DE1924032B2 - Druckmittelsteuereinrichtung für Hilfskraftlenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmittelsteueireinrichtung für Hilfskraftlerikungen, insbesondere für Kraft- 1» fahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Solche Druckmittelsteuereinrichtungen, deren Steuerglieder über einen Torsionsstab verdrehweich miteinander gekoppelt sind, finden wegen ihrer zuverlässigen Arbeitsweise und der einfachen Verbin- ν> dung der Verstellglieder, durch die auch bei Ausfall der Servopumpe die Lenkhandkraft mechanisch übertragen wird, vielfach Anwendung. Dem Vorteil eines großen Kraftanstieges im verdrehten ZustanJ steht der Nachteil der geringen Rückstellkraft des Torsionsstabes mi im Mittelbereich gegenüber, da hier det Kraftanstieg in beiden Drehrichtungen von Null aus beginnt. Die f-'olge davon ist ein schlechtes Zurücklaufen der Steuereinrichtung in die Neutralstellung.

Andererseits sind hydraulische Servosysteme für ^h~> Kraftfahlv.cuglcnkungcn bekannt geworden, bei denen die Steuereinrichtungen durch vorgespannte Federn in Neutralstellung zentriert und gehalim werden. Hierbei ist die Vorspannung der Zentrierfedern so groß gewählt, daß die Grundreibung der gesamten ! «nkungsteile überwunden wird, was als Schwellwert bei Lerikbeginn deutlieh spürbar ist. Ferner wird die gute Rückstellwirkung der vorgenannten Zeiurierfedern dadurch beeinträchtigt, daß sowohl die mechanische als auch die hydraulische Verstelleinrichtung für die Steuerglieder komplizierter ist als die mittels Torsionsstab. So hat jedes der beiden Federungssysteme Vor- und Nachteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckmittelsteuereinrichtung zu schaffen mit der ein guter Rücklauf in die Neutralstellung ermöglicht wird, ohne daß die Nachteile bekannter Systeme zur Auswirkung kommen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von drei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Druckmittel-Steuereinrichtung;

F i g. 2 den Querschnitt nach der Linie 11-11 in F i g. 1;

Fig.3 den gleichen Querschnitt, jedoch mit anderer Anordnung der Zentrierfedern;

Fig.4 den Querschnitt einer dritten Ausführungsform in etwas vergrößertem Maßstab;

F i g. 5 ein Detail zu F i g. 4.

Bei der in Fig. I gezeigten bekannten Druckmittelsteuereinrichtung bildet ein Torsionsstab 1 die verdrehweiche Verbindung zwischen einem Lenkspindelteil 2 und einer Lenkschnecke 3, deren als Ventilkörper 4 ausgebildetes Ende mittels eines Axiallagers 5 sich an einem Flansch 6 abstützt, der ein Steuerventilgehäuse 7 abschließt Der Torsionsstab 1 ist über einen Stift 8 mit dem Lenkspindelteil 2 und über einen Stift 9 mit der Lenkschnecke 3 bzw. dem Ventilkörper 4 drehfest verbunden. Der Ventiikörper 4 wird an seinem freien Ende von einer Zwischenlage rscliaie 10 gehalten, die sowohl zu einem Radial-Axiallager 11, ais auch zu einem Doppelnadellager 12 gehört, das sich auf dem Lenkspindelteil 2 abstützt, an dessen Ende zwei Zapfen 13 und 14 angebracht sind, die zum Verstellen zweier Ventilkolben 15 und 16 von zwei quer und außermittig zur Längsachse angeordneten Steuerventilen 17 und 18 dienen. Das Stcucrvcnlilgchau.se 7 weist einen Anschluß 19 für den Druckmittelzulauf von einer nicht dargestellten Servopumpe und einen Anschluß 20 für den Rücklauf des Druckmittels auf, wobei längere Pfeile die Strömungsrichtung angeben. Der Anschluß 19 mündet in einen Zulaufraum 21, der über die beiden Sleuei ventile 17 und 18 mil einem Rücklaufraum 22 in Verbindung stellt, der zum Anschluß 20 führt Ferner weist der Ventilkörper 4 zwei Ringnuten 23 und 24 auf, die jeweils mit einem Druckraum eines nicht gezeichneten Servomotors verbunden sind. Zwischen dem Zulaufraum 21, den Ringnuten 23 und 24 und dem Rücklaufraum 22 sind Dichtungen 25, 26, 27 und 28 angeordnet. Da die Druckmiüel.iteuereinrichtung als solche bekannt ist, sei lediglich daraufhingewiesen, daß der zur Servoienkeinrichtung gehörende Servomotor im Lenkgciricbegehäuse übergebracht ist, wobei eine mit der Lenkschneckc 3 trieblich verbundene Kugclumlaufinutler als Hyclraulikkolbcn ausgebildet isi. Wird am — schematisch dargestellten — l.enkhandrad 29 eine Lenkbewegung eingeleitet, dann dreht sich in gleicher Weise auch der Lenkspindelteil 2 mit dem Torsionsstab 1, der infolge des von den gelenkten Rädern

