Beschreibung der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft ein hydraulisches
Servolenkungsgetriebe für Fahrzeuge, welches die
Hilfseinrichtung in Beziehung zur Fahrgeschwindigkeit
kontrolliert. Im Einzelnen betrifft die Erfindung ein
Lenkungsgetriebe, einschliesslich einer Kontrolleinrichtung
besagter Servounterstützung, welche diese aufgrund der von
anderen Messgeräten des Fahrzeugs erhaltenen Information ein-
oder abschaltet. So beispielsweise sein Bordcomputer, welcher
die Fahrgeschwindigkeit angibt und aufgrund dieser Angaben den
Fluss der Servoflüssigkeit zu den hydraulischen
Steuereinrichtungen des Getriebes leitet oder ihn zum
Servoflüssigkeitsbehälter umleitet.
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Hintergrund der Erfindung
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Gegenwärtig sind eine Vielzahl von Servolenkungsgetrieben
verschiedener Art erhältlich. Die meisten ihrer Art und die am
häufigsten Anwendung finden, sind die hydraulischen
Servolenkungsgetriebe mit einer Hilfspumpe zur Betreibung des
Hydraulikkreislaufs, welcher den Mechanismus des Zahnrads und
der Zahnradleiste des Lenkungsgetriebes unterstützt.
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Diese Art von Hilfseinrichtung hat den Nachteil, dass sie
permanent angeschlossen ist, während sich das Fahrzeug
fortbewegt, sei es mit 10 km/h oder 150 km/h. Es ist in der
Industrie allgemein bekannt, dass die Servolenkungsgetriebe
nur der Servohilfe bedürfen, wenn das Fahrzeug bei niedriger
Geschwindigkeit zu steuern ist. Dagegen sind die
Hilfsmechanismen bei hohen Geschwindigkeiten praktisch nicht
aktiv, wobei aber die Hilfspumpe weiterhin in Betrieb ist, so
dass der Motor eine unnötige Menge an Energie verbraucht,
welche in einigen Fällen etwa 4-5 PS beträgt.
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Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Einrichtung zu erstellen, welche erlaubt, die Flüssigkeit des
Hilfskreislaufs zum Flüssigkeitsbehälter umzuleiten, so
verhindernd, dass diese in die Steuereinrichtungen des
Getriebes fliesst, wenn das Fahrzeug sich unter bestimmten
Bedingungen fortbewegt, zum Beispiel, mit hoher
Geschwindigkeit. Dieses erlaubt, dass die Pumpe leer läuft,
wenn sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fortbewegt,
und dass der Motor nicht unzweckmässigerweise die Pumpe
anzutreiben hat mit dem entsprechenden Verschleiss und
Brennstoffverbrauch des Motors.
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Es waren schon Mechanismen zur Kontrolle der
Hilfseinrichtung in Bezug zur Betriebsweise des Motors
bekannt. Zum Beispiel, das US Patent Nr. 5.740.880 von Miller
et al., welches ein elektrisches Servolenkungsgetriebe
vorschlägt, einschliesslich eines Systems, durch welches die
an die Hilfseinrichtung geleitete Kraft in Beziehung zum
Rotorfluss je nach der Geschwindigkeit des Fahrzeugmotors
steht. Bei niedriger Fahrgeschwindigkeit, z. B. beim Parken,
wobei die Geschwindigkeit praktisch den Nullwert erreicht, ist
der Rotorfluss am stärksten, während bei hoher
Geschwindigkeit, z. B. auf einer Autobahn oder Landstrasse,
der Rotorfluss zum Zwecke der Reduzierung der durch die
inneren Mechanismen bedingten Energieverluste minimal ist.
Diese Lösung ist auf ein elektrisches Lenkungsgetriebe
anwendbar, aber nicht auf ein hydraulisches Lenkungsgetriebe,
da keine Möglichkeit bestünde, den Pumpendruck zu regulieren,
so wie es in jenem Fall mit der Stromstärke möglich ist.
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Es ist auch das US Patent Nr. 5.794.736 zu erwähnen,
welches sich auf ein Flüssigkeitskontrollsystem für ein
hydraulisches Lenkungsgetriebe bezieht, einschliesslich eines
Kontrollsystems mit einem ersten Ventil zur Regulierung des
Flüssigkeitsflusses im Verhältnis zur erforderten
Umdrehungskraft zur Handbetreibung des Steuerungsgetriebes.
Jenes erste Ventil schliesst seinerseits zwei unabhängige
Messventile zur Messung des Flüssigkeitsflusses ein, wobei
zumindest eines mittels eines zweiten Ventils mit einem
Ausfluss verbunden ist, das eines jener unabhängigen Ventile
aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit ein- und ausschaltet.
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Alle diese Mechanismen dienen der Druckregulierung der
Flüssigkeit, sei es mittels Betätigung der Flüssigkeitspumpe
oder mittels Regulierung des Flusses anhand der Ventile, zur
Maximierung der Kreislaufsleistung, wenn das Fahrzeug steht
oder sich mit niedriger Geschwindigkeit fortbewegt, während
bei hoher Geschwindigkeit die Leistung auf ein Minimum
reduziert wird.
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Keiner der bekannten Einrichtungen erlaubt den Leerlauf
der Pumpe in Abhängigkeit von der Betriebsweise des Fahrzeugs,
so wie es vorliegende Erfindung vorsieht.
Zusammenfassung der Erfindung
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Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Lenkungsgetriebe
für Kraftfahrzeuge, welches die Zufuhr unter Druck von
Hydraulikflüssigkeit zu den hydraulischen Steuereinrichtungen
des Getriebes erlaubt, in Abhängigkeit von der Betriebsweise
des Fahrzeugs. Demzufolge unterstützt die Hilfseinrichtung das
Getriebe bei Stillstand oder sehr niedriger Geschwindigkeit
des Fahrzeugs, so dass der Benutzer ohne Anstrengung die
Lenkungsbewegung ausführen kann, während bei hoher
Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Hilfseinrichtung
ausgeschaltet wird, und zwar durch Rückleitung der
Druckflüssigkeit in den Behälter. Dadurch entfällt für den
Motor die Notwendigkeit der vollen Betreibung einer Pumpe,
welche bei jenen Geschwindigkeiten unnötig ist, da der
Benutzer jede Lenkungsbewegung mühelos ausführen kann.
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Beschreibung der Figuren
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Die vorher erwähnten sind nur einige der wichtigen
Verbesserungen der vorliegenden Erfindung, welche im Laufe
dieser Beschreibung und anhand der beiliegenden Zeichnung
näher erläutert werden, welche nur zur Veranschaulichung dient
und keinesfalls eine Einschränkung darstellen soll. Anhand
derselben ist schematisch ein Hydraulikkreislauf zu erkennen,
einschliesslich eines Getriebes mit Hydrauliksteuerung, das
Zweiwegventil mit elektromagnetischer Steuerung, die Pumpe und
der Hydraulikflüssigkeitsbehälter.
Nähere Beschreibung der Erfindung
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In Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, umfasst die
vorliegende Erfindung - gekennzeichnet mit der allgemeinen
Bezugsnummer 1 - ein Lenkungsgetriebe 2, welches wie üblich
eine Zahnradleiste 3 einschliesst, die sich mittels eines
Zahnrades mit der Steuersäule 4 des Fahrzeugs verbindet. Die
Hilfseinrichtung betrifft eine durch den Fahrzeugmotor
betriebene Pumpe 5, die sich mit dem Lenkungsgetriebe 2
verbindet, dabei die Druckflüssigkeit zur Unterstützung
derselben durch eine Leitung 6 leitend. Das Getriebe 2
schliesst wie üblich eine hydraulische Steuereinrichtung 7ein, welche hier nicht näher erläutert wird, da sie allgemein
bekannt und nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
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Auf der Strecke dieser Leitung 6 befindet sich ein
Zweiwegventil 8, welche durch einen Elektroimpuls gesteuert
ist, den er von irgendeiner Steuereinrichtung des Fahrzeugs
empfängt, zum Beispiel das vordere Armaturenbrett der Kabine.
