DE10200415A1

DE10200415A1 - Hydraulische Kraftfahrzeugservolenkung

Info

Publication number: DE10200415A1
Application number: DE2002100415
Authority: DE
Inventors: Manfred Rombold; Hartmut Augustin
Original assignee: Mercedes Benz Lenkungen GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Presta Muelheim GmbH
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2003-10-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kraftfahrzeugservolenkung mit einem mit einer Lenksäule verbundenen Lenkventil, das mittels externer Hydraulikleitungen mit einer Hydraulikpumpe und mittels interner Hydraulikleitungen mit einem hydraulischen Servomotor verbunden ist, mit einem den Servomotor umgebenden Lenkungsgehäuse sowie mit wenigstens einem Lenkungsdämpfer, der strömungsmäßig zwischen dem Lenkventil und dem Servomotor angeordnet ist, wobei der Lenkungsdämpfer ein plattenförmiges bewegliches Dämpferelement aus einem gummielastischen Material aufweist, das parallel zu einem als Ringschulter in der internen Hydraulikleitung ausgebildeten Widerlager derart angeordnet ist, dass das Dämpferelement sich in einer Hauptstromrichtung zumindest bereichsweise von dem Widerlager abhebt und in einer Rückstromrichtung an das Widerlager anlegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Kraftfahrzeugservolenkung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Derartige Servolenkungen mit hydraulischen Lenkungsdämpfern, die im Fluidstrom zwischen dem Lenkventil und dem Servomotor angeordnet sind, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden beispielsweise in den Druckschriften DE 196 44 528 C1, DE 196 51 500 C1, DE 197 54 011 C1 sowie DE 199 47 266 A1 bekannt. Die dort beschriebenen Kraftfahrzeugservolenkungen sind im Hinblick auf einen möglichst großen Fahrkomfort entwickelt worden. Die darin enthaltenen Dämpferelemente sind relativ komplex im Aufbau und entsprechend mit höheren Fertigungs- und Montagekosten verbunden.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Servolenkung zu schaffen, die gute Dämpfungseigenschaften mit einem geringen Fertigungs- und Montageaufwand gewährleistet.
Diese Aufgabe wird von einer Servolenkung mit dem Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.
Weil der Lenkungsdämpfer ein plattenförmiges bewegliches Dämpferelement aus einem gummielastischen Material aufweist, welches parallel zu einem als Ringschulter in der internen Hydraulikleitung ausgelegten Widerlager derart angeordnet ist, dass das Dämpferelement sich in einer Hauptstromrichtung zumindest bereichsweise von dem Widerlager abhebt und in einer Rückstromrichtung an das Widerlager anlegt, kann die Dämpferfunktion mit einem einzigen beweglichen Bauteil je Lenkungsdämpfer gewährleistet werden. Das gummielastische Dämpferelement ermöglicht dabei eine je nach Material und Gestaltung beeinflussbare Abhängigkeit zwischen dem Volumenstrom des Hydraulikfluids und dem für die Dämpfungseigenschaften bestimmenden Drosselquerschnitt.
Wenn das Dämpferelement eine kreisrunde Scheibe ist, die eine Anzahl von Durchgängen aufweist, wobei wenigstens ein erster Durchgang innerhalb eines freien Querschnitts des Widerlagers und wenigstens ein zweiter Durchgang im Bereich der Ringschulter angeordnet ist, kann der erste Durchgang so bemessen sein, dass er einen minimalen offenen Bypassquerschnitt in Dämpfungsrichtung definiert, während der zweite Durchgang einen größeren Durchlassquerschnitt in der Hauptstromrichtung definiert. Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich, wenn die Ringschulter Teil einer gestuften Gehäusebohrung zwischen einem ersten Abschnitt kleineren Durchmessers und einem zweiten Abschnitt größeren Durchmessers ist, wobei das Dämpferelement umfangsseitig in dem zweiten Abschnitt unverlierbar gehalten ist.
Ein sich mit dem Volumenstrom vergrößernder Drosselquerschnitt in der Rückstromrichtung wird ermöglicht, wenn der erste Durchgang eine mittig in dem Dämpferelement angeordnete Öffnung ist und von dieser Öffnung nach außen verlaufende Schnitte oder Schlitze in dem gummielastischen Material vorgesehen sind. Bei einem hohen Volumenstrom kann sich dann das Dämpferelement derart verformen, dass die Schnitte oder Schlitze einen zusätzlichen Querschnitt freigeben.
Die Gehäusebohrung ist vorzugsweise eine Anschlussbohrung für eine interne Hydraulikleitung an dem Lenkventil. Das Widerlager und das Dämpferelement können auch als Einsatz ausgebildet sein, der in eine interne Hydraulikleitung, in das Lenkventil oder in das Lenkgehäuse eingesetzt wird.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen in einem Lenkventil angeordneten Lenkungsdämpfer in der Hauptstromrichtung;
Fig. 2 den Lenkungsdämpfer gemäß Fig. 1 in der Rückstromrichtung;
Fig. 3 ein Dämpferelement für den Lenkungsdämpfer gemäß Fig. 1 und Fig. 2 in einer Draufsicht; sowie
Fig. 4 das Dämpferelement gemäß Fig. 3 bei Druckbeaufschlagung in Rückstromrichtung.
In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Lenkungsdämpfers veranschaulicht, wie er im Gehäuse eine Lenkventils einer hydraulischen Servolenkung eingebaut ist. Ein Gehäuse 1 des Lenkventils weist eine Anschlussbohrung 2 für eine interne Hydraulikleitung auf, die von dem Lenkventil in an sich bekannter Weise zu einem hydraulischen Servomotor verläuft. Eine zweite interne Hydraulikleitung verbindet das Lenkventil von einer zweiten Anschlussbohrung, die nicht dargestellt ist, mit einem zweiten hydraulischen Arbeitsraum des Servomotors. Im Rahmen des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird lediglich eine Anschlussbohrung sowie der darin befindliche Lenkungsdämpfer beschrieben.
Die Anschlussbohrung 2 ist eine gestufte Bohrung, die einen ersten Abschnitt 3 kleineren Durchmessers, eine radial dazu verlaufende Ringschulter 4 sowie einen zweiten Abschnitt 4 größeren Durchmessers aufweist. In dem Abschnitt 5 ist ein Innengewinde 6 für eine Schraubverbindung mit der internen Hydraulikleitung vorgesehen.
