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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Servolenkbaugruppe für eine Servolenkung, insbesondere für eine hydraulische Servolenkung, von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Servolenkbaugruppen für hydraulische Servolenkungen von Fahrzeugen umfassen unter anderem Servoventile, die auch als Drehservoventile bekannt sind. Diese regeln den Hydraulikdruck und damit die Lenkunterstützung in Abhängigkeit vom aufgebrachten Lenkmoment des Fahrers. Es kommen meist Drehservoventile zum Einsatz, bei denen sich eine Eingangswelle, die über eine Lenksäule mit einem Lenkrad verbunden ist, relativ zu einem Ventilteil (auch als Stellglied, Ventilhülse oder Sleeve bezeichnet) verdreht, das mit der Ausgangswelle und bei Zahnstangenlenkungen mit einem Lenkritzel (auch als Pinion bezeichnet) verbunden ist. Durch ein Torsionssystem zwischen Eingangswelle und Stellglied werden eine drehmomentabhängige Verstellung des Stellglieds des Servoventils und somit eine drehmomentabhängige Ventil- und damit Lenkkraftunterstützungscharakteristik realisiert.
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Zur Verwirklichung diverser weiterer Funktionen eines Momentenstellers, beispielsweise Spurhalteassistent, Über- und Untersteuerungsassistent, haptisches Feedback, variable Lenkunterstützung zum Beispiel in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder Beladung, Citymode, Parkpilot, Lenkmomentüberlagerung usw., ist eine vom anliegenden Drehmoment an der Eingangswelle unabhängige Beeinflussung der Lenkkraftunterstützungscharakteristik des Servoventils bekannt.
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So offenbart beispielsweise die
DE 199 11 891 A1 eine hydraulische Servolenkung für Kraftfahrzeuge, bei der ein elektrisch betätigbares Steuerventil parallel zu einem Servoventil geschaltet ist, um einen Servomotor unabhängig vom Servoventil mit Hydraulikdruck beaufschlagen zu können.
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Eine ähnliche hydraulische Servolenkung für Kraftfahrzeuge beschreibt auch die
DE 10 2005 011 526 A1 . Es sind zwei elektrisch steuerbare Ventilmittel parallel zu einem Servoventil geschaltet, um einen Servomotor unabhängig vom Servoventil mit Hydraulikdruck beaufschlagen zu können.
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Aus der
DE 34 14 891 A1 ist ferner eine hydraulische Servolenkung für Fahrzeuge bekannt, bei der die Stellung eines Servoventils zusätzlich zu einer Lenkeingabe durch einen Fahrer des Fahrzeugs auch mittels eines von außen auf das Servoventil einwirkenden, durch ein elektrisch betätigbares Vorsteuerventil steuerbaren Hydraulikdrucks verändert werden kann. Auf diese Weise kann der Fahrereingangsgröße ein zusätzliches Lenkmoment überlagert werden.
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Eine ganz ähnliche Art der Lenkmomentüberlagerung bei einer hydraulischen Servolenkung beschreibt ebenso die
DE 10 2005 009 258 A1 .
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Servolenkbaugruppe für eine hydraulische Servolenkung von Kraftfahrzeuge mit einer Lenkmomentüberlagerung bereitzustellen, die insbesondere kleiner und leichter baut. Unabhängig von einer von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs vorgegebenen Lenkeingangsgröße soll eine Lenküberlagerungsgröße überlagerbar sein.
