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HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Servolenkgetriebe für lenkbare Räder eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Es können Lenkungsstöße auftreten, wenn die lenkbaren Vorderräder eines Fahrzeugs auf ein Hindernis oder einen Defekt in der Straße treffen. Wenn der Fahrer das Lenkrad nicht ausreichend festhält, kann dies zu abrupten und schnellen Bewegungen der lenkbaren Räder des Fahrzeugs führen. Die Menge der Lenkungsstöße hängt von einer Vielzahl von Faktoren, etwa vom Winkel des Auftreffens auf das Hindernis oder den Defekt, von der Intaktheit und Steifigkeit der Stoßdämpfer und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs sowie von der Art der verwendeten Lenkung ab. Lenkungsstöße können typischerweise in einer Richtung in der Lenkung umfassend ein herkömmliches hydraulisches Servolenkgetriebe auftreten.
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Der Stand der Technik kennt das Verringern der Menge der Lenkungsstöße durch das Ausstatten der Lenkung mit einem Dämpfer. Ein Dämpfer sorgt aber für ein Dämpfen in einem großen Frequenzbereich, so dass der Dämpfer ebenfalls einen Lenkwiderstand für den Fahrer erzeugt. Andere Lenkgefühleigenschaften wie die Lenkradrückmeldung können ebenfalls beeinflusst werden. Ferner erfordert die Anordnung eines Dämpfers und entsprechender Komponenten einen Montageraum und sie führt zu einer größeren Komplexität der Lenkung.
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US 2008/0230301 beschreibt eine Lenkung für Kraftfahrzeuge. Die Lenkung umfasst eine Zahnstange, die mit einem ersten und zweiten Volumen verbunden ist, die mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind. Die mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Volumina sind über eine Hydraulikleitung miteinander verbunden, in der ein elektrisch zu betätigendes Drosselelement integriert ist. Bei Geradeausfahrt können durch die Straßenoberfläche hervorgerufene Stöße durch eine partielle Öffnung des Drosselelements gedämpft werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen eines hydraulischen Servolenkgetriebes für die lenkbaren Räder eines Fahrzeugs mit einer einfachen Konstruktion, das das Ausmaß (die Anzahl) die Menge von Lenkungsstößen auf eine wirksame Weise reduziert.
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Die zuvor beschriebene Aufgabe wird durch das hydraulische Servolenkgetriebe gemäß Anspruch 1 erfüllt. Ein herkömmliches hydraulisches Servolenkgetriebe umfasst ein mit einem vergrößerten Gehäuseabschnitt zur Aufnahme eines Teils einer Lenkstockwelle ausgestattetes Gehäuse. Der vergrößerte Gehäuseabschnitt vergrößert unvermeidbarerweise das Volumen von einer der Kammern. Somit weist ein herkömmliches hydraulisches Servolenkgetriebe der in Anspruch 1 definierten Art Kammern mit verschiedenen Größen auf, die an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens angeordnet sind. Es hat sich erwiesen, dass Lenkungsstöße in einer solche herkömmliche hydraulische Servolenkgetriebe umfassenden Lenkung, in der die lenkbaren Räder in eine spezifische Richtung gedreht werden, auftreten können. Wenn die lenkbaren Räder auf eine ausreichend große Unebenheit in der Straßenoberfläche treffen, wird eine Kraft von den lenkbaren Rädern über die Lenkstockwelle auf den Kolben übertragen. Wenn der Fahrer das Lenkrad nicht festhält, kann die Kraft den Kolben von einer Neutralstellung, in der sich die lenkbaren Räder in einer Geradeausstellung befinden, in eine Stellung bringen, in der die lenkbaren Räder je nach Kammerausrichtung mehr oder weniger nach links oder rechts gedreht werden. Aufgrund des unterschiedlichen Flüssigkeitsvolumens in den Kammern wirkt die Flüssigkeit in den Kammern mit unterschiedlichem Druck auf den Kolben ein. Dieser Druckunterschied kann den Kolben zur Kammer mit der größeren Flüssigkeitsmenge, das heißt dem niedrigeren Kraftdruck, und die lenkbaren Räder in eine bestimmte Drehrichtung zwingen. Es besteht eine Gefahr, dass die lenkbaren Räder um einen sehr großen Lenkwinkel in die bestimmte Richtung gedreht werden.
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Gemäß der Erfindung ist die zweite Kammer so ausgebildet, dass sie ein Volumen im Bereich von 90-110 Prozent des Volumens der dritten Kammer aufweist, wenn sich der Kolben in einer Neutralstellung befindet, in der die lenkbaren Räder in Geradeausstellung sind. Vorzugsweise weist die zweite Kammer ein Volumen im Bereich von 95-105 Prozent des Volumens der ersten Kammer und noch besser im Bereich von 99-101 Prozent des Volumens der ersten Kammer auf. Die Ausbildung der zweiten Kammer ermöglicht das Erzielen eines im Wesentlichen symmetrischen Drucks an den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens. Solch ein Druckgleichgewicht verringert die Gefahr, dass eine Kraft von den lenkbaren Rädern den Kolben in eine spezifische Richtung und mit einem großen Lenkradeinschlag bewegt, erheblich. Die zuvor beschriebene Maßnahme verringert die Menge von Lenkungsstößen auf eine wirksame und einfache Weise.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gehäuse einen den vergrößerten Gehäuseabschnitt und einen trennbar mit dem ersten Gehäuseteil verbindbaren zweiten Gehäuseabschnitt umfassenden ersten Gehäuseteil. Zum Montieren und Demontieren der Komponenten im Gehäuse empfiehlt sich die Verwendung eines zwei lösbar verbindbare Gehäuseteile umfassenden Gehäuses. Der erste Gehäuseteil kann ein Hauptteil des Gehäuses sein und der zweite Gehäuseteil kann eine ein Ende des Gehäuses abdeckende Abdeckung sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der zweite Gehäuseteil mit einer das Volumen der zweiten Kammer vergrößernden Aussparung ausgestattet sein. Die Aussparung ist so ausgebildet, dass sie das Volumen der zweiten Kammer vergrößert, so dass die zweite Kammer ein gleiches Volumen bereitstellt wie die erste Kammer.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kolben einen zum dichtenden Anstoßen an eine Innenfläche des Gehäuses und Unterteilen des Innenraums des Gehäuses in die erste Kammer und die zweite Kammer ausgebildeten Dichtkolbenabschnitt. Der Teil des Kolbens definiert die Grenze zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer und ist so ausgebildet, dass ein Flüssigkeitsaustritt zwischen den Kammern verhindert wird. Der Dichtkolbenabschnitt kann zum dichtenden Anstoßen an eine Innenfläche des ersten Gehäuseteils ausgebildet sein. Alternativ kann der Dichtkolbenabschnitt zum dichtenden Anstoßen an eine Innenfläche des zweiten Gehäuseteils ausgebildet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Bewegungsübertragungsverbindung zwischen dem Kolben und einem Teil einer Lenkstockwelle einen gezahnten Kolbenabschnitt, der in Eingriff mit einem gezahnten Lenkstockwellenabschnitt steht. Die gezahnten Abschnitte können so ausgebildet sein, dass eine lineare Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Lenkstockwelle übertragen wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das hydraulische Servolenkgetriebe ein zum Erstrecken durch ein längliches Durchgangsloch des Kolbens ausgebildetes ortsfestes längliches Element, wobei der Kolben mit dem länglichen Element verbunden ist, so dass er für Bewegung in Bezug auf das Element sorgen kann. Vorzugsweise ist der Kolben durch eine Kugelspindelverbindung mit dem ortsfesten länglichen Element verbunden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das längliche Element einen Teil des Volumens der zweiten Kammer darstellenden Innenraum. Durch solch ein ortsfestes längliches Element kann das Volumen der zweiten Kammer weiter vergrößert werden. Ein Teil des Volumens der zweiten Kammer kann im ersten Volumen angeordnet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das ortsfeste längliche Element einen ortsfesten Ventilteil des Ventils und die Antriebswelle kann einen beweglichen Ventilteil des Ventils umfassen. Das hydraulische Servolenkgetriebe umfasst ein den Flüssigkeitsstrom zu und von der ersten Kammer und der zweiten Kammer in Reaktion auf Drehrichtung der Antriebswelle steuerndes Ventil. Solch ein Ventil kann einen ortsfesten Ventilteil und einen beweglichen Ventilteil aufweisen. Die Antriebswelle und der bewegliche Teil des Ventils können eine Drehbewegung von einem Lenkrad über eine Lenksäule zur Angabe einer gewünschten Flüssigkeit von und zu den Kammern aufnehmen.
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Figurenliste
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Nachfolgend ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung als ein Beispiel in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
- 1 zeigt ein hydraulisches Servolenkgetriebe für lenkbare Räder eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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1 zeigt ein hydraulisches Servolenkgetriebe für lenkbare Räder A eines Fahrzeugs. Das hydraulische Servolenkgetriebe umfasst ein Gehäuse 1. Das Gehäuse umfasst einen ersten Gehäuseteil 1a und einen zweiten Gehäuseteil 1b. Der erste Gehäuseteil 1a stellt einen Hauptteil des Gehäuses 1 dar und der zweite Gehäuseteil stellt eine ein Ende des Gehäuses 1 abdeckende Abdeckung dar. Der zweite Teil des Gehäuses ist trennbar mit dem ersten Gehäuseteil 1a durch Schrauben verbunden. Das Gehäuse 1 umfasst einen Innenraum mit einem beweglichen Kolben 2. Der Kolben 2 umfasst einen an eine Innenfläche des Gehäuses 1 dichtend anstoßenden Dichtkolbenabschnitt 2a. Der Dichtkolbenabschnitt 2a unterteilt den Innenraum des Gehäuses 1 in eine erste Kammer 3 und eine zweite Kammer 4. Der Kolben 2 umfasst einen gezahnten Abschnitt 2b zum Eingriff in einen an einem Ende einer Lenkstockwelle 5 angeordneten gezahnten Abschnitt 5a. Ein gegenüberliegendes Ende der Lenkstockwelle 5 kann mit den lenkbaren Rädern A über einen Lenkstockhebel und ein Lenkgestänge verbunden sein. Der Kolben 2 umfasst ein mit einer Spiralnut 2c und einer Mehrzahl von Kugeln 2d ausgestattetes Durchgangsloch.
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Das hydraulische Servolenkgetriebe umfasst ferner eine drehbare Antriebswelle 6 umfassend einen Verbindungsabschnitt 6a zum Verbinden mit einer Lenksäule eines Lenkrads. Die drehbare Antriebswelle 6 umfasst ebenfalls einen beweglichen Ventilteil 6b. Ein ortsfestes Rohrelement 7 ist im Gehäuse 1 angeordnet. Das ortsfeste Rohrelement 7 umfasst einen ortsfesten Ventilteil 7a zur Anordnung in der Nähe des ersten Ventilteils 6b. Der erste Ventilteil 6b und der zweite Ventilteil 7a bilden zusammen ein Ventil zum Steuern des Flüssigkeitsstroms zu und von den Kammern 3, 4. Das Ventil kann eine herkömmliche Konstruktion aufweisen. Daher ist die Konstruktion des Ventils nicht ausführlicher beschrieben. Das Rohrelement 7 umfasst eine Außenfläche mit einer zur Aufnahme der Kugeln 2d, die in den Spiralnuten 2c im Kolben 2 angeordnet sind, ausgebildete Spiralnut 7b. Somit ist der Kolben 2 beweglich in einer Längsrichtung in Bezug auf das ortsfeste Rohrelement 7 durch eine Kugelspindelverbindung angeordnet. Ferner umfasst das Rohrelement 7 einen einen Teil der zweiten Kammer 4 bildenden Hohlabschnitt 7c. Eine schematisch dargestellte Pumpe 8 liefert einen Flüssigkeitsstrom von einem Flüssigkeitsspeicher 9 über eine Eingangsleitung 10 zum Ventil. Eine Rücklaufleitung 11 führt Flüssigkeit vom Ventil zum Flüssigkeitsbehälter 9.
