheels are fogged up. The. Springs can be connected to the steering linkage, which they press into a center position corresponding to straight-ahead travel. The movement of the steering linkage acts on the order holder, so that the auxiliary power is switched on and the steered wheels are rotated in the appropriate direction until the linkage has reached the middle position.
The power steering device can be designed in such a way that the steered wheels return to the straight direction even when the vehicle is stationary. In the drawing, two exemplary embodiments of the hydraulic power steering device according to the invention are shown schematically.
Fig. 1 shows the Hilfskraftlenkeinrich device in its entirety.
Fgi. 2 shows an embodiment of the switch with double-acting valves arranged on a common guide rod in section.
Fig. 3 shows another embodiment of the switch in section, in which the double-acting valves are arranged on two different guide rods.
Fig. 4, 5 and 6 illustrate on a switch similar to that of FIG. 2, the effect of the reaction forces on the valves that arise as soon as the valves are moved from the rest position.
The hydraulic power steering device shown in Fig. 1 on Kraftfahrzeu gene has a reservoir 1 for the pressure medium, a circulating pump 2, the order sehalter 3 and a Hilfskraftarbeitszylin the 4. The pump 2 is driven, for example, by the engine of the motor vehicle. It sucks the pressure medium (z. B. 01) from a line 5 and pushes it through a Lei device 6 and through the switch 3 ent neither into one of the lines 7 or respectively leading into the chambers of the Ar beitszylinders 4. 8 or through the line 9 back into the container 1. A double piston, which is coupled to a lever 10, is movably arranged in the auxiliary power cylinder 4. The lever 10 is connected to the steering knuckle lever 15 by the push rod 14 and carries a pin 11 on which a lever 12 is rotatably mounted.
The small arm of this lever 12 is connected to the steering lever 17 by a rod 16, while its large arm acts on a linkage 13 and through this on a guide rod 19 which carries the valves 20 and 21 of the switch 3. The steering lever 17 is connected by a rod 29 to a lever 30 which is under the action of two springs 31. These springs 31 strive to move the steering lever 17 into the middle, straight-ahead position accordingly and thus automatically turn on the auxiliary power when the steered wheels are included, which brings the wheels into the straight-ahead position.
In Fig. 2, the changeover switch 3 is shown in the rest position. On the guide rod 19, the two double-acting valves 20 and 21, which are arranged in the chambers 26 and 27, are firmly seated. The pressure line 6 connected to the circulation pump 2 opens into a line 18 located inside the valves. The lines 23 and 24 lying outside the valves are connected to one another and to the outlet line 9 by a channel 25, which are shown in the FIGS. 1 is provided reservoir 1 opens. The chambers 26 and 27 are respectively through the lines 7. 8 connected to the chambers of the auxiliary power working cylinder 4.
The device shown works as follows: In the rest position shown, the valves 20 and 21 let the pressure medium entering from line 6 into line 18 in two oppositely directed currents through chambers 26 and 27 into lines 23 and 24 and from there through the line 8 flow back into the reservoir 1 unhindered. Thus, in the rest position, the pressure medium circulates without a significant increase in pressure.
If now the in Fig. 1 with 28 designated steering hand wheel, which acts on a steering gear 22, in the sense indicated by the arrow be actuated, there is a displacement of the Ge rod 13 and the valve guide rod 19 in the direction of the arrow (to the right). The United connection between lines 18 and 23 respectively. 24 gradually stops, and the pressure medium is directed into the working line 8. The double piston located in the cylinder 4 is set in motion under the pressure of the liquid, which is transferred to the push rod 14 and through this .to the knuckle lever 15 and thus to the steered wheels of the vehicle.
The double-acting valves 20, 21 of the switch in pairs, that is to say simultaneously closable lines have unequal cross-sections, namely the cross-section of the inlet line 18 is larger than that of the outlet lines 23 and 24. The same pressure prevails on both sides of the valves only when the latter are exactly in the rest position, as shown in FIG. The liquid does not exert any force on the valves. Fig. 5 shows the valves in the position slightly shifted to the left from the rest position.
The pressure in the inflow line 18 and in the chamber 26 increases in accordance with the fluid resistance in the narrow passages between the valves and their seats. However, since the cross-sections Q 1 and Q ″ of the lines 18 and 23 or 24 are different, namely Q 1 <Q2, and the fluid pressure is the same in both directions, a reaction force Rk = D. (Q2- Q,), which acts against the direction of actuation of the switch.
Rk denotes the reaction force and D the fluid pressure. The closer the valves get to their seats, the greater the fluid resistance in the narrow passages between the valves and their seats, thus also the pressure D and the reaction force Rk.As soon as the valves have reached their seat, as shown in FIG. 6 is shown, the pressure D rises to the size required to overcome the greatest resistance of the steered wheels. So as soon as the driver stops exercising a force on the steering wheel 28, the liquid pushes the valves 20 and 21 back into the rest position.
If the steering wheel is rotated against the arrow direction indicated in Fig. 1, the process described takes place in the opposite direction.
3 shows another embodiment of the changeover switch in which the double-acting valves 32 and 33 are arranged on different guide rods which are actuated by a nipple lever 34. The Actuate movement of the lever 34 is carried out by moving the steering linkage, which corresponds to that shown in FIG. 1, for example. The line 35 is connected to the pump and the outlet line 36 leads to the storage container. The operation of this execution of the switch is the same as that shown in Fig. \ .3 shown.