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Diese Aufgabe wird durch eine Servolenkbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Erfindungsgemäß umfasst eine Servolenkbaugruppe für eine hydraulische Servolenkung von Kraftfahrzeugen eine Eingangswelle zur Verbindung mit einem Lenkrad, eine mit der Eingangswelle gekoppelte Ausgangswelle für den Wirkeingriff mit einer Lenkstange, wobei die Kopplung zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle eine Relativverdrehung zwischen diesen zulässt. Weiter umfasst die Servolenkbaugruppe erfindungsgemäß ein in einem Lenkgetriebegehäuse aufgenommenes hydraulisches Servoventil mit einer Ventilhülse und einer Ventilwelle, die bei einer Verdrehung der Eingangswelle relativ zur Ausgangswelle zur Steuerung der Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit von der Relativverdrehung der Eingangswelle gegenüber der Ausgangswelle relativ zueinander verdreht werden. Des Weiteren umfasst die Servolenkbaugruppe ein steuerbares, hydraulisch parallel zum Servoventil geschaltetes Ventilmittel zur Aufprägung einer Lenkmomentüberlagerung, wobei das Ventilmittel in dem Lenkgetriebegehäuse aufgenommen ist.
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Die hydraulische Parallelschaltung des Ventilmittels zum Servoventil erlaubt eine vom Servoventil unabhängig steuerbare, zusätzliche Hydraulikdruckbeaufschlagung, zum Beispiel eines von dem Servoventil in an sich bekannter Weise angesteuerten Servomotors, zur Lenkkraftunterstützung. Auf diese Weise kann einer von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs am Lenkrad eingegebenen Lenkeingangsgröße eine Überlagerungsgröße überlagert werden, die von dem Ventilmittel gesteuert wird. Die Kopplung zwischen dem Servoventil und dem Ventilmittel ist hierbei rein hydraulisch. Da die Steuerung des Ventilmittels unabhängig von der Betätigung des Servoventils ist, kann der durch das Ventilmittel gesteuerte Hydraulikdruck auch gegen den durch das Servoventil bereitgestellten Hydraulikdruck arbeiten, wodurch beispielsweise die Funktion eines Spurhalteassistenten realisiert werden kann, bei dem eine durch das Ventilmittel bewirkte Spurrichtungsänderung auch entgegen eine augenblicklich eingestellte Spurrichtung des Fahrzeugs erzielt werden kann. Des Weiteren ist der Fahrer des Kraftfahrzeugs bei der erfindungsgemäßen Servolenkbaugruppe über das Lenkrad bzw. die mit diesem verbundene Eingangswelle mechanisch mit der Ausgangswelle und damit mit der Lenkstange verbunden, so dass eine sichere Lenkung des Kraftfahrzeugs auch bei einem Ausfall des Ventilmittels immer gegeben ist. Außerdem kann der Fahrer stets in die Lenkung eingreifen und die durch das Ventilmittel aufgeprägte Lenkmomentüberlagerung korrigieren.
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Die Aufnahme des Ventilmittels in dem Lenkgetriebegehäuse, in dem auch das Servoventil untergebracht ist, bietet den Vorteil einer kompakteren Bauform der Servolenkbaugruppe. Darüber hinaus lassen sich Gewichtsvorteile gegenüber gattungsgemäßen Servolenkbaugruppen zum Beispiel dadurch erzielen, dass das Lenkgetriebegehäuse gleichzeitig auch das Gehäuse des Ventilmittels bildet. Außerdem lassen sich alle mit dem Ventilmittel kommunizierenden hydraulischen Verbindungsleitungen innerhalb des Lenkgetriebegehäuses bereitstellen, so dass sich die erfindungsgemäße Servolenkbaugruppe insgesamt vereinfacht und insbesondere auch deren Montage deutlich einfacher wird, da sie nach außen dieselbe Anzahl hydraulischer Anschlüsse aufweist wie eine herkömmliche Servolenkbaugruppe ohne Lenkmomentüberlagerung.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Ventilmittel eine zweite Ventilhülse und eine zweite Ventilwelle umfasst, die relativ zueinander verdreht werden können, um die Lenkmomentüberlagerung in Abhängigkeit von der Relativverdrehung der zweiten Ventilhülse gegenüber der zweiten Ventilwelle zu steuern. Besonders bevorzugt sind die zweite Ventilhülse und die zweite Ventilwelle des Ventilmittels im Wesentlichen gleich aufgebaut wie die Ventilhülse und die Ventilwelle des Servoventils. Beispielsweise kann das Ventilmittel als an sich bekanntes Drehschieberventil ausgebildet sein. In bevorzugter Ausgestaltung sind das Servoventil und das Ventilmittel jeweils als Drehschieberventil ausgeführt.