In einem nicht mit Gewinde versehenen Bereich des zweiten Abschnitts 5 ist in Radialrichtung eine ringförmige Nut 7 eingestochen, in die ein Sicherungsring 8 eingesetzt ist. In dem Raum zwischen dem Sicherungsring 8 und der Ringschulter 4 sitzt ein Dämpferelement 9 in Form einer etwa kreisrunden Scheibe aus einem gummielastischen Material. Das Dämpferelement 9 sitzt mit geringem Axialspiel zwischen der Ringschulter 4 und dem Sicherungsring 8.
Das Dämpferelement 9 ist im wesentlichen rotationssymmetrisch und weist eine mittige Öffnung 11 auf. In einem radialen Abstand von der Öffnung 11 ist eine Anzahl von Durchgängen 12 vorgesehen, wobei der radiale Abstand so gewählt ist, dass die Durchgänge 12 vollständig im Bereich der Ringschulter 4 liegen.
In der Fig. 1 ist der insoweit beschriebene Lenkungsdämpfer bei Anströmung in seiner Hauptstromrichtung dargestellt, wobei der Strom des mit Druck beaufschlagten Hydraulikfluids von dem Lenkventil durch das Dämpferelement 9 in die interne Hydraulikleitung und den daran angeschlossenen Arbeitsraum des hydraulischen Stellmotors verläuft. In dieser Hauptstromrichtung tritt Hydraulikfluid in Richtung des Pfeils I durch die Öffnung 11. Das Dämpferelement 9, das elastisch ist, wird durch die Beaufschlagung mit Hydraulikdruck von dem Ringbund 4 abgehoben, so dass die Durchgänge 12 geöffnet werden. Hydraulikfluid tritt deshalb auch seitlich in Richtung von Pfeilen II durch die Durchgänge 12, die zusammen mit der Öffnung 11 einen großen freien Querschnitt darstellen. Der Druckabfall im Bereich des Dämpferelements 9 ist deshalb gering.
In der Fig. 2 ist die Anordnung gemäß Fig. 1 in einem anderen Betriebszustand dargestellt. Hier fließt das Hydraulikfluid in einer Rückstromrichtung III durch die Anschlussbohrung 2 von dem zweiten Bereich 5 her durch die Öffnung 11 in den ersten Bereich 3. Das Dämpferelement 9 wird von dem Rückstrom III an die Ringschulter 4 angepresst, so dass die Durchgänge 12 verschlossen sind. Der Strömungswiderstand ist gegenüber dem Betriebszustand gemäß Fig. 1 vergrößert. Der Dämpfer wirkt in dieser Richtung.
Bei Druckstößen kann sich das Dämpferelement 9 in der durch gestrichelte Linien 15 veranschaulichten Richtung auswölben, wodurch ein größerer Strömungsquerschnitt freigegeben wird. Um dies zu veranschaulichen, ist in der Fig. 3 das Dämpferelement 9 in einer Draufsicht dargestellt. Das Dämpferelement 9 weist die Öffnung 11 sowie die radial beabstandeten und gleichwinklig verteilten Durchgänge 12 auf. Zwischen der Öffnung 11 und den Durchgängen 12 verlaufen Schnitte 16, in denen das Material des Dämpferelements 9 durchgeschnitten ist. Aufgrund der Steifigkeit des Materials sind die Schnitte 16 im Ruhezustand oder bei geringen Differenzdrücken vor und hinter dem Dämpferelement 9 geschlossen.
Die Konfiguration bei größeren Druckimpulsen in der Rückstromrichtung III ist in der Fig. 4 veranschaulicht. Die von jeweils zwei Schnitten 16 begrenzten Kreissegmente biegen sich unter der Last eines Druckimpulses in der in Fig. 2 durch die gestrichelten Linien 15 veranschaulichten Richtung aus. Die Schnitte 16 erweitern sich dabei zu keilförmigen Schlitzen 17, die sich zu dem freien Querschnitt der Öffnung 11 hinzuaddieren und somit bei größeren Druckimpulsen eine größere Volumenströmung durch das Dämpferelement 9 erlauben.
Im Betrieb eines Kraftfahrzeugs wird bei Lenkbewegungen ein relativ großer Volumenstrom mit relativ hohem Druck erzeugt, so dass sich auf der Druckseite des Lenkventils der in Fig. 1 dargestellte Zustand einstellt, während auf der drucklosen Seite (der Rückstromseite) die Verhältnisse gemäß Fig. 2 eintreten. Der Volumenstrom in der Hauptstromrichtung und der Rückstromrichtung ist gleich groß. Deshalb wird sich das Dämpferelement 9 bei Lenkbewegungen in der in Fig. 4 veranschaulichten Weise aufweiten und den erforderlichen Volumenstrom passieren lassen.
Bei Geradeausfahrt oder sehr langsamen Lenkbewegungen tritt nur ein kleiner Volumenstrom durch das Dämpferelement 9. Es befindet sich deshalb im wesentlichen in der in Fig. 3 veranschaulichten Position, die lediglich die kleine zentrische Öffnung 11 freigibt. Ein eventuelles, durch Fahrbahnunebenheiten oder Unwuchten der gelenkten Räder auftretendes Flattern der Lenkung, das sich beispielsweise auch nur in geringen Vibrationen des Lenkrades äußern kann, bewirkt lediglich geringe Volumenströme in wechselnden Richtungen. Diese Volumenströme reichen nicht aus, um das Dämpferelement 9 in seine in Fig. 4 dargestellte Form aufzuweiten. Einem derartigen Lenkungsflattern, das mit hoher Frequenz und wechselnden Stromrichtungen einhergeht, setzt das Dämpferelement 9 einen wirksamen hydrodynamischen Widerstand entgegen. Die entsprechenden Rückwirkungen auf das Lenkrad werden gedämpft. Der für den Fahrer spürbare Fahrkomfort wird dadurch erheblich verbessert. Es ist ersichtlich, dass gegenüber den nach dem Stand der Technik bekannten Lenkungsdämpfern weniger Bauteile benötigt werden und damit die Montage ebenso wie die Herstellung einfacher und preiswerter gemacht werden kann.
Außer der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Konfiguration kann der Dämpfer auch anders ausgestaltet werden. So kann beispielsweise das Dämpferelement 9 in einem Einsatz befestigt werden, der in eine interne Hydraulikleitung oder in eine Hohlschraube eingesetzt werden kann. Das Dämpferelement 9 kann dann auch im Bereich des Lenkungsgehäuses angeordnet werden. Auch sind Abweichungen von der dargestellten kreisrunden Geometrie ebenso möglich wie verschiedene Anordnungen der Öffnungen und Durchlässe für die unterschiedlichen Strömungsquerschnitte.

