DE1047642B

DE1047642B - Kraftfahrzeug mit einer Hilfskraftlenkung

Info

Publication number: DE1047642B
Application number: DEG21697A
Authority: DE
Inventors: Robert Schilling
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1956-03-01
Filing date: 1957-03-15
Publication date: 1958-12-24
Also published as: US2902104A; DE1041818B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einer Hilfskraftlenkung· nach Patentanmeldung G 21 502 11/63 c.

Es ist allgemein bekannt, daß der Fahrer eines Fahrzeugs dieses nach Gefühl steuert, das dem Fahrer zum einen Teil über die am Lenkrad ruhenden Hände, zum anderen Teil durch die Augenkontrolle der Abweichungen des tatsächlichen von dem beabsichtigten Fahrweg übermittelt wird.

Die Fahrgeschicklichkeit wird wohl am besten durch die Geschwindigkeit gemessen, mit der der Fahrer auf das Spurhalten des Fahrzeugs ändernde Einflüsse reagiert und diesen entgegenwirkt. Verwendet man dieses allein durch 'empirische Beobachtung zu ermittelnde Maß, so stellt man fest, daß die Fahrgeschicklichkeit der Fahrer als Ganzes und auch innerhalb bestimmter Gruppen, vielleicht mit Ausnahme erfahrener Einfahrer oder Rennfahrer, äußerst unterschiedlich ist. Es wäre daher sehr segensreich, Mittel zu finden, die das Erkennen durch den Fahrer und seine Gegenwirkung beschleunigen, gleichgültig, wie groß seine Fahrgeschicklichkeit entwickelt ist.

Die Hauptpatentanmeldung -betrifft unter .anderem ein Kraftfahrzeug mit einem Bewegungsfühler, der eine ausgewählte Bewegung des fahrenden Fahrzeugs abfühlt und diese zur Änderung des Einflusses eines Steuerventils für einen Servomotor der Hilfskraftlenkung verwendet. Das Steuerventil wird durch die Lenkbewegung· dem jeweiligen Drehen der Lenkwelie, also dem beabsichtigten Radeinschlag entsprechend¹ betätigt. Erfindungsgemäß unterliegt das Steuerventil, wie an sich bekannt, dem Einfluß von Druckflüssigkeit, die über ein in Abhängigkeit vom Moment am Lenkrad zum Einschlag der Räder bewegbares Ventil und ein von dem Bewegungsfühler gesteuertes Ventil zugeleitet wird. Vorzugsweise ist der Bewegungsfühler als Pendel-Beschleunigungsmesser ausgebildet.

Der Umfang der Erfindung ergibt sich aus den Ansprüchen. Eine Ausführungsform ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. In der Zeichnung sind

Fig. 1, la und Ib zusammengefügt eine schematische Darstellung einer Hilfskraftlenkung mit Steueranlage für ein Fahrzeug nach der Erfindung und

Fig. 2 eine Darstellung der Bewegung eines Fahrzeugs in einer Kurve.

Eine Lenkwelle 10 ist über eine Kupplung 20 mit einem Lenkrad 12 verbunden. Die Lenkwelle ist zu einer Muffe mit einer Ringnut 14 erweitert, in die das Ende eines in einem Drehpunkt 18 gelagerten Hebels eingreift. Das andere Ende des Hebels 16 ist mit einem Ventilschieber 24 eines Ventils 26 verbunden, das abhängig von der axialen Bewegung der Lenkwelle 10 infolge des mit der Hand aufgewandten Drehmoments betätigt wird.