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Eine weiterhin bevorzugte, besonders kompakt und leicht bauende Ausgestaltung der Servolenkbaugruppe ergibt sich für den Fall, dass die zweite Ventilhülse die zweite Ventilwelle konzentrisch umgibt und die zweite Ventilwelle als Hohlwelle ausgebildet ist, welche die Ventilhülse des Servoventils konzentrisch umgibt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Ventilmittel in der Grundstellung, das heißt in seiner nicht ausgelenkten Stellung, zum Beispiel der Mittenstellung, geschlossen. Somit ist sichergestellt, dass das Ventilmittel in der Grundstellung keinen parallel zum Servoventil wirkenden zusätzlichen Hydraulikdruck aufbaut und somit auch keine Lenkmomentüberlagerung aufprägt. In diesem Fall hat das Ventilmittel dementsprechend keine Auswirkung auf das herkömmliche, durch das Servoventil bewirkte Lenkverhalten des Kraftfahrzeugs.
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Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Stellantrieb zur Steuerung des Ventilmittels vorgesehen, um die Lenkmomentüberlagerung durch das Ventilmittel zu beeinflussen. Besonders bevorzugt, da einfach und kompakt zu realisieren, weist der Stellantrieb einen elektrischen Antriebsmotor auf.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung steht der Antriebsmotor in Dreheingriff mit der zweiten Ventilhülse des Ventilmittels. Auf diese Weise lässt sich die zweite Ventilhülse über den Stellantrieb bzw. den Antriebsmotor relativ zur zweiten Ventilwelle verdrehen und somit die von dem Ventilmittel aufgeprägte Lenkmomentüberlagerung steuern. Unter Dreheingriff ist hierbei sowohl eine reibschlüssige als auch eine formschlüssige Art der Übertragung einer Drehbewegung von einem Drehelement des Antriebsmotors, beispielsweise eines Rotors des Antriebsmotors, auf die zweite Ventilhülse des Ventilmittels zu verstehen. Diese Ausführungsform bietet insbesondere den Vorteil, dass die Drehbewegung des Antriebsmotors für die Übertragung auf die zweite Ventilhülse nicht in eine Linearbewegung umgewandelt werden muss, was zu einer besonders kompakten und platzsparenden Anordnung des Stellantriebs führt.
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Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Dreheingriff vermittels eines Schneckengetriebes zwischen dem Antriebsmotor und der zweiten Ventilhülse gebildet ist, wobei das Schneckengetriebe eine mit dem Antriebsmotor verbundene Schnecke umfasst, die in eine am Außenumfang der zweiten Ventilhülse vorgesehene Verzahnung eingreift. Die Verzahnung kann hierbei unmittelbar auf der Außenseite der zweiten Ventilhülse ausgebildet sein. Sie kann jedoch ebenso auf dem Außenumfang eines ringförmigen Schneckenrads ausgebildet sein, das auf den Außenumfang der zweiten Ventilhülse aufsteckbar ist und mit dieser drehfest verbindbar ist. Hierdurch lassen sich Herstellungsvorteile der Servolenkbaugruppe erzielen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Servolenkbaugruppe,
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2 eine Explosionsansicht der Servolenkbaugruppe aus 1,
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3 eine erste Schnittansicht der Servolenkbaugruppe aus 1 und
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4 eine gegenüber der Schnittansicht aus 3 um 90 ° gedrehte zweite Schnittansicht der Servolenkbaugruppe aus 1.
