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Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf eine Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit unterteilter
Lenkspindel und einem Steuerventil, das zwei Ventilkörper umfaßt, die jeweils mit
einem der beiden Lenkspindelteile verbunden und unter Federwirkung aus einer neutralen
Mittenlage relativ zueinander drehverschiebbar sind und an ihren aufeinanderliegenden
Flächen Taschen oder Nutenkammern aufweisen, durch die der eine der beiden Zylinderräume
eines Servomotors mit der Druckmittelzuleitung und der andere mit der Druckmittelrückleitung
verbindbar ist, oder umgekehrt, je nach Drehverschieberichtung der Ventilkörper
relativ zueinander, sowie in einem der beiden Lenkspindelteile gelagerten, wechselweise
auf den anderen Teil entgegen der Drehverschieberichtung einwirkenden Re-
| aktionskolben, deren druckbeaufschlagbare Kolbenflijchen über |
| eine Verbindungsleitung zwischen den Druckräumen der Reaktion- |
| kolben und der Druckmittelzuleitung zum Servomotor in Verbin- |
dung stehen. Derartige Hilfskraftlenkungen weisen den Vorteil auf,
daß die am Lenkrad fühlbare Reaktionskraft jeweils dem in der einen Zylinderkammer
des Servomotors herrschenden Druck proportional ist, wodurch das Straßengefühl des
Fahrers wesentlich verbessert wird. Hilfskraftlenkungen der eingangs genannten Art
werden deshalb insbesondere bei Lastkraftwagen, Omnibussen und schwereren Spezialmaschinen
verwendet. Es hat sich nun gezeigt, daß die auf das Lenkrad wirkende Reaktionskraft
bei Fahrten in besonders schwierigem Gelände zu hohe Werte annimmt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Hilfskraftlenkung der eingangs
gekennzeichneten Art so weiter auszugestalten, daß ihre sich bei Fahrten in schwierigem
Gelände zeigenden Nachteile vermieden sind.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in die
Verbindungsleitung eine Druckmittelsperrvorrichtung eingeschaltet ist. Der Fahrer
erhält dadurch die Möglichkeit, bei Auftreten besonders hoher Lenkreaktionskräfte
diese Reaktionswirkung durch willkürliche Betätigung der Druckmittelsperrvorrichtung
auszuschalten. Sobald das mit der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung ausgerüstete
Kraftfahrzeug das schwierige Gelände verläßt, so daß das Fühlbarwerden der Rekationskraft
und damit für den Fahrer das Gefühl für die Straße wieder erwünscht wird, kann die
Verbindung der Druckräume der Reaktionskolben mit der Druckmittelzuleitung zum Servomotor
durch
Umschaltung der Druckmittelsperrvorrichtung in einfacher Weise
wieder herbeigeführt werden.
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Die Druckräume der jeweils abwechselnd wirksamen Reaktionskolben
sind in besonders zweckmäßiger Weise durch Uberführung der Absperrvorrichtung in
Absperrstellung untereinander verbindbar. In besonders vorteilhafter Weise besteht
die Absperrvorrichtung aus einem in die Verbindungsleitung eingeschalteten Drehschieber.
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Gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung sind außer
den Reaktionskolben zwischen die beiden Lenkspindelteile unter Vorspannung stehende
Federn eingeschaltet. Bei Verwendung eines Torsionsstabes hat sich nämlich gezeigt,
daß die Lenkradkräfte in der Mittelstellung in nachteiliger Weise praktisch gleich
Null sind. Bis das Steuerventil anspricht oder bei ahl eines größeren Verdrehwinkels
bis der Torsionsstab genügend vorgespannt ist, um die gelenkten Räder mitzunehmen,
ist immer ein Totweg vorhanden. Die Verwendung von vorgespannten Federn anstelle
eines Torsionsstabes ermöglicht die Einstellung einer derartigen Vorspannung, daß
das Fahrzeug bei sehr geringer Radreaktion der gelenkten Räder rein mechanisch gelenkt
wird und sich die Hilfskraft erst bei stärker werdendem Radwiderstand einschaltet.
Damit entfällt der schädliche Totweg in der Mittelstellung heitere wesentliche Einzelheiten,
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und
zwar zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach
der Linie IIMII der Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1,
Fig. 5 einen Schnitt entsprechend der Linie V-V der Fig. l, Fig. 6 einen Schnitt
entsprechend der Linie VI-VI der Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt entsprechend der Linie
VII-VII der Fig. 5 und Fig. 8 und 9 Teilschnitte entsprechend den Linien VIII-VIII
und IX-IX der Fig. 1.