Kraftfahrzeug mit einer Hilfskraftlenkung

Zusatz zur Patentanmeldung G21502II/63c
(Auslegeschrift 1 041 818)

Anmelder:

General Motors Corporation,
Detroit, Mich, (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Vorwerk und Dipl.-Ing. K. Walther,
Patentanwälte, Berlin-Charlottenburg 9, Bolivarallee 9

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. April 1956

Robert Schilling, Bloomfield Hills, Mich. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Das untere Ende der Lenkwelle 10 trägt eine auf Kugeln gelagerte Mutter 56, die bei Drehung der Lenkwelle 10 axial verstellt wind. Die Mutter 56 hat außen eine Zahnstange 58, die mit einer entsprechenden Verzahnung an einem Lenkstockhebel 60 kämmt. Der Lenkstockhebel 60 ist über ein Lenkgestänge 64 mit Lenkschenkeln 66 an lenkbaren Rädern 62 verbunden. Der Lenkstockhebel 60 hat eine zweite Zahnstangenverzahnung, über die er mit einer Kolbenstange 68 eines Kolbens 70 verbunden ist. Der Kolben 70 gleitet in einem Zylinder 72 eines Servomotors.

Das Gehäuse des Ventils 26 hat in der Mitte eine mit einer Leitung 28 verbundene Druckeinlaßöffnung, zwei mit Leitungen 40 bzw. 42 verbundene Entlastungsöffnungen und zwei Auslaß Öffnungen 25 und 27, die mit Leitungen 90 bzw. 88 verbunden sind.

Der Ventilschieber 24 hat vier Steuerbunde 24 a, 24 b, 24 c und 24 d. Die Steuerbunde 246 und 24c steuern den Druckflüssigkeitsstrom zu und von den Au'skßöffnungen 25 und 27, während die Steuerbunde 24 a und 24 d in Stirnkammern, die über Kanäle 29 bzw. 31 im Ventilgehäuse mit den Auslaßöffnungen 25 bzw. 27 Verbindung haben, in an sich bekannter Weise Reaktionsflächen bilden, um der Bewegung des Ventilschiebers entgegenzuwirken. Wird der Ventil·- schieber 24 nach oben bewegt, so gelangt Druckflüssigr keit von der Auslaßöffnung 25 über den Kanal 29 zur Stirnkammer oberhalb des Steuerbundes 24a, die auf

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diesen einwirkt. In gleicher-Weise-gelangt bei Ab- ^: ndie-in Kammern von Regelkolben 122 bzw. 122'ein-

wärtsbewegung des Ventilschiebers 24 Dnickflüssig- treten. Die Kammern der Regelkolben öffnen zu den

keit von der Auslaßöffnung 27 über den Kanal 31 in Leitungen 99 bzw. 99'.

die unterhalb des Steuerbundes 24:4 liegende -Stirn-- Der Beschleunigungsmesser ist in das Fahrzeug so

kammer und wirkt auf diesen ein. Die Leitungen 40 5 eingebaut,, daß das Pendel in einer senkrecht zur Fahrt-

lind 42 sind zu einer gemeinsamen Entlastungsleitung richtung liegenden Querebene schwingen kann. Das

44 zusammengefaßt, an die über Leitungen 40 σ und Pendel kann beispielsweise unter dem vorderen Sitz

42 α Kammern angeschlossen sind, die Führungszapfen oder unterhalb des Kühlerträgers angeordnet werden.

an den Enden des Ventilschiebers 24 umschließen. Auf Zum Rechtseinschlag der Räder des fahrenden Fahr-

diesem Wege wird Leckflüssigkeit zur Leitung 44 ab- io zeugs wird das Lenkrad 12 im Uhrzeigersinn gedreht,