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In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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Die 1 bis 4 stellen schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Servolenkbaugruppe 20 dar, wobei 1 eine perspektivische Ansicht der Servolenkbaugruppe 20 darstellt, 2 eine Explosionsansicht der Servolenkbaugruppe 20, 3 eine erste Schnittansicht der Servolenkbaugruppe 20 und 4 eine gegenüber der Schnittansicht aus 3 um 90 ° gedrehte zweite Schnittansicht der Servolenkbaugruppe 20.
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Wie den 1 bis 4 zu entnehmen ist, umfasst die Servolenkbaugruppe 20 im Wesentlichen ein Lenkgetriebegehäuse 21, eine aus dem Gehäuse 21 herausragende Eingangswelle 22, eine in dem Gehäuse 21 angeordnete Ausgangswelle (nicht dargestellt) sowie ein in dem Gehäuse 21 aufgenommenes hydraulisches Servoventil.
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Die Eingangswelle 22 ist über eine in 1 nicht gezeigte Lenksäule mit einem Lenkrad verbunden. Die Ausgangswelle ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel über ein Lenkgestänge (nicht dargestellt) mit lenkbaren Fahrzeugrädern (nicht dargestellt) verbunden. Die Eingangswelle 22 ist in bekannter Weise über einen Torsionsstab (nicht dargestellt) mit der Ausgangswelle verbunden, wobei der Torsionsstab an seinem einen Ende drehfest mit der Eingangswelle 22 und an seinem anderen Ende drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist. Dementsprechend stellt der Torsionsstab eine Kopplung zwischen der Eingangswelle 22 und der Ausgangswelle her, wobei er eine Relativverdrehung zwischen diesen zulässt.
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Das in dem Lenkgetriebegehäuse 21 aufgenommene hydraulische Servoventil umfasst eine Ventilhülse 23 und eine Ventilwelle 24, die bei einer Verdrehung der Eingangswelle 22 relativ zur Ausgangswelle zur Steuerung der Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit von der Relativverdrehung der Eingangswelle 22 gegenüber der Ausgangswelle relativ zueinander verdreht werden können.
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Wie insbesondere in den 3 und 4 zu erkennen ist, ist die Ventilhülse 23 konzentrisch zur Eingangswelle 22 bzw. zur mit der Eingangswelle 22 verbundenen Ventilwelle 24 angeordnet. Die Ventilhülse 23 ist bei der dargestellten Servolenkbaugruppe 20 relativ zur Ventilwelle 24 dreh- und/oder verschiebbar gelagert. Die Ventilhülse 23 ist mit der Ausgangswelle verbunden (nicht dargestellt), so dass eine Relativverdrehung zwischen der Eingangswelle 22 und der Ausgangswelle zu einer Relativverdrehung zwischen der Ventilwelle 24 und der Ventilhülse 23 führt, vermittels welcher die durch das Servoventil bereitgestellte Lenkkraftunterstützung in bekannter Weise gesteuert wird.
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Die Funktion und Wirkungsweise der bis hier beschriebenen Servolenkbaugruppe 20 sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt.
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Wie den 2 bis 4 weiterhin zu entnehmen ist, umfasst die Servolenkbaugruppe 20 weiterhin ein steuerbares, hydraulisch parallel zum Servoventil geschaltetes Ventilmittel zur Aufprägung einer Lenkmomentüberlagerung. Das Ventilmittel umfasst eine zweite Ventilhülse 25 und eine zweite Ventilwelle 26, die relativ zueinander verdreht werden können, um die Lenkkraftüberlagerung in Abhängigkeit von der Relativverdrehung der zweiten Ventilhülse 25 gegenüber der zweiten Ventilwelle 26 zu steuern.
