DE10131753A1

DE10131753A1 - Rückwirkungsanordnung

Info

Publication number: DE10131753A1
Application number: DE2001131753
Authority: DE
Inventors: Carmine Cioppi; Jens Stolzenburg; Bernd Schiek
Original assignee: Mercedes Benz Lenkungen GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Presta Muelheim GmbH
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2003-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rückwirkungsanordnung an einer Art einer Drehschieberanordnung ausgebildeten hydraulischen Servoventilanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Drehschieber und einer den Drehschieber koaxial umgebenden Steuerbuchse sowie mit einer drehschieberseitigen Nutenanordnung und einem steuerbuchsenseitigen Buchsenabschnitt, der einen hydraulischen Außenraum von einem hydraulischen Innenraum trennt, wobei der Buchsenabschnitt Radialführungen für Rückwirkungskörper aufweist, die unter einem radial von dem Außenraum her einwirkenden Hydraulikdruck bei einer Auslenkung des Servoventils aus einer Mittellage zur Erzielung eines Rückwirkungsdrehmoments in die Nuten drängbar sind, wobei wenigstens ein Ventilmittel vorgesehen ist, das bei Druckbeaufschlagung in der Mittelstellung des Servoventils zur Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen dem Außenraum und dem Innenraum eingerichtet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rückwirkungsanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine derartige Anordnung ist aus der DE 196 16 439 C1 bekannt. Bei der bekannten Anordnung wird bei einer Auslenkung der Servoventilanordnung eine zusätzliche, steuerbare Rückstellkraft auf die Lenksäule und damit das Lenkrad eines Kraftfahrzeugs ausgeübt, indem kugelförmige Rückwirkungskörper mit einem steuerbaren hydraulischen Druck in v-förmige Nuten gedrängt werden. In der Mittellage, was bei einer Kraftfahrzeugservolenkung einer im wesentlichen lenkdrehmomentfreien Geradeausfahrt entspricht, ist keine hydraulische Einwirkung auf die Rückwirkungskörper vorgesehen. Grundsätzlich wird diese Mittellage, die für das Fahrgefühl eines Kraftfahrzeugs mitbestimmend ist, durch die Rückstellkraft des Drehstabes der Servoventilanordnung bestimmt. Im gattungsbildenden Stand der Technik ist vorgesehen, daß eine die Rückwirkungskörper von außen umspannende Bandfeder zur mechanischen, elastischen Vorspannung der Rückwirkungskörper in die Nuten vorgesehen sein kann, falls die Mittellage durch die Steifigkeit des Drehstabes allein nicht ausreichend definiert ist. Diese Lösung, mit der der Servoventilanordnung eine mechanische Grundlast in der Mittelstellung aufgeprägt wird, ist in der Praxis nicht befriedigend.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannte Rückwirkungsanordnung dahingehend zu verbessern, daß eine praxisgerechtere Grundlast aufgeprägt werden kann.
Diese Aufgabe wird von einer Rückwirkungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weil wenigstens ein Ventilmittel vorgesehen ist, das bei Druckbeaufschlagung in der Mitte des Sevoventils zur Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen dem Außenraum und dem Innenraum eingerichtet ist, kann eine hydraulische Grundlast in der Mittelstellung des Servoventils erzeugt werden. Diese hydraulische Grundlast ist bezüglich einer manuellen Auslenkung der Servoventilanordnung aus der Mittellage durch einen Fahrer flexibler an die für verschiedene Fahrzeuge gewünschte Charakteristik anpassbar. Außerdem entfallen die beim Stand der Technik für die mechanische Grundlast vorgesehenen Federn. Das mit einer derartig ausgestatteten Servolenkung versehene Fahrzeug weist zudem subjektiv ein verbessertes Fahrgefühl auf.
Vorteilhaft ist das Ventilmittel ein federbelastetes Einwegeventil, da durch die Federvorspannung die Grundlast sehr genau bestimmt sein kann. In besonders einfacher Weise läßt sich die Erfindung bei einer Rückwirkungsanordnung nach dem Stand der Technik realisieren, wenn das Ventilmittel in einer Radialbohrung des Buchsenabschnitts angeordnet ist. Hierbei ist besonders die Bauart zu bevorzugen, bei der das Ventilmittel ein mit einer Schraubenfeder vorbelastetes Tellerventil ist.
Das Ventil kann ein kreiszylindrisches Gehäuse aufweisen, das ein Ventilglied, einen Ventilsitz sowie die Schraubenfeder umschließt und das einen Fluidkanal aufweist. So kann das Ventil als separates Bauteil vorgefertigt und eingesetzt werden.
Eine als vorteilhaft empfundene Lenkcharakteristik ergibt sich, wenn wenigstens zwei Fluidkanäle vorgesehen sind, die bei steigender Druckdifferenz zwischen dem Außenraum und dem Innenraum nacheinander geöffnet werden.
Die Radialführungen sind vorteilhaft Durchgangsbohrungen mit kreisrundem Querschnitt, wobei das Ventilmittel in einer Radialführung derart angeordnet ist, daß der Fluidkanal bei ausreichender Druckdifferenz von dem Außenraum zu dem Innenraum mit Fluid durchströmbar ist.
Vorteilhafte Parameter für eine PKW-Lenkung liegen vor, wenn die Druckdifferenz im Bereich der Mittellage des Servoventils etwa 5-10 bar, mindestens jedoch 2 bar beträgt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Servoventilanordnung in Längsrichtung; sowie
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Servoventilanordnung der Fig. 1 entlang der Linie II-II.
In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Servoventilanordnung in einem Querschnitt entlang der Längsachse dargestellt. Ein Drehschieber 1 wird koaxial von einer Steuerbuchse 2 umfaßt, die innerhalb eines angedeuteten Ventilgehäuses 3 drehbar gelagert ist. Der Drehschieber 1 und die Steuerbuchse 2 lassen sich entgegen der Federkraft eines Drehstabes 4 begrenzt relativ zueinander verdrehen, wobei miteinander zusammenwirkende, am Drehschieber 1 bzw. der Steuerbuchse 2 angeordnete axiale Steuerkanten 5 relativ zueinander verstellt werden. Dies bewirkt, daß in an sich bekannter Weise zwischen zwei Anschlüssen eines Hydraulikstellantriebs eine Druckdifferenz entsteht, die die unterstützende Hilfslenkkraft einer Servolenkung darstellt.
Der Drehschieber 1 weist in der Fig. 1 unterhalb einer Dichtung 6 einen mit im Querschnitt v-förmigen Nuten 7 versehenen Wellenabschnitt 8 auf, der von einem zweiten Buchsenabschnitt 10 umgeben ist. Der Buchsenabschnitt 10 weist insgesamt sechs rotationssymmetrisch um den Drehschieber 1 angeordnete Durchgangsbohrungen 11 auf, in denen teilweise Rückwirkungskörper 12 angeordnet sind. In einer der Bohrungen 11 ist ein Ventil 13 angeordnet.
Dieser Bereich ist in der Fig. 2 näher dargestellt. Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie II -II der Fig. 1 in einer vergrößerten Darstellung.
Das Ventil 13 weist ein rotationssymmetrisches, kreiszylindrisches Gehäuse 14 auf, in dem ein Ventilsitz 15 einstückig ausgebildet ist. Ein bewegliches Ventilglied 16 wird von einer Schraubenfeder 17 gegen den Ventilsitz 15 gedrängt. Die Schraubenfeder 17 wiederum stützt sich gegen ein Widerlager 18 ab, das mit dem Gehäuse 14 fest verbunden ist und einen Fluidkanal 19 trägt.
Das Ventil 13 trennt gemeinsam mit den Rückwirkungskörpern 12 einen hydraulischen Außenraum 21 von einem hydraulischen Innenraum 22.
Im Betrieb wird über eine nicht dargestellte Steuerung von der Druckseite einer ebenfalls nicht dargestellten Hydraulikpumpe ein Betriebsdruck auf den Außenraum 21 gegeben, der auf die Rückwirkungskörper 12 und das Ventilglied 16 des Ventils 13 einwirkt. Die zwischen dem Außenraum 21 und dem Innenraum 22 entstehende Druckdifferenz bewirkt zusammen mit der Querschnittsfläche der Rückwirkungskörper 12 und der Ausgestaltung der Nuten 7 bei der Auslenkung des Drehschieberventils aus der dargestellten Mittelstellung eine Rückstellkraft, wie sie bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist. In der in Fig. 2 dargestellten Mittelstellung bewirkt die Druckdifferenz eine Haltekraft, da alle Rückwirkungskörper 12 an jeweils beiden Flanken der Nuten 7 anliegen und bei jeglicher Verdrehung des Drehschiebers 1 gegenüber der Steuerbuchse 2 entgegen dieser hydraulischen Kraft zu arbeiten ist.
Die Stärke der Schraubenfeder 17 und die offene Querschnittsfläche des Ventilsitzes 15 bewirken dabei, daß das Ventil 13 bis zu einem bestimmten Maximaldruck geschlossen bleibt. Erst oberhalb dieser Druckdifferenz, die im Betrieb bei etwa 5 bar für PKW-Servolenkungen liegt, öffnet sich das Ventil 13 und gibt eine Fluidverbindung zwischen dem Außenraum 21 und dem Innenraum 22 durch den Fluidkanal 19 frei. Die sich dann einstellende Druckdifferenz zwischen dem Außenraum 21 und dem Innenraum 22 wird durch den extern zugeführten Hydraulikstrom und den dynamischen Widerstand des Fluidkanals 19 bestimmt. Das Ventil 13 sorgt bis zum Erreichen des Öffnungsdrucks für die eingangs beschriebene Grundlast in der Mittelstellung.
Eine Servolenkung, die mit einer Rückwirkungsanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, vermittelt in der Praxis ein vorteilhaftes Fahrgefühl, wobei die verwendeten mechanischen Bauelemente einfacher und zuverlässiger als im Stand der Technik arbeiten. Sie weisen ausgehend von der in Fig. 2 dargestellten Mittelstellung eine vorteilhafte Kennlinie für das Rückwirkungsdrehmoment auf. Der Fahrer erhält durch die beschriebene Rückwirkungsanordnung einen besseren "Fahrbahnkontakt".