Claims

1. Hydraulische Kraftfahrzeugservolenkung mit einem mit einer Lenksäule verbundenen Lenkventil, das mittels externer Hydraulikleitungen mit einer Hydraulikpumpe und mittels interner Hydraulikleitungen mit einem hydraulischen Servomotor verbunden ist, mit einem den Servomotor umgebenden Lenkungsgehäuse sowie mit wenigstens einem Lenkungsdämpfer, der strömungsmässig zwischen dem Lenkventil und dem Servomotor angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkungsdämpfer ein plattenförmiges bewegliches Dämpferelement aus einem gummielastischen Material aufweist, das parallel zu einem als Ringschulter in der internen Hydraulikleitung ausgebildeten Widerlager derart angeordnet ist, dass das Dämpferelement sich in einer Hauptstromrichtung zumindest bereichsweise von dem Widerlager abhebt und in einer Rückstromrichtung an das Widerlager anlegt.

2. Kraftfahrzeugservolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpferelement eine kreisrunde Scheibe ist, die eine Anzahl von Durchgängen aufweist, wobei wenigstens ein erster Durchgang innerhalb eines freien Querschnitts des Widerlagers und wenigstens ein zweiter Durchgang im Bereich der Ringschulter angeordnet ist.

3. Kraftfahrzeugservolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringschulter Teil einer gestuften Gehäusebohrung zwischen einem ersten Abschnitt kleineren Durchmessers und einem zweiten Abschnitt größeren Durchmessers ist, wobei das Dämpferelement umfangsseitig in dem zweiten Abschnitt unverlierbar gehalten ist.

4. Kraftfahrzeugservolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchgangs eine mittig in dem Dämpferelement angeordnete Öffnung ist und dass von dieser Öffnung nach außen verlaufende Schnitte oder Schlitze in dem gummielastischen Material vorgesehen sind.

5. Kraftfahrzeugservolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusebohrung eine Anschlussbohrung für eine interne Hydraulikleitung an dem Lenkventil ist.

6. Kraftfahrzeugservolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager und das Dämpferelement als Einsatz ausgebildet sind, der in eine interne Hydraulikleitung, das Lenkventil oder das Lenkgehäuse eingesetzt ist.