ausgehenden Widerstandes verdreht wird, so daß die Lenkschnecke 3 und damit der Ventilkörper 4 hinter der Drehbewegung des Lenkspindelteils 2 nachläuft, wodurch die beiden Steuerventile 17 und 18 verstellt werden, ■>

In F i g. 2 werden die beiden Steuerventile 17 und 18 im Längsschnitt und in neutraler Lenkstellung gezeigt Das durch den Anschluß 19 zufließende Druckmittel gelangt über den Zulaufraum 21 zu den Steuerventilen 17 und 18, die jeweils aus einer Steuerbüchse 30 bzw, 31 und dem Ventilkolben 15 bzw. 16 bestehen. Hierbei strömt das Druckmittel Ober eine offene Steuerkante 32 in einer Steuernut 33, die über eine nicht gezeichnete Bohrung mit der Ringnut 23 und mit einer Steuernut 34 des Steuerventils 18 verbunden ist, ferner über eine offene Steuerkante 35 in eine Steujrnut 36, die über eine nicht gezeichnete Bohrung mit der Ringnut 24 und mit einer Steuernut 37 des Steuerventils 17 verbunden ist. Von der Steuernut 37 fließt das Druckmittel über eine offene Steuerkante 39, ebenso wie von der Steuernut 34 über eine offene Steuerkante 38 in den Rücklaufraum 22 zurück. Durch die bei neutraler Lenksteliung offenen Steuerkanten 32, 3^₁ 38 und 39 kann das von der Servopumpe geförderte Druckmittel ohne Druc':aufbau über die Steuerventile 17 und 18 zum Behälter bzw. zur Saugseite der Servopumpe zurückfließen.

Wenn beim Lenken das Lenkhandrad 29 beispielsweise im Uhrzeigersinn gedreht wird, dann verstellt der Zapfen 13 den Ventilkolben 15 nach oben und der Zapfen 14 den Ventilkolben 16 nach unten, wie die so kurzen Pfeile auf den Ventilkolben angeben. Hierbei werden die Steuerkanten 32 und 39 des Steuerventils 17 geschlossen und die Steuerkanten 35 und 38 des Steuerventils 18 noch weiter geöffnet. Dadurch ist der freie Druckmitteldurchlauf durch die Steuerventilein- r> richtung gesperrt. Das Druckmittel gelangt nun unter Druckaufbau über die offene Steuerkante 35 in die Steuernut 36 des Steuerventils 18, von hier über die nicht gezeichnete Bohrung zur Ringnut 24, die mit dem einen Druckraum des Servomotors verbunden ist. Gleichzeitig mit dem Verschieben des Hydraulikkolbens durch das Handdrucköl wird aus dem anderen Druckraum das Niederdrucköl verdrängt und fließt über die Ringnut 23 und die nicht gezeichnete Bohrung zur Sieuernut 34 und über die offene Steuerkante 38 zum r. RUcklaufraum 22 und zum Behälter zurück. Beim Lenken in die andere Richtung ist der Ablauf des Steuermechanismus entsprechend umgekehrt. Die oberen Enden der beiden Steuerventile 17 und 18 weisen Rückwirkungskolben 40 und 41 auf, die dem Fahrer das ■<> typische Fahrgefühl wie bei einer rein manuellen Lenkung vermitteln. Zu diesem Zweck muß die untere Stirnfläche des Rückwirkungskolbens 40 bzw. 41 mit dem in der benachbarten Stcucrnut 37 bzw. 34 herrschenden Druck beaufschlagt werden, was über -,-> einen Kanal 42 bzw. 43 geschieht. Da der Durchmesser der Rückwirkungskolben 40 und 41 kleiner ist als der Durchmesser der Ventilkolben 15 und 16 und die oberen Stirnflächen der Rückwirkungskolben 40 und 41 von dem gleichen Hochdruck beaufschlagt werden wie die mi unteren Stirnflächen ^Her Ventilkolben 15 und 16, so wirkt je nach Lenkrichtung auf den einen b/.w. anderen Ventilkolbcn 15 bzw. 16 eine der Verstellkraft des Zapfens 13 b/.w. 14 entgegen wirkende Kraft, die das F'ahrgeiühl simuliert und proportional dem l.enkaus- ι schlag ist.