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Die dargestellte Hilfskraftlenkung umfaßt ein Ventilgehäuse 1, in
dem eine äußere Steuerbuchse 2 drehbar gelagert ist. In der äußeren Steuerbuchse
2 ist eine innere Steuerbuchse 3 dicht gleitend angeordnet. Die Lenkspindel ist
unterteilt. Der treibende Lenkspindelteil 4 ist durch einen Stift 5 spielfrei mit
der inneren Steuerbuchse 3 verbunden.
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An seinem Ende weist der treibende Lenkspindelteil 4 Nocken 7 auf,
die mit etwas Spiel in eine Nut 8 des flanschartig ausgebildeten Endes des getriebenen
Lenkspindelteils 6 eingreifen. Der getriebene Lenkspindelteil 6 wird in bezug auf
den treibenden Lenkspindelteil 4 über unter Vorspannung stehende
Federn
9 in einer neutralen Mittellage gehalten. Zu diesem Zweck weist der treibende Lenkspindelteil
an seinem die Nocken 7 tragenden Ende einen in eine Querbohrung eingesetzten Stift
10 auf. Auf den beiden vorstehenden Enden des Stiftes 10 stützen sich die unter
Vorspannung stehenden Federn 9 ab, die, wie sich aus den Fig. 2 und 9 besonders
deutlich entnehmen läßt, paarweise koaxial zueinander in der Schwenkebene des Stiftes
10 liegen. Aus den Fig. 5 und 8 ist ersichtlich, daß in dem flanschartig ausgebildeten
Ende des getriebenen Lenkspindelteiles 6 Paare von mit den Nocken 7 zusammenwirkenden
Reaktionskolben 11 bzw. 11'gelagert sind. Die Reaktionskolben 11'befinden sich in
Druckräumen 12 und die Reaktionskolben 11 in Druckräumen 13. Die achsen der beiderseits
der Nut 8 liegenden Druckräume 12 und 13 sind in bezug zueinander ausgerichtet.
Die der druckbeaufschlagbaren Kolbenfläche abliegende Landung der Druckräume 12
und 13 wird durch einen auf den Flansch 14 des getriebenen Lenkspindelteils 6 fest
aufgepreßten Ring 15 gebildet. Dieser Ring 15 ist im Ventilgehäuse 1 dicht gleitend
gelagert. Zu diesem Zweck weist er drei in Umfangsnuten eingelassene Abdichtungen
16 auf. Zwischen den Abdichtungen 16 befinden sich Ringkanäle 17 und 18. Die Druckräume
12 stehen über Bohrungen 19 mit dem Ringkanal 18 und die Druckräume 13 über Bohrungen
20 mit dem Ringkanal 17 in Verbindung. In den Flansch 14 des getriebenen Lenkspindelteils
6 ist ein Stift 21 eingelagerte der spielfrei in eine Ausnehmung der äußeren Steuerbuchse
2 eingreift
und die Drehbewegung des getriebenen Lenkspindelteiles
6 auf die Steuerbuchse 2 überträgt (Fig. 2).
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Aus den Fig. 1, 3 und 4 läßt sich der Aufbau des Steuerventils deutlich
entnehmen. Das Gehäuse 1 ist mit einer Zulaufbohrung 22 für die Zuführung des von
einer nicht dargestellten Pumpe geförderten Druckmittels versehen. Diese Zulaufbohrung
22 steht mit einem Ringkanal 23 in Verbindung. Von dort kann das Druckmittel über
Bohrungen 24 in der äußeren Steuerbuchse 2 durch Längsnuten 25 und 26 hindurch über
weitere in der äußeren Steuerbuchse 2 vorgesehene Bohrungen 27 einem Ringkanal 28
zufließen, der mit einem Rücklaufstutzen 29 im Gehäuse 1 des Steuerventils in Verbindung
steht.
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Das Ventilgehäuse 1 weist außer der Zulaufbohrung 22 und dem Rücklaufstutzen
29 zwei jeweils mit der einen Zylinderseite eines nicht dargestellten Servomotor-Lenkzylinders
in Verbindung stehende Anschlußbohrungen 30 und 31 auf. Die Anschlußbohrung 30 steht
mit einem Ringkanal 32 in Verbindung und die Anschlußbohrung 31 mit einem Ringkanal
33. Von den Ringkanälen 32 und 33 gehen an geeigneten Stellen des Umfangs radiale
Bohrungen 34 und 35 aus.
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Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß die Anschlußbohrung 30 über eine
Bohrung 36 im Inneren des Ventilgehäuses 1 und eine weitere Bohrung 37 mit dem Ringkanal
18 und somit über die Bohrungen 19 mit den Druckräumen 12 der Reaktionskolben 111
in Verbindung steht.