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Den 3 und 4 ist zu entnehmen, dass die zweite Ventilhülse 25 die zweite Ventilwelle 26 konzentrisch umgibt und die zweite Ventilwelle 26 als Hohlwelle ausgebildet ist, die wiederum die Ventilhülse 23 des Servoventils konzentrisch umgibt. Ferner ist zu erkennen, dass die zweite Ventilwelle 26 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Servolenkbaugruppe 20 fest mit dem Lenkgetriebegehäuse 21 verbunden ist. Die zweite Ventilhülse 25 ist bei der dargestellten Servolenkbaugruppe 20 relativ zur zweiten Ventilwelle 26 drehund/oder verschiebbar gelagert.
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Bevorzugt sind sowohl das Servoventil (Ventilhülse 23 und Ventilwelle 24) als auch das Ventilmittel (Ventilhülse 25 und Ventilwelle 26) als an sich bekannte Drehschieberventile ausgebildet.
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In den 1 und 2 ist weiterhin ein als elektrischer Antriebsmotor ausgebildeter Stellantrieb 27 zu erkennen, der eine Verdrehung der zweiten Ventilhülse 25 gegenüber der zweiten Ventilwelle 26 bewirken kann. Hierzu steht der Antriebsmotor 27 beispielsweise mit seinem Rotor in Dreheingriff mit der zweiten Ventilhülse 25. Durch die Relativverdrehung der zweiten Ventilhülse 25 zur zweiten Ventilwelle 26 wird die Lenkkraftüberlagerungscharakteristik der Servolenkbaugruppe 20 beeinflusst, das heißt der von einem Fahrer über die Eingangswelle 22 vorgegebenen Eingangsgröße eine Überlagerungsgröße überlagert.
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Wie den Figuren weiterhin zu entnehmen ist, ist der Dreheingriff vermittels eines Schneckengetriebes zwischen dem Antriebsmotor 27 und der zweiten Ventilhülse 25 gebildet ist, wobei das Schneckengetriebe eine mit dem Antriebsmotor 27 verbundene Schnecke 28 umfasst, die in eine am Außenumfang der zweiten Ventilhülse 25 vorgesehene Verzahnung 29 eingreift. Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel der Servolenkbaugruppe 20 ist die Verzahnung 29 nicht unmittelbar auf der Außenfläche der zweiten Ventilhülse 25 ausgebildet. Vielmehr sieht die dargestellte Servolenkbaugruppe 20 ein ringförmiges Schneckenrad 30 vor, das auf den Außenumfang der zweiten Ventilhülse 25 aufsteckbar und mit dieser drehfest verbindbar ist.
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Zur Verringerung des Spiels zwischen der Schnecke 28 und der Verzahnung 29 umfasst die dargestellte Servolenkbaugruppe 20 ferner ein Spielreduzierungselement 31.
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Weiter ist bei der Servolenkbaugruppe 20 ein Drehmomentsensor 32 vorgesehen, der das am Lenkrad bzw. der Eingangswelle 22 eingeleitete oder anliegende Drehmoment erfassen kann.
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Nach oben hin ist das Lenkgetriebegehäuse 21 durch einen Deckel 33 verschließbar.
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Die erfindungsgemäße Servolenkbaugruppe wurde anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Servolenkbaugruppe ist jedoch nicht auf die hierin beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern umfasst auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen.
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In bevorzugter Ausführung wird die erfindungsgemäße Servolenkbaugruppe für eine hydraulische Servolenkung mit Lenkmomentüberlagerung in einem Kraftfahrzeug verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- 20
- Servolenkbaugruppe
- 21
- Lenkgetriebegehäuse
- 22
- Eingangswelle
- 23
- Ventilhülse des Servoventils
- 24
- Ventilwelle des Servoventils
- 25
- Ventilhülse des Ventilmittels
- 26
- Ventilwelle des Ventilmittels
- 27
- Stellantrieb
- 28
- Schnecke
- 29
- Verzahnung
- 30
- Schneckenrad
- 31
- Spielreduzierungselement
- 32
- Drehmomentsensor
- 33
- Deckel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19911891 A1 [0004]
- DE 102005011526 A1 [0005]
- DE 3414891 A1 [0006]
- DE 102005009258 A1 [0007]