geleitet. Infolge des Lenkwiderstandes der lenkbaren Räder 62

Die Leitung 28 führt-zu--einem Speicher 30, dem wird die Lenkwelle 10 axial nach oben bewegt. Dies Druckflüssigkeit von einer vom Antriabsmotor des veranlaßt ein Abwärtsbewegen des Ventilschiebers 24 Fahrzeugs - angetriebenen Pumpe 32 aus einem Be- des Ventils 26 dureh den Hebel 16. Aus dem Speicher halter 34 über ein Filter 36 und ein Kugelrückschlag- 15 30 wird Druckflüssigkeit zur Leitung 88 gesteuert, die ventil 38 zugefördert wird. Die Förderleitung.. der zu dem Kolben 92 gelangt, um den Steuerschieber 86 Pumpe 32 ist über ein Drucksicherheitsventil 37 mit des Steuerventils 80 nach links umzustellen. Damit einer Leitung SO verbunden, die zum Behälter 34 zu- werden die Leitungen 82 und 76 durch "das Steuerrückführt. Der Speicher 30 ist über ein Drucksicher- ventil 80 miteinander verbunden, und es entsteht im heitsventil 37' mit einer zweiten, ebenfalls zum Be- 20 Zylinder 72 eine Druckdifferenz zwischen beiden Seihälter 34 führenden Leitung 48 verbunden. Ferner ist ten des Kolbens 70, durch die dieser nach oben bewegt auch die Entlastungsleitung 44 über eine Leitung 46 wird. Über die Zahnstangenverzahnung wird dadurch mit dem Behälter 34 verbunden. der Lenkstockhebel 60 entgegen dem Uhrzeigersinn

An die Enden des Servozylinders 72 sind Leitungen geschwenkt und überträgt die für -den gewünschten

74 bzw. 78 angeschlossen, die zu zwei Auslaßöffnun- 25 Radeinschlag erforderliche Hilfskraft.

gen eines Steuerventils 80 führen. Die Leitung 74 ist Da die Leitungen 82 und 76 durch das Steuerventil

hierbei über eine Leitung 76 angeschlossen. Eine Ein- 80 miteinander verbunden sind, wirkt der Linksbewe-

laßöffnung in der Mitte des Ventils 80 ist durch Lei- gung des Ventilschiebers 86 der Druck hinter dem

tungen .82 und 84 an den Speicher 30 angeschlossen. Kolben 96' entgegen, der den Ventilschieber wieder

Das Steuerventil 80 hat ferner zwei Entlastungsöff- 30 in die neutrale Lage zum Ventilgehäuse zu bringen

nungen, die durch eine Leitung 125 an eine Leitung trachtet.

114 angeschlossen sind, welche mit den Leitungen 44 Die Abwärtsbewegung des Ventilschiebers 24 be- und 46 verbunden ist. In dem Ventil 80 ist ein Ventil- wirkt einen Druckflüssigkeitsstrom durch den Kanal 31 schieber 86 durch Druckflüssigkeit bewegbar. Die Lei- auf die Unterseite des Steuerbundes 24 d. Dieser Druck tungen 88 und 90 vom Ventil 26 münden in das Ventil 35 steht der weiteren Bewegung des Steuerschiebers 80 hinter Kolben 92 bzw. 94, die in dessen Gehäuse entgegen. Es ergibt sich hierdurch am Lenkrad ein gelagert sind. Diese Kolben drücken in einander ent- Steuergefühl, das dem tatsächlichen Lenkwiderstand gegengesetzter Richtung auf die Stirnseiten des Ventil- entspricht, da der Druck demjenigen hinter dem Kolschiebers 86. Es ist ein Satz von Kolben 92 und 94 ben 92 entspricht, dem der Druck Mnter dem Kolben vorgesehen, so daß die auf den Ventilschieber 86 aus- 40 96' entgegenwirkt, der wiederum dem Druck der begeübte Kraft zweckmäßig verteilt wird. aufschlagten Servokammer des Servozylinders 72 ent-

Das Ventilgehäuse 80 enthält ferner einen Satz sich spricht.

gegeaüfcerliegender Kolben 96, 96'und einen Satz sich Bei nach links verstelltem Ventilschieber 86 des

gegenüberliegender Kolben 98, 98', die ebenfalls auf Ventils 8G bei Rechtseinschlag der Räder sind die

die Stirnflächen des Ventilschiebers 86 drücken. Eine 45 obere Kammer des Servozylinders 72 und die Kam-

von der Leitung 78 abzweigende Leitung 79 führt mer hinter dem Zentrierungskolben 96 zur Ent-

hinter den Kolben 96, während eine von der Leitung 74 lasiungsleitung 114 über die Zweigleitung 125 offen,

abzweigende Leitung 76α hinter den Kolben 96' führt. Das Pendel 102 des Beschleunigungsmessers 100