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1 zeigt das hydraulische Servolenkgetriebe, wenn sich der erste Kolbenabschnitt 2a in einer Neutralstellung p0 befindet. In dieser Stellung werden die lenkbaren Räder A nicht gedreht und das Fahrzeug fährt geradeaus. Bei Betriebsbedingungen, wenn der Fahrer das Lenkrad B und die Antriebswelle 6 in einer ersten Drehrichtung dreht, wird der bewegliche Ventilteil 6b in eine Stellung in Bezug auf den ortsfesten Ventilteil 7a bewegt, in der das Ventil die Flüssigkeit von der Einlaufleitung 10 zur ersten Kammer 3 leitet. Ferner ermöglicht das Ventil einen Flüssigkeitsstrom von der zweiten Kammer 4 über die Rücklaufleitung 11 zum Flüssigkeitsspeicher 9. Der erhöhte Flüssigkeitsdruck in der ersten Kammer 3 bewegt den Kolben 2 nach unten in eine erste Endstellung p1. Die lineare Bewegung des Kolbens 2 wird über die gezahnten Abschnitte 2b, 5a in eine Drehbewegung der Lenkstockwelle 5 übertragen, welche die lenkbaren Räder A in einer ersten Richtung dreht. Entsprechend wird bei Betriebsbedingungen, wenn der Fahrer das Lenkrad B und die Antriebswelle 6 in einer zweiten entgegengesetzten Drehrichtung dreht, der bewegliche Ventilteil 6b in eine Stellung in Bezug auf den ortsfesten Ventilteil 7a bewegt, in der das Ventil die Flüssigkeit von der Einlaufleitung 10 zur zweiten Kammer 4 leitet. Ferner ermöglicht das Ventil einen Flüssigkeitsstrom von der ersten Kammer 3 über die Rücklaufleitung 11 zum Flüssigkeitsspeicher 9. Der erhöhte Flüssigkeitsdruck in der zweiten Kammer 4 bewegt den Kolben 2 nach oben in eine zweite Endstellung p2. Die lineare Bewegung des Kolbens 2 wird über die gezahnten Abschnitte 2b, 5a in eine Drehbewegung der Lenkstockwelle 5 übertragen, welche die lenkbaren Räder B in einer zweiten Richtung dreht.
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Das Gehäuse 1 umfasst einen vergrößerten Gehäuseabschnitt 1a' zur Aufnahme des Teils der Lenkstockwelle 5, der mit dem Kolben 2 verbunden ist. Auf jeden Fall muss eine der Kammern den vergrößerten Gehäuseabschnitt umfassen. In diesem Fall vergrößert der vergrößerte Gehäuseabschnitt 1a' das Volumen der ersten Kammer 3. Somit ist das Volumen der den vergrößerten Gehäuseabschnitt 1a' umgebenden ersten Kammer 3 relativ groß. Aufgrund dieser Tatsache weisen herkömmliche hydraulische Servolenkgetriebe Kammern mit verschiedenen Volumina auf. Wenn die lenkbaren Räder A in einer Lenkung mit einem herkömmlichen hydraulischen Lenkgetriebe auf eine große Unebenheit in der Straßenoberfläche treffen, wird eine Kraft von den lenkbaren Rädern A auf die Lenkstockwelle 5 übertragen. Die verschiedenen Flüssigkeitsvolumina in den Kammern 3, 4 führen zu einer asymmetrischen Druckverteilung an den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 2. Dieser Druckunterschied zwingt den Kolben in eine Richtung zur Kammer mit dem niedrigeren Druck, das heißt dem größeren Volumen. Wenn der Fahrer das Lenkrad B nicht festhält, kann dies zu abrupten und schnellen Bewegungen der lenkbaren Räder A führen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der zweite Gehäuseteil 1b mit einer das Volumen der zweiten Kammer 4 vergrößernden Aussparung 4a ausgestattet. Die Aussparung 4a ist so ausgebildet, dass das Volumen der zweiten Kammer 4 dem Volumen der ersten Kammer 3 entspricht, wenn sich der Kolben in der Neutralstellung p0 befindet. In diesem Fall ist der Flüssigkeitsdruck an den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 2 gleich. Das Vorhandensein von solch einem Druckgleichgewicht an den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 2 verringert die Gefahr, dass eine Kraft von den lenkbaren Rädern A den Kolben 2 in eine spezifische Richtung und mit einem großen Lenkradeinschlag bewegt, erheblich.
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Die zuvor beschriebene Maßnahme reduziert das Ausmaß von Lenkungsstößen auf eine wirksame und einfache Weise.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann beliebig innerhalb des Rahmens der Ansprüche abgeändert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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