Da die vorstehend beschriebene bekannte Druckmittclstcuereinrichtung mit "lorsionssiab eine zu geringe Rückstellkraft in die Mittellage aufweist, wurden erfindungsgemäß zusätzlich vorgespannte Zentrierfedern 44 umJ 45 angeordnet. Eine am Ventilkörper 4 befestigte Halterung 46 weist zwei Stellschrauben 47 und 48 zur Aufnahme der beiden Zentrierfedern 44 und 45 auf, die mittels Muttern 49 und 50 gesichert sind. Die Zentrierfeder 44 bzw. 45 stützt sich mit ihrem einen Ende an der Halterung 46 mit dem anderen Ende an einem Abfangelement 51 bzw. 52 ab, das sich seinerseits an der Stellschraube 47 bzw. 48 bzw. an einem Anschlag 53 bzw. 54 in einer axialen Bohrung des Ventilkolbsns 15 bzw. 16 abstützt. Durch die Stellschrauben 47 und 48 ist eine Feineinstellung der Zentnerfedem 44 und 45 mit Vorspannung möglich, so daß die Steuerventile 17 und 18 in der Neutralstellung nicht beeinflußt werden. Erst beim Auslenken wird jeweils die eine der beiden vorgespannten Zentnerfedem 44 und 45 betätigt, während die andere in ihrer Stellung beharrt Nach dem Loslassen des Lenkhandrades 29 schiebt die betätigte Zentrierfed;r 44 bzw. 45 den Ventilkolben 15 bzw. 16 wieder in die Neutralstellung zurür, und unterstützt damit in vorteilhafter Weise den Torsionr >iab, vorab im Mittelbereich.

In einer weiteren Ausführungsform nach F i g. 3 stützt sich eine Zentrierfeder 55 bzw. 56 mit ihrem einen Ende auf eint Scheibe 57 bzw. 58 ab, die von einem Sprengring 59 bzw. 60 im Ventilkolben 15 bzw. 16 unter Vorspannung gehalten wird. Mit ihrem anderen Ende stützt sich die Zentrierfeder 55 bzw. 56, ähnlich wie bei der Ausführung nach Fig. 2 an dem Abfangelement 51 bzw. 52 ab, das seinerseits an der Stellschraube 47 bzw. 48 anliegt bzw. an dem Anschlag 53 bzw. 54 in der axialen Bohrung des Ventilkolbens 15 bzw. 16. Hierdurch wird, im Gegensatz zur Ausführung nach Fig.2, erreicht, daß beide Ventilkolben 15 und 16 ständig an den Zapfen 13 und 14 spielfrei anliegen, und zwar wird beispielsweise bei einer Rechtsdrehung des Lenkspindelteils 2 der linke Ventilkolben 15 durch die Zentrierfeder 55 an den Zapfen 13 gezogen, der i echte Ventilkolben 16 durch die hydraulische Rückwirkung an den Zapfen 14 gedrückt. Bei einer Linksdrehung des Lenkspindelteils 2 gilt das entsprechend Umgekehrte. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist dagegen jeweils nur der eine Ventilkolben 15 bzw. 16 spielfrei in Anlage am Zapfen 13 bzw. 14 durch die Zentrierfeder 44 bzw. 45, weil der eine Ventilkolben auf die Feder drückt und der andere von der Feder abhebt. Durch diese Federeinrichtung nach Fig.3 sind die Steuerventile zwangsgeführt und damit gegen äußere Einflüsse unempfindlich.

Wieder eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigen F i g. 4 und F i g. 5, wobei an Stelle einer hydraulischen Rückwirkung Federkräfte treten. Der DricLiiileldurchfluß durch die Steuerventileinrichtung erfolgt in der gleichen Weise wie bei den vorerwähnten Ausführungen. Jedoch sind die Zentrierfedern mit einer Dämpfungsvorrichtung am oberen Ende der Steuerventile angebracht. In einem Ventilkörper 61 sind quer und außermittig zu dem Torsionsstab 1 zwei Steuerventile 62 und 63 angeordnet, deren Ventilkolben 64 und 65 von den Zapfen IJ und 14 gesteuert werden, Eine Halterung 66 mit zwei Stellschrauben 67 und 68 rliewt zur Aufnahme zweier vorgespannter Zenlrierfedcrn 69 und 70. die sich einerseits an der Halterung 66, andererseits an Scheiben 71 und 7? abstützen. Diese Scheiben 71 und 72 werden, ähnlich wie die Scheiben 51 und 52 der anderen Ausführungen, von den Köpfen der Stellschrauben b7 und 68 bzw. von Anschlagen 7 5 und 74 in

den axialen Bohrungen der Ventilkolben 64 und 65 gehalten. Über die Zentnerfeder 69 bzw. 70 ist eine weitere Haltefeder 75 b/w. 76 mit entgegengesetztem Windungssinn geschoben, deren Federweg nicht begrenzt ist. Die Haltefeder 75 bzw. 76 stützt sich einerseits an der Halterung 66, andererseits unmittelbar am Anschlag 73 bzw. 74 ab und hält dadurch den Ventilkolben 64 bzw. 65 dauernd in Anlage an den Zapfen 13 bzw. 14, auch wenn dieser aus der Neutralstellung verschoben wird. Beide Federn, die Zentrierfeder 69 und die Haltefeder 75 bzw. die Zentrierfeder 70 und die llaltefeder 76 sind jeweils in einem öldämpfungsraiim 77 b/w. 78 untergebracht, der durch einen tellerfederförmigen Deckel 79 bzw. 80 öldicht abgeschlossen ist. Um die bei einer Verschie-' bung der Venlilkolben 64 und 65 auftretenden Volumenänderungen der öldämpfungsräume 77 und 78 auszugleichen, stehen diese über Drosselbohrungen 81 und 82 in der Halterung 66 mit dem Zulaufraum 21 in Verbindung. Auf diese Weise wird eine Spielfreiheit und in cine Dämpfung der Ventilkolbcn 64 und 65 erreicht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   U Druckmittelsteuereinrichtung für Hilfskraftlenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit zwei in einem Ventilkörper angeordneten Steuerventilen, deren beide über einen Torsionsstab verdrehweich miteinander verbundene Steuerglieder beim Drehen des Lenkhandrades um die Längsachse des Torsionsstabes rotieren, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Torsionsstab (1) zwischen in dem Ventilkörper (4) und jedem der beiden Ventilkolben (15 und 16) je eine vorgespannte Zentrierfeder (44 bzw. 45) angeordnet ist, die jeweils an einem ihren Federweg über die Neutralstellung der Ventilkolben (15 und 16) hinaus einseitig begrenzenden Abfangelement (51 bzw. 52) anliegt, so daß sie den Ventilkolben (15 bzw. 16) in der Neutralstellung nicht beeinflußt.
2. 2. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Rückwirkungskolben 2η (40, 41) UDtt'oder Haltefedern (75, 76) und die Zentrierfedern (44, 45 bzw. 5S, 56 bzw. 69, 70) zur spielfreien Festlegung der Ventilkolben (15, 16) an den Zapfen (13, 14) des Lenkspindelteils (2) benachbart zu den Ventilkolben (15,16) angeordnet _>ί sind.
3. 3. DruckmittelsteuereinrichUiDg nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannlänge der Zentrierfedern (44, 45 bzw. 55, 56 bzw. 69, 70) über Stellschrauben (47, 48 bzw. to 67,68) einstellbar ist
4. 4. Druckmit:,!steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Zentrierfeder (69 bzw. 70) und je eine Haltefeder (75 bzw. 76) zusammen in einem r, öldämpfungsraum (77 bzw. 78) angeordnet sind, der von einem nach Art einer Tellerfeder gestalteten Deckel (79 bzw. 80) öldicht abgeschlossen ist
5. 5. Druckmittelsteuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der öldämpfungsraum (77 bzw. 78) über Drosselbohrungen (81 bzw. 82) in einer an dem Ventilkörper (4) befestigten Halterung (66) mit dem Ölzulaufraum verbunden ist.