Hinter den Kolben 98 und 98' münden Leitungen 99 versucht bei der Kurvenfahrt nach, außen zu schwin-

bzw. B9', die zu einem Beschleunigungsmesser 100 50 gen. Die Kolben 110 und 112 werden dadurch nach

führen. ■ rechts verstellt, um die Druckleitung 82 mit der Lei-

Der Beschleunigungsmesser 100 enthält ein ge- tung 99'und die Leitung 99 mit den Kammern 103 und

wichtsbelastetes Pendel 102, das einen abgerundeten 105 zu verbinden, die zum Behälter 34 Verbindung

Teil 108 hat. Gegen dieses wirken zwei Kolben 110 haben.

und 112, die durch Federn 111 bzw. 113 belastet sind. 55 Die Bewegung des Kolbens 112 nach rechts ver-

Die Bewegung des Pendels wird durch Flüssigkeit anlaßt auch die Bildung eines Druckes in der Kammer

gedämpft, die in drei miteinander in Verbindung des Regelkolbens 122', die zur Leitung 99' offen ist.

stehenden Kammern 103, 104 und 105 enthalten ist Dieser Druck wirkt gegen die Stirnseite des Ansatzes

Die Kammern sind durch eine Leitung 114a an die 120' und versucht den Kolben 112 und das Pendel 102

Entlastungsleitung 114 angeschlossen, 60 in die Mittellage zurückzubringen.

Der Kolben 110 gleitet in einem Steuergehäuse, das Der Druck in der Leitung 99' wirkt auf die Rück-

in der Mitte eine Auslaßöffnung zur Leitung 99 hat. seite des Kalbens 98' des Steuerventils 80 und damit

Am Ende des Gehäuses sind eine Entlastungsöffnung, zusätzlich zu dem Widerstand des Zentrierungskolbens

die mit den Kammern 103 und 105 verbunden ist, und 85' gegen die Linksbewegung des Ventil Schiebers 86.

£ine Einlaßöffnung vorgesehen, die mit der Druck- 65 Somit wird ein Teii des auf den Kolben 92 wirkenden,

ieitung 82 des Speichers 30 verbunden ist. Der Kolben den Ventilschieber 86 in der linken Stellung haltenden

112 gleitet in einem ähnlichen Steuergehäuse, dessen Druckes zum Überwinden des Gegendruckes hinter

Auslassöffnung mit der Leitung 99' verbunden ist dem Kolben 98' verbraucht, so daß sich der Ventil-

Die Kolben 110 und 112 haben an ihren Außen- schieber 86 etwas nach rechts bewegt und die durch

enden Ansätze 120 bzw. 120' kleineren Durchmessers, 70 die Leitungen 76 und 74 zum Servozylinder 72 strö-

niende Flüssigkeitsmenge herabgesetzt wird. Um die dadurch bedingte Abnahme der Hilfskraft gegen den Lenkwiderstand auszugleichen, muß die am Lenkrad 12 aufgewandte Handkraft verstärkt werden, wodurch eine weitere axiale Verstellung des Ventilscbiebers 24 durch den Hebel 16 erfolgt. Diese zusätzliche Verlagerung des Ventilschiebers 24 gestattet einen stärkeren Flüssigkeitszustrom für die Betätigung des Kolbens 92. so daß der Ventilschieber 86 erneut in die linke Stellung bewegt wird, die er vor der Beeinflussung durch die Querbeschleunigimg hatte. Je größer somit die Geschwindigkeit V des Fahrzeugs oder je kleiner der Krümmungsradius R der Fahrbahn ist, desto größer wird die Querbeschleunigung A sein, die eine entsprechend größere Handkraft am Lenkrad erforderlich macht.

Wird das Fahrzeug geparkt oder nur mit kleiner Geschwindigkeit gefahren, so tritt nur ein schwaches oder gar kein Ausschwingen des Pendels 102 ein, so daß die Hilfskraft in voller Stärke wirkt.

