DE1924032C3

DE1924032C3 - Druckmittelsteuereinrichtung für Hilfskraftlenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1924032C3
Application number: DE19691924032
Authority: DE
Inventors: Erich 7070 Schwaebisch-Gmuend Jablonsky
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1969-05-10
Filing date: 1969-05-10
Publication date: 1981-06-04
Also published as: DE1924032A1; GB1254673A; YU109970A; YU32576B; JPS5028687B1; DE1924032B2; ES379483A1; SE369883B; FR2047470A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmittelsteuereinrichlung für Hilfskraftlenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Druckmittelsteuereinrichtungen, deren Steuerglieder über einen Torsionsstab verdrehweich miteinander gekoppelt sind, finden wegen ihrer zuverlässigen Arbeitsweise und der einfachen Verbindung der Verstellglieder, durch die auch bei Ausfall der Servopur.ipe die Lenkhandkraft mechanisch übertragen Wird, vielfach Anwendung. Dem Vorteil eines großen Kraftanstieges im verdrehten Zustand steht der Nachteil der geringen Rückstellkraft des Torsionsstabes im Mittelbereich gegenüber, da hier der Kraftanstieg in beiden Drehrichtungen von Null aus beginnt. Die Folge davon ist ein schlechtes Zurücklaufen der Steuereinrichtung in die Neutralstellung.

Andererseits sind hydraulische Servosysteme für Kraftfahrzeuglenkungen bekannt geworden, bei denen die Steuereinrichtungen durch vorgespannte Federn in Neutralstellung zentriert und gehalten werden. Hierbei ist die Vorspannung der Zentrierfedern so groß gewählt, daß die Grundreibung der gesamten Lenkungsteile überwunden wird, was als Schwellwert bei Lenkbeginn deutlich spürbar ist Ferner wird die gute Rückstellwirkung der vorgenannten Zentrierfedern 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 NachHle.

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

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Druckmittelsieuereinrichiung;

F i g. 2 den Querschnitt nach der Linie H-II in Fig. 1;

F i g. 3 den gleichen Querschnitt, jedoch mit anderer Anordnung der Zentrierfedern;

F i g. 4 den Querschnitt einer dritten Ausführungsform in etwas vergrößertem Maßstab;

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

Bei der in F i g. 1 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 Steuerventilgehäusc 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 Ventilkörper 4 wird an seinem freien Ende von einer Zwischenlagerschale 10 gehalten, die sowohl zu einem Radial-Axiallager 11, ak^uch 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 Steuerven\ilgehäuse 7 weist einen Anschluß 19 für den Druckmittelzulauf von einer nicht dargestellten Servopumpe und einen Anschluß 20 für den Rücklauf des Druckmittel auf, wobei längere Pfeile die Strömungsrichtung angeben. Der Anschluß 19 mündet in einen Zulaufraum 21, der über die beiden Steuerventile 17 und 18 mit einem Rücklaufraum 22 in Verbindung steht, der zum Anschluß 20 führt. Ferner weist der Ventilkörper 4 zwei Ringnuten 23 und 24 auf, die jeweils mit einem Druckraum eines nicht gezeienneten 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 Druckmittelsteuereinrichtung als solche bekannt ist, sei lediglich daraufhingewiesen, daß der zur Servolenkeinrichtung gehörende Servomotor im Lenkgetriebegehäuse untergebracht ist, wobei eine mit der Lenkschnecke 3 trieblich verbundene Kugelumlaufmutter als Hydraulikkolben ausgebildet ist. Wird am — schematisch dargestellten — Lenkhandrad 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 Lenkschneclce 3 und damit der Ventilkörper 4 hinter der Drehbewegung des Lenkspindelteils 2 nachläuft, wodurch die beiden Steuerventile 17 und 18 verstellt werden.

In Fig. 2 werden die beiden Steuerventile 17 und 18 im Längsschnitt und in neutraler Lenkstellung gezeigt Das durch den Anschluß 19 Eufließende 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 über eine offene Steuerkante 32 in einer Steuernut 33, die Ober 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 Steuernut 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 Lenkstellung offener« Steuerkanten 32, 35, 38 und 39 kann das von der Servopumpe geförderte Druckmittel ohne Druckaufoau 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 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 Steuerventileinrichtung 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 eiern 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 Steuernut 34 und über die offene Steuerkante 38 zum Rücklaufraum 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 Steuernut 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 unteren Stirnflächen der Ventilkolben IS und 16, so wirkt je nach Lenkrichtung auf den einen bzw. anderen Ventilkolben 15 bzw. 16 eine der Verstellkraft des Zapfens 13 bzw. 14 entgegen wirkende Kraft, die das Fahrgefühl simuliert und proportional dem Lenkausschlag ist.

Da die vorstehend beschriebene bekannte Druckmittelsteuereinrichtung mit Torsiansstab eine zu geringe Rückstellkraft in die Mittellage aufweist, wurden erfindungsgemäß zusätzlich vorgespannte Zentrierfedtrn 44 und 45 angeordnet Eine am Ventilkörper 4 befestigte Halterung 46 weist zwei Stellschrauben 47 ί 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

lu an der Stellschraube 47 bzw. 48 bzw. an einem Anschlag 53 bzw. 54 in einer axialen Bohrung des Ventilkolbens 15 bzw. 16 abstützt Durch die Stellschrauben 47 und 48 ist eine Feineinstellung der Zentrierfedern 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 Zentrierfedern 44 und 45 betätigt während die andere in ihrer Stellung beharrt Nach dem Loslassen des Lenkhandrades 29 schiebt die betätigte

Zentrierfeder 44 bzw. 45 den Ventilkolben 15 bzw. 16

wieder in die Neutralstellung zurück u*J unterstützt damit in vorteilhafter Weise den TorsionsstaL, vorab im

Mittelbereich. In einer weiteren Ausführungsform nach F i g. 3 stüi^t

2=> sich eine Zentrierfeder 55 bzw. 56 mit ihrem einen Ende auf eine f.heibe 57 bzw. 58 ab, die von einem Sprengring 59 bzw. 60 im Ventilkolben 15 bzw. 16 unter Vorspai.nung gehalten wird. Mit ihrem anderen Ende stützt sich die Zentrierfeder 55 bzw. 56, ähnlich wie bei

jo der Ausführung nach F i g. 2 an dem Abfangelement 51 bzw. 52 ab, das seinerseits an der Stellschraube 47 bzw. •*8 anliegt bzw. an dem Anschlag 53 bzw. 54 in der axialen Bohrung des Ventilkolbens 15 bzw. 16. Hierdurch wird, im Gegensatz zur Ausführung nach

ü 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 13 durch die Zentrierfeder 55 an den Zapfen 13 gezogen, der rechte 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 Zentrcrfeder 44 bzw. 45, weil der eine Ventilkolben auf die Feder drückt und der andere von der Feder abhebt. Durch diese Federeinrichtung nach F i g. 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 Druck-nitckoirchfluß durch die Steuerventileinrichtung erfolgt in der gleichen Weise wie bei den vorerwähnten Ausführungen. |edoch Sind die Zentrierfedern mit einer Dämpfungsvorrichtung am oberen Ende der Steuerventile angebracht. In einem Ventilkörper 61 sind quer und außermittig zu dem Torstonsstab 1 zwei Steuerventile 62 und 63 angeordnet, deren Ventilkolben 64 und 65 von den Zapfen 13 und 14 gesteuert werden. Eine Halterung 66 mit zwei Stellschrauben 67 und 68 dient ztir Aufnahme zweier vorgespannter Zentrierfedern 69 und 70, die sich einerseits an der Halterung 66, andererseits an Scheiben 71 und 72 abstützen. Diese Scheiben 71 und 72 werden, ähnlich wie die Scheiben 51 und 52 der anderen Ausführungen, von den Köpfen der Stellschrauben 67 und 68 bzw. von Anschlägen 73 und 74 in

den axialen Bohrungen der Ventilkolben 64 und 65 gehalten. Über die Zentrierfeder 69 bzw. 70 ist eine weitere Haltefeder 75 bzw. 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 Haltefeder 76 sind jeweils in einem Öldämpfungsraum 77 bzw. 78 untergebracht, der durch einen tellerfederförmigen Deckel 79 bzw. 80 öldicht abgeschlossen ist. Um die bei einer Verschiebung der Ventilkolben 64 und 65 auftretenden Volumenänderungen der öldämpfungsräume 77 und 78 auszugleichen, stehen diese über Drosselbohrungen 81 und 82 in der Halterung 66 mit dem Zulaiifraum 21 in Verbindung. Auf diese Weise wird eine Spielfreiheit und eine Dämpfung der Ventilkolben 64 und 65 erreicht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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 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. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Rückwirkungskolben (40, 41) und/ot^r Haltefedern (75, 76) und die Zentrierfedern (44, 45 bzw. 55, 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 sind.

3. Druckmittelsteuereinrichtung 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. 67,68) einstellbar ist.

4. Druckmittel·'euereinrichtung 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 öldämpfungsraum (77 bzw. 78) angeordnet sind, der von einem nach Art einer Tellerfeder gestalteten Deckel (79 bzw. 80) öldicht abgeschlossen ist.

5. Druckmittelsteuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche I 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.