In diesem Fall kann der Bordcomputer als Steuereinrichtung
funktionieren und mittels eines Konnektors Informationen
übermitteln. Dieser Computer kann derart programmiert werden,
dass er bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeugs, beispielsweise 60 km/h, ein Signal an die
elektromagnetische Steuerung des Zweiwegventils 8 abgibt,
damit dieses die mit der Pumpe 5 in Richtung der
Hydrauliksteuerung 7 geförderte Flüssigkeit wiederum zum
Behälter zurückleitet, auf diese Art den Leerlauf der Pumpe 5
bewirkend.
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Auf diese Weise, wenn das Fahrzeug sich mit einer
bestimmen Geschwindigkeit fortbewegt, zum Beispiel von 0 bis
60 km/h, wird die Pumpe andauernd unter voller Belastung
betrieben sein, dabei konstant das Getriebe mittels der
Hydrauliksteuerung 7 unterstützend. Sollte das Fahrzeug
dagegen mit einer Geschwindigkeit von über 60 km/h fahren,
sendet der Computer der elektromagnetischen Steuereinrichtung
des Zweiwegventils 8 ein Signal zur Leitung der Flüssigkeit in
den Behälter 9, wobei demzufolge der Motor die Pumpe 5antreibt, welche leer läuft. Bei dieser Betriebsweise
verbraucht die Pumpe etwa 0,5 PS, d. h. ungefähr 10% von dem
Verbrauch unter voller Belastung, zwischen 5-6 PS/h.
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So spart das Fahrzeug Brennstoff, da die Pumpe
normalerweise zwischen 4 und 5 PS verbraucht, welche
abzuziehen sind von der an den Motor abzugebenden Leistung zur
Betreibung des Fahrzeugs. Gleichzeitig wird auch eine längere
Haltbarkeit der Hilfspumpe erreicht, welche nur funktioniert,
wenn die Betriebsweise des Fahrzeugs es erfordert.
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Die auf der beiliegenden Zeichnung angegebenen Pfeile
zeigen die Fliessrichtung der Hydraulikflüssigkeit an. So wird
die Flüssigkeit aus dem Behälter 9 in die Pumpe 5 geleitet,
welche sie durch die Leitung 6 bis zum Ventil 8 fördert.
Dieses schliesst eine Steuereinrichtung ein, die es erlaubt
über einem ihrer Wege die unter Druck stehende Flüssigkeit in
das Getriebe 2 zu leiten, wenn sich das Fahrzeug mit einer
Geschwindigkeit von weniger als 60 km/h fortbewegt. In diesem
Fall fliesst die Flüssigkeit in die hydraulische
Steuereinrichtung 7, welche das Getriebe 2 wie üblich
unterstützt, wobei es beim Austritt in den Behälter 9
umgeleitet wird.
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Wenn das Fahrzeug dagegen eine Geschwindigkeit von 60 km/h
überschreitet, wird das Ventil 8 betrieben, um die den Fluss
neuerlich in den Behälter 9 zu leiten, ohne jedoch durch die
Steuereinrichtung 7 zu fliessen, weshalb die. Pumpe leer läuft,
wobei sich ihr Verbrauch auf 10% des Verbrauchs derselben bei
voller Last reduziert wird.
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Daraus geht hervor, dass mittels einer im Konzept und
Struktur einfachen Ausführung das herkömmliche
Servosteuergetriebe verbessert wird, wobei gleichzeitig ein
Kraftstoffersparnis und ein geringerer Verschleiss der für
diese Mechanik verwendeten Teile, die mittels der Anwendung
vorliegender Erfindung eine bessere Nutzung erfahren.