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Fig. 7 zeigt, daß in analoger Weise die Anschlußbohrung 31 über eine
Längsbohrung 38 sowie eine Querbohrung 39 im Ventilgehäuse 1 mit dem Ringkanal 17
und somit über die Bohrungen 20 mit den Druckräumen 13 der Reaktionskolben 11 verbunden
ist. In den weg des Druckmittels von den Anschlußbohrungen 30 bzw. 31 zu den Druckräumen
12 bzw. 13 ist ein Drehschieber 40 mit Querbohrungen 41 und 42 eingeschaltet.
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Dieser mit einem Schwenkhebel verbundene Drehschieber 40 weist, wie
aus Fig. 4 ersichtlich, eine Abflachung 43 auf, deren Länge dem Abstand der Querbohrungen
41 und 42 entspricht.
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Zwischen den beiden Querbohrungen 41 und 42 ist der Drehschieber 40
ferner mit einer Ringnut 44 versehen, die über eine Bohrung 45 mit dem Ringkanal
28 und somit dem Rücklaufstutzen 29 in Verbindung steht.
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Die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung arbeitet wie folgt : Bei Verdrehen
des Lenkrades und damit des treibenden Lenkspindelteils 4 nimmt dieser Lenkspindelteil
die innere Steuerbuchse 3 mit. In Abhängigkeit von der Gegenkraft der Lenkräder
findet eine Relativverdrehung des treibenden Lenkspindelteiles 4 in bezug auf den
getriebenen Lenkspidelteil 6 Bowie die mit letzterem in Verbindung stehende äußere
Steuerbuchse 2 statt Wird in innere Steuerbuchse 3 durch den treibenden Lenkspindelteil
4 beispielsweise nach rechts gedreht, während die äußere Steuerbuchse 2 infolge
der Radreaktion
noch stehenbleibt, dann schließen die Steuerkanten
46 der zwischen den Längsnuten 25 und 26 befindlichen Stege und Steuerkanten 47
der Bohrungen 24 bzw. Steuerkanten 48 der zwischen den Längsnuten 26 und 25 befindlichen
Stege und Steuerkanten 49 der Bohrungen 27 in der äußeren Steuerbuchse 2. Das durch
die Zulaufbohrung 22 in das Steuerventil eintretende Druckmittel strömt nun über
die Längsnuten 25, die Bohrungen 35, den Ringkanal 33 und die Anschlußbohrung 31
in den einen Zylinderraum des nicht dargestellten Servomotors. Der andere Zylinderraum
des Servomotors ist über die Anschlußbohrung 30, den Ringkanal 32, die Bohrungen
34 und die Längsnuten 26 mit dem Rücklaufstutzen 29 verbunden.
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Die Reaktionskolben 11 werden über die Bohrungen 20, den Ringkanal
17 und die Bohrungen 39,38,42 und 31 mit dem zum fraglichen Zeitpunkt gerade im
Zylinderraum des Servomotors herrschenden Druck beaufschlagt. Die dadurch entstehende
Reationskraft wird über die Nocken 7 des treibenden Lenkspindelteils 4 auf das nicht
dargestellte Lenkhandrad übertragen.
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Das Gleiche gilt sinngemäß für Drehbewegungen des treibenden Lenkspindelteils
4 in bezug auf den getriebenen Lenkspindelteil 6 nach links.
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Gemäß der Erfindung läßt sich der eg des Druckmittels von den Anschlußbohrungen
30 bzw. 31 zu den Reaktionskolben durch Drehen des Drehschiebers 18 abschalten.
der Drehschieber aus der in Fig. 1 dargestellten Lage um ca. 900 nach
rechts
bewegt, dann werden zunächst die zu den Druckkammern 12 und 13 führenden Bohrungen
36 und 38 abgeschnitten. Gleichzeitig werden diese Bohrungen 36 und 38 und damit
auch die Druckräume 12 und 13 durch die Abflachung 43 des Drehschiebers 40 miteinander
verbunden. Über den Ringkanal 44 sowie die Bohrung 45 erhalten sie darüber hinaus
Zugang zu dem Rücklaufstutzen 29, der mit einem nicht dargestellten Ölsammelbehälter
in Verbindung steht.
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Die Absperrvorrichtung kann anstelle von Drehschiebern auch andere
Mittel zur Unterbindung des Druckmittelflusses aufweisen. Eine Absperrvorrichtung
der erfindungsgemäßen Art läßt sich in besonders vorteilhafter reise an jedes beliebige
Lenkgetriebe mit hydraulisch beaufschlagten Reaktionskolben anbauen.