Claims

1. Rückwirkungsanordnung an einer nach Art einer Drehschieberanordnung ausgebildeten hydraulischen Servoventilanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Drehschieber (1) und einer den Drehschieber (1) koaxial umgebenden Steuerbuchse (2) sowie mit einer drehschieberseitigen Nutenanordnung (7) und einem steuerbuchsenseitigen Buchsenabschnitt (10), der einen hydraulischen Außenraum von einem hydraulischen Innenraum trennt, wobei der Buchsenabschnitt (10) Radialführungen für Rückwirkungskörper (12) aufweist, die unter einem radial von dem Außenraum her einwirkenden Hydraulikdruck bei einer Auslenkung des Servoventils aus einer Mittellage zur Erzielung eines Rückwirkungsdrehmoments in die Nuten drängbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ventilmittel (13) vorgesehen ist, das bei Druckbeaufschlagung in der Mittelstellung des Servoventils zur Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen dem Außenraum und dem Innenraum eingerichtet ist.

2. Rückwirkungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilmittel (13) ein federbelastetes Einwegeventil ist.

3. Rückwirkungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilmittel (13) in einer Radialbohrung (11) des Buchsenabschnitts (10) angeordnet ist.

4. Rückwirkungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilmittel (13) ein mit einer Schraubenfeder (17) vorbelastetes Tellerventil ist.

5. Rückwirkungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilmittel (13) ein kreiszylindrisches Gehäuse (14) aufweist, das ein Ventilglied (15), einen Ventilsitz (16) sowie die Schraubenfeder (17) umschließt und einen Fluidkanal (19) aufweist.

6. Rückwirkungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Fluidkanäle (19) vorgesehen sind, die bei ansteigender Druckdifferenz zwischen dem Außenraum (21) und dem Innenraum (22) nacheinander geöffnet werden.

7. Rückwirkungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialführungen Durchgangsbohrungen (11) mit kreisrundem Querschnitt sind und daß das Ventilmittel (13) in einer Radialführung derart angeordnet ist, daß der Fluidkanal (19) bei ausreichender Druckdifferenz von dem Außenraum (21) zu dem Innenraum (22) von Fluid durchströmbar ist.

8. Rückwirkungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz im Betrieb in der Mittellage des Servoventils etwa 5 bis 10 bar, mindestens jedoch 2 bar beträgt.