Der größte Widerstand gegen die Bewegung des Ventilschiebers 86 infolge der Wirkung des Beschleunigungsmessers oder die geringste Hilfskraftunterstützung tritt während eines scharfen Einschlages mit kleinem Bahnradius ein, wenn also der Fahrer besonders mit solchen Kräften zu rechnen hat, die ein Ausbrechen des Fahrzeugs aus seiner Spur veranlassen können.

Der Beschleunigungsmesser wirkt auch als Sicherheitseinrichtung und als Einrichtung zur Erzielung der freien Spurhaltung". Wenn das Fahrzeug in einer Kurve "bei übermäßiger Geschwindigkeit ins Gleiten kommt, verlagert sich der Mittelpunkt der Drehung vor die Vorderräder und üblicherweise mehr zur Seite des Fahrzeugs hin. Das Abfangen beim Gleiten erfordert den sofortigen Einschlag der Räder in der entgegengesetzten Richtung. Da der Druck des vom Beschleunigungsmesser gesteuerten Ventils in einer Richtung wirkt, die dem gewünschten Einschlag entgegengesetzt ist, und da die Kräfte, die das Pendel ausgeschwungen zu halten trachten, beim Gleiten verstärkt werden, weil der Reibungswiderstand der Reifen auf der Straße anwächst, folgt der Fahrer instinktiv und praktisch sofort dem vom Beschleunigungsmesser herrührenden Gefühl, so daß der Wagen schnell wieder in die Fahrtrichtung ausgerichtet wird.

Im Falle des Trudelns, beispielsweise auf einer vereisten Straße, kann der Fahrer das Gefühl für die Stellung der lenkbaren Räder völlig verlieren, da die Räder geringere Reibung an der Straße finden. Die Stellung der lenkbaren Räder wird bei der Erfindung dem Fahrer durch den hydraulischen Steuerkreis jedoch als

künstliches Gefühl übermittelt. Der Fahrer kann sogar die Hände vom Lenkrad entfernen, worauf sich das Fahrzeug selbsttätig in die richtige Fahrtrichtung zurücksteuert.

Die Arbeitsweise bei Linkseinschlag ist entsprechend umgekehrt wie bei Rechtseinschlag der Räder.

Claims

Patentansprüche:

1. Kraftfahrzeug mit einer Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 der Patentanmeldung G 21502 II/63 c, dadurch gekennzeichnet, daß der Be^ wegungsfühler (100) die Zufuhr eines Flüssigkeitsstromes zur Änderung der Wirkung des Steuerventils (80) steuert, das außerdem der Wirkung eines Flüssigkeitsstroms — wie an sich bekannt — unterliegt, der über ein als Lenkkraftfühler wirkendes Ventil (26) zugeleitet wird.

2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsfühler (100) die die Änderung bewirkende Flüssigkeit durch Ventile (110,112) steuert.

3. Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsfühler (100) ein Pendel (102) enthält, das die Querbeschleunigung des fahrenden Fahrzeugs abfühlt.

4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Bewegungsfühler (100) gesteuerte, die Änderung bewirkende Druck dem auf das Steuerventil (80) wirkenden Druck entgegengerichtet ist, der von dem von der Lenkkraft abhängigen Ventil (26) zugeleitet wird.

5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Pendels (102) flüssigkeitsgedämpft ist.

6. Kraftfahrzeug nach einem der von Anspruch 2 abhängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ventil (110, 112) des Bewegungsfühlers in an sich bekannter Weise eine Kammer für arbeitende Druckflüssigkeit enthält, um der Bewegung des Ventils entgegenzuwirken.

7. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (80) in an sich bekannter Weise dem Einfluß des Flüssigkeitsdruckes im Servozylinder (72) unterliegt, der dem Flüssigkeitsdruck aus dem von der Lenkkraft abhängigen Ventil (26) entgegengerichtet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 927 616;

Deutsche Patentanmeldung D 14227 II/63 c kanntgemacht am 11. 2. 1954).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen