DE19642398A1 - Steuerventilanordnung für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Steuerventilanordnung für KraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein servounterstütztes Zahnstangen
lenkungssystem. Insbesondere betrifft sie eine Steuerven
tilanordnung mit einer ringförmigen Blattfeder, welche auf
eine Walze einen Druck ausübt, die in einer im Ventil
gehäuse der Steuerventilanordnung ausgebildeten Nut sitzt.
Ein hydraulisches Kraftlenkungssystem für ein Kraftfahrzeug
ist eine Lenkungssteuervorrichtung, in welcher eine Hilfs
kraftquelle den Fahrer durch Bereitstellen des größten
Teils der Kraft unterstützt, die benötigt wird, die Räder
auszurichten. Sie steuert die Anwendung der Servounter
stützung des mittels des Lenkrads auf die Zahnstange auf
gebrachten manuellen Lenkaufwands durch Regulieren des
durch eine motorgetriebene Ölpumpe ausgestoßenen Ölstroms.
Fig. 6 zeigt ein herkömmliches Kraftlenkungssystem. In einen
Behälter 80 eingefülltes Öl wird durch eine Flüssigkeits
versorgungsleitung I zu einer Steuerventilanordnung 60 ge
pumpt, wenn die Pumpe 70 durch den Motor (nicht gezeigt)
betätigt wird. Gemäß der Richtung der Flüssigkeitsversor
gung in der Steuerventilanordnung 60 wird das Öl über eine
Flüssigkeitsablaßleitung (mit R oder L bezeichnet) alterna
tiv der linken oder rechten Kammer 91 oder 93 des Druckzy
linders 90 zugeführt. Die Stellung oder Position des Kolben
92 im Inneren des Druckzylinders 90 wird durch die relati
ven Mengen oder Anteile der der linken oder rechten Kammer
91 oder 93 zugeführten Flüssigkeit bestimmt. Wenn sich also
das Lenkrad 200 in Richtung des Pfeiles L1 dreht, wird der
Kolben 92 durch die in die linke Kammer 93 gepumpte Flüs
sigkeit in die L2-Richtung bewegt. Dadurch führt jedes Rad
100R und 100L eine Drehung oder Verschwenkung nach links L3
aus.
Wird andererseits das Lenkrad 200 in die entgegengesetzte
Richtung R1 gedreht, so fließt die Flüssigkeit in die rech
te Kammer 91, und der Kolben 92 wird in die R2-Richtung be
wegt, was dazu führt, daß jedes Rad 100R und 100L nach
rechts R3 dreht oder schwenkt. Der auf das Kraftlenksystem
angewandte Druck wird durch unerwartete Fahrbahnstöße oder
-erschütterungen plötzlich erhöht, die erzeugt werden, wenn
ein mit einem derartigen Kraftlenkungssystem ausgestattetes
Kraftfahrzeug sich über Unregelmäßigkeiten in der Fahrbahn
bewegt.
Der Fahrbahnstoß wird vom Fahrzeugrad 100L oder 100R auf
eine Zahnstange 94 übertragen, wobei eine unerwünschte Be
wegung der Zahnstange 94 bewirkt wird. Diese Bewegung der
Zahnstange 94 bewirkt eine Drehung des Zahnrades oder Rit
zels 64 der Ausgangswelle 63, was dazu führt, daß die ver
bundene Eingangswelle 61 auch rotiert. Dies erhöht die dem
Druckzylinder 90 von der Steuerventilanordnung 60 bereitge
stellte Flüssigkeitsmenge, was dazu führt, daß das Lenkrad
200 von einer zur anderen Seite oder vor und zurück
schwenkt oder wackelt.
In dem Fall, wo das Fahrzeug mit mittleren oder mit hohen
Geschwindigkeiten fährt, ist selbst ein kleines, von der
Ausgangswelle erzeugtes Drehmoment ausreichend, das obige
Phänomen herbeizuführen.
Dieses Phänomen stellt den Verlust an Feingefühl des Fah
rers beim Betätigen des Steuerrads beim Fahren eines Auto
mobils bei mittleren oder hohen Geschwindigkeiten dar und
gibt Anlaß zu einem Gefühl unstabilen Lenkens. Deshalb ver
stärkt das herkömmliche System die manuelle Lenkbeanspru
chung des Fahrers und erhöht die Ermüdung und Verärgerung
des Fahrers während des Fahrens des Automobils.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Steuerventilanordnung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen,
mit dem die Nachteile herkömmlicher Lenkungssysteme, ins
besondere servounterstützter Lenkungssysteme, vermieden
werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Steuerventilan
ordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun
gen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Steuerventilanordnung
für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche es ermöglicht,
innerhalb eines vorbestimmten Rotationswinkels eine großes
Drehmoment im Lenkrad aufzufangen und abzufangen, während
das Fahrzeug bei mittleren und hohen Geschwindigkeiten ge
fahren wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Steuerventil
anordnung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, welche das
Lenkrad von der Beeinflussung durch plötzliche Fahrbahnstöße
befreit, wenn das Fahrzeug bei mittleren oder hohen Ge
schwindigkeiten fährt.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht eine Steuerventilanord
nung für ein Kraftfahrzeug vor, welche eine Eingangswelle
und eine Ausgangswelle aufweist, die mit beiden Enden eines
Dreh- oder Torsionsstabs verbunden sind, und welche am un
teren Abschnitt der Ausgangswelle ein Zahnrad oder Ritzel
aufweist.
Diese Steuerventilanordnung besitzt eine Sperr- oder Bloc
kiereinrichtung, welche verhindert, daß die Eingangswelle
unterhalb eines vorbestimmten Drehwinkels gedreht wird, und
sie besitzt ferner ein Gehäuse, welches die Eingangswelle,
die Ausgangswelle und die Sperr- oder Blockiereinrichtung
aufnimmt.
Die Sperr- oder Blockiereinrichtung weist mindestens eine
auf der äußeren Umfangsfläche der Eingangswelle in Längs
richtung ausgebildete Nut oder Ausnehmung, mindestens eine,
entlang der Längsachse der Eingangswelle angeordnete und
teilweise in der Nut ausgebildete Walze sowie eine elasti
sche Einrichtung oder ein elastisches Teil auf, welche aus
gebildet ist, die Walze zu umgeben oder zu umschließen, da
mit sie entlang der äußeren Umfangsfläche der Eingangswelle
rollt. Dieses elastische Teil oder diese elastische Ein
richtung ist eine ringförmige Blattfeder mit einem Schlitz,
welche ein einfaches Anbringen um die äußere Umfangsfläche
der Eingangswelle gewährleistet.
Diese Steuerventilanordnung weist ferner eine Scheibe oder
Unterlegscheibe mit zwei in den Raum, in welchem die Walzen
liegen, eingesetzten oder eingeführten Vorsprüngen und mit
einem dritten Vorsprung auf, der ausgebildet ist, in den
Spalt oder Schlitz des elastischen Teils oder der elasti
schen Einrichtung eingesetzt oder eingeführt zu werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischen
Zeichnung auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsbeispie
le näher erläutert. In dieser ist
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Zahnradventil
anordnung, welche mit einer Sperreinrichtung für
die Eingangswellendrehung gemäß eines ersten Aus
führungsbeispiels der Erfindung ausgebildet ist,
Fig. 2 eine Draufsicht entlang des Pfeils X aus Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Zahnradventilein
richtung, welche ferner eine Scheibe oder Unter
legscheibe gemäß eines zweiten Ausführungsbei
spiels der Erfindung aufweist,
Fig. 4A bis 4C drei Stellungen der Walze in bezug auf ver
schiedene Grade der Drehung der Eingangswelle,
Fig. 5 eine graphische Darstellung des Torsionswinkels
und des Drehmoments der erfindungsgemäßen Ein
gangswelle und
Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Kraftlenkungs
systems, welches mit einer herkömmlichen Zahn
radventilanordnung ausgerüstet ist.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden
jetzt im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich
nungen diskutiert. Ähnliche Bezugszeichen bezeichnen ähnli
che Teile in den Zeichnungen und der gesamten Beschreibung.
Weiterhin sind redundante Erklärungen von Eigenschaften,
welche für den Stand der Technik und bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiele der Erfindung gemeinsam sind, fortgelassen.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Zahnrad-
oder Ritzelventilanordnung 300, welche mit einer Sperrein
richtung für die Eingangswellenrotation gemäß eines ersten
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels ausgestattet ist.
Das Steuer- oder Zahnradventil 300 nimmt ein Ende eines
Dreh- oder Torsionsstabes 62 auf. Es weist ferner eine Ein
gangswelle 10, welche hindurchgeführt ist und mittels eines
Stifts 11 am Ort gehalten wird, und eine Ausgangswelle 63
auf, welche in Verzahnung mit dem anderen Ende des Tor
sions- oder Drehstabs 62 verbunden ist. Die Ausgangswelle
63 weist an ihrem unteren Abschnitt ein Zahnrad oder Ritzel
64 auf. Ein Ventilkörper oder -gehäuse 65, welches inner
halb seines Gehäuses 67 rotierbar ist, ist an der äußeren
Umfangsfläche der Eingangswelle 10 angebracht.
Zwei Nuten oder Rinnen 12 sind, wie das in Fig. 2 gezeigt
ist, auf der äußeren Umfangsfläche der Eingangswelle 10
benachbart zum oberen Abschnitt des Ventilkörpers oder
-gehäuses 65 in Längsrichtung und 180° voneinander in
bezug auf die Längsachse der Eingangswelle 10 ausgebildet.
Mit Fig. 1 fortfahrend sind Walzen 22 parallel zur Längs
achse der Eingangswelle 10 und auf ihrer Umfangsfläche in
der Art eingeführt, daß sie in den Rinnen oder Nuten 12
sitzen. Die Walzen 22 können auch als Rollen bezeichnet
werden. Ein Walzenkorb, -käfig oder -lager 24 ist um die
äußere Umfangsfläche der Eingangswelle 10 ausgebildet, um
die Bewegung der Walze oder Rolle 22 zu steuern (d. h., um
die Walze 22 um ihre eigene Achse zu drehen, während sie
entlang der rotierenden Eingangswelle 10 rollt).
Da passend zu den Rinnen oder Nuten 12 in diesem Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung zwei Walzen oder Rollen 22 vor
gesehen sind, ist auch ein Paar von Walzenkörben oder -la
gern 24 ausgebildet.
Eine Blattfeder 26 ist auf der Umfangsfläche der Walzen
körbe 24 angebracht, um die Walzen 22 zu umgeben. Ein
Schlitz 28 ist in der Blattfeder 26 ausgebildet, um ihre
Befestigung auf der äußeren Fläche der Walzenkörbe 24 zu
ermöglichen. Ein Sprengring oder Seegerring ist in Schlitz
32 der Eingangswelle 10 dichtsitzend eingepaßt, um mit der
oberen Oberfläche 24U des Walzenkäfigs 24 verbunden zu
sein, was verhindert, daß die Walzenkäfige 24 zwischen der
Eingangswelle 10 und der Plattfeder 26 getrennt werden.
Fig. 3 zeigt gemäß eines zweiten bevorzugten Ausführungs
beispiels der Erfindung eine Zahnradventilanordnung 300,
welche ferner eine zwischen der Plattfeder 26 und dem
Sprengring 30 angeordnete Scheibe oder Unterlegscheibe 40
aufweist, wobei die Scheibe oder Unterlegscheibe 40 zwei
Vorsprünge 41, welche mit ihrer inneren Umfangsfläche
fluchten und sich nach unten erstrecken, und einen dritten
Vorsprung 48 aufweist, der an ihrer äußeren Umfangsfläche
entspringt und sich nach unten erstreckt. Die ersten beiden
Vorsprünge 41 sind dicht zu der oberen Oberfläche 22U der
Walzen 22 befestigt, um zu verhindern, daß die Walzenkörbe
24 und die Blattfeder 26 gegen die Scheibe oder Unterleg
scheibe 40 herausrutschen. Der dritte Vorsprung ist in den
Spalt oder Schlitz 28 der Blattfeder 26 eingeführt oder
eingesetzt.
Wenn die Walzen 22 sich mit der Rotation der Eingangswelle
10 um ihre Mitten oder Zentren drehen, rotiert die Blatt
feder 26 (welche sie berührt) in entgegengesetzter Richtung
zur rotierenden Eingangswelle 10. Folglich kann die Walze
22 sich von ihrer ursprünglichen Stellung entlang der Nut
12 über den Schlitz 28 bewegen, falls der Schlitz 28 der
Blattfeder 26 sich auf die Walzen 22 zu bewegt. Um dieses
Problem auszuschließen, ist der dritte Vorsprung 48 in
einem vorbestimmten Abstand von jedem der beiden ersten
Vorsprünge 41 ausgebildet und hält zu allen Zeiten die Be
abstandung zwischen dem Schlitz 28 und der jeweiligen Walze
22 aufrecht.
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf den Betrieb der
Steuerventilanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer der
artigen Sperr- oder Blockiereinrichtung für die Drehung der
Eingangswelle.
Die Fig. 4A bis 4C beschreiben jeweils die Bewegung der
Walze 22 mit der Rotation der Eingangswelle 10.
Wie in Fig. 4A gezeigt ist, wird die Walze 22 in der Stelle
in der Nut 12 an der Eingangswelle 10 durch eine Kompres
sionskraft der Blattfeder 26 gehalten, wenn sich das Kraft
fahrzeug bei mittleren oder hohen Geschwindigkeiten auf
einer ebenen Fahrbahn bewegt. Dies ermöglicht dem Lenkrad
in einer geraden Stellung nach vorne zu liegen.
Stöße, die über die Räder 100L und 100R, während sie sich
über Unebenheiten der Fahrbahn bewegen, an das Fahrzeug
übertragen werden, rotieren die Zahnstange 94, welche dann
das Zahnrad oder Ritzel rotiert. Dies bewirkt, daß sich
die Ausgangswelle dreht und auf die Eingangswelle 10 ein
Drehmoment beaufschlagt. Die elastische Kraft der Blatt
feder 26, welche über die Walzen 22 an die Eingangswelle
10 übertragen wird, wirkt als Blockier- oder Sperrmoment
Td, wie das in Fig. 5 gezeigt ist. Der Torsionswinkel Θ
der Eingangswelle 10 wird 0, wobei verhindert wird, daß
sich das Lenkrad 200 dreht.
Wie in Fig. 4B gezeigt ist, stößt oder schiebt die geneig
te Oberfläche der die Walze 22 berührenden Nut 12 die Walze
22 von der Eingangswelle 10 fort, und zwar in dem Fall,
wenn das Drehmoment T das oben genannte Sperrmoment Td (un
gefähr 8 kgfcm in der vorliegenden Erfindung) übersteigend
auf die Eingangswelle wirkt, wenn die Eingangswelle 10 sich
in Richtung des Pfeils R₈ dreht. Die Auswärtsbewegung
R₉ der Walze 22 wird durch die Blattfeder 26 zurückge
halten, und der Torsionswinkel der Eingangswelle 10 wird
klein.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, benötigt die Erfindung mit ande
ren Worten einen Torsionswinkel Θb der Eingangswelle 10,
der gleich ist zu dem der Stand der Technik, selbst dann,
wenn das Drehmoment Tb (dargestellt durch eine durchgezoge
ne Linie) größer ist als das Drehmoment Tp (dargestellt
durch eine gepunktete Linie) des Standes der Technik und
angewandt wird auf die Eingangswelle 10.
Bezugnehmend auf Fig. 4C wird die Walze 22 vollständig aus
der Nut 12 verdrängt oder vertrieben und auf der umfängli
chen Fläche der Eingangswelle 10 angeordnet, und zwar in
dem Fall, daß ein größeres Drehmoment auf die Eingangs
welle angewandt wird, wenn das Lenkrad 200 eine große Dre
hung oder einen großen Schwenk macht. Fig. 5 zeigt, daß der
Torsionswinkel der Eingangswelle (Näherungsweise 3° in
der vorliegenden Erfindung) mit Θc übereinstimmt, wenn
ein Drehmoment Tc (ungefähr 40 kgfcm in der vorliegenden Er
findung) auf die Eingangswelle 10 angewandt wird.
Wenn der Torsionswinkel der Eingangswelle 10 Θc über
steigt, rollt die Walze 22 entlang der Umfangsfläche der
Eingangswelle 10 und die Eingangswelle 10 rotiert auf ihrer
Achse. Deshalb steigt der mittels einer durchgezogenen
Linie angedeutete Torsionswinkel der vorliegenden Erfin
dung an, um leicht größer zu sein als der durch eine ge
punktete Linie gezeigte des Standes der Technik.
Die obige Beschreibung betrifft den Fall, wo die Eingangs
welle 10 sich im Uhrzeigersinn dreht (gemäß den Richtungen
des Pfeils R₈ der Fig. 4B, 4C) und zwar aufgrund des
erzeugten Fahrbahnstoßes, wenn das Fahrzeug fährt. Wenn die
Eingangswelle 10 eine Rotation entgegen dem Uhrzeigersinn
ausführt, können die Torsionswinkel der Eingangswelle 10
gemäß des Standes der Technik und bzw. gemäß der Erfindung
durch Linien im dritten Quadranten des Graphen von Fig. 5
dargestellt werden. Weitere Beschreibungen in bezug auf den
Fall, in welchen die Eingangswelle 10 sich entgegen dem
Uhrzeigersinn dreht, werden fortgelassen, weil sie analog
sind zur Diskussion der Rotation im Uhrzeigersinn.
Fig. 5 zeigt die Eigenschaften des durch die Rotation des
Lenkrads 200 des Kraftfahrzeugs erzeugten Drehmoments un
ter Verwendung des Steuerventilkörpers mit der erfindungs
gemäßen Sperreinrichtung für die Rotation der Eingangswel
le, während das Fahrzeug bei mittleren oder hohen Geschwin
digkeiten fährt. Falls der Torsionswinkel Θ der Ein
gangswelle 10 kleiner ist als ein vorbestimmter Winkel
Θc benötigt der Stand der Technik ein kleines Drehmoment
Tp. Die vorliegende Erfindung benötigt ein Drehmoment Tb,
welches relativ größer ist als Tp, um denselben Torsions
winkel Θb bereitzustellen.
In bezug auf die Steuerventilanordnung mit der erfindungs
gemäßen Sperreinrichtung für die Eingangswellenrotation
kann ein größeres Drehmoment auf das Lenkrad wirken, wenn
das Lenkrad innerhalb eines vorbestimmten Torsionswinkels
dreht oder schwenkt, während das Fahrzeug bei mäßiger oder
hoher Geschwindigkeit fährt, weil der Widerstand der Blatt
feder die Walzen oder Rollen in ihren jeweiligen Nuten oder
Ausnehmungen hält. Deshalb verschafft die vorliegende Er
findung dem Fahrer das Gefühl einer festen und stabilen
Lenkung. Wenn der Fahrbahnstoß über die Fahrzeugräder an
die Eingangswelle abgegeben wird, verhindert die elastische
Kraft der Blattfeder die Weitergabe der Rotation der Ein
gangswelle zum Lenkrad, dabei wird das Lenkgefühl verbes
sert und die durch die instabile Betätigung des Lenkrads
verursachte Ermüdung und Verunsicherung des Fahrers vermin
dert.
Während die Erfindung auf der Grundlage einer Verbindung
bestimmter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es
klar, daß verschiedene Alternativen, Modifikationen und Va
riationen dem Fachmann klar vor Augen liegen. Demgemäß sind
all diese Alternativen, Modifikation und Variationen, die
in den Rahmen und Bereich der Beschreibung der Ansprüche
fallen, mit umfaßt.
Claims (6)
1. Steuerventilanordnung für ein Kraftfahrzeug,
mit einer Eingangswelle, welche mit einem Ende einer Torsionsstange verbunden ist,
mit einer Ausgangswelle, welche mit dem anderen Ende der Torsionsstange verbunden ist und welche an ihrem unteren Abschnitt ein Ritzel aufweist,
mit einer Sperreinrichtung zum Verhindern, daß die Eingangswelle sich unterhalb eines vorbestimmten Ro tationswinkels verschwenkt, und
mit einem Gehäuse, zur Aufnahme der Eingangswelle, der Ausgangswelle und der Sperreinrichtung.
mit einer Eingangswelle, welche mit einem Ende einer Torsionsstange verbunden ist,
mit einer Ausgangswelle, welche mit dem anderen Ende der Torsionsstange verbunden ist und welche an ihrem unteren Abschnitt ein Ritzel aufweist,
mit einer Sperreinrichtung zum Verhindern, daß die Eingangswelle sich unterhalb eines vorbestimmten Ro tationswinkels verschwenkt, und
mit einem Gehäuse, zur Aufnahme der Eingangswelle, der Ausgangswelle und der Sperreinrichtung.
2. Steuerventilanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperreinrichtung mindestens eine in Längsrich
tung auf der äußeren Umfangsfläche der Eingangswelle
ausgebildete Nut, mindestens eine entlang der Längs
achse der Eingangswelle und teilweise in der Nut ange
ordnete Walze und eine elastische Einrichtung auf
weist, welche zum Umgeben der Walze ausgebildet ist,
um es der Walze zu ermöglichen, entlang der äußeren Um
fangsfläche der Eingangswelle zu rollen.
3. Steuerventilanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sperreinrichtung ein Walzenlager zum Aus
richten der Walzen entlang der äußeren Umfangs
fläche der rotierenden Eingangswelle aufweist.
4. Steuerventilanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder
3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elastische Einrichtung als ringförmige Blatt feder ausgebildet ist und
daß die elastische Einrichtung einen Schlitz aufweist, welcher die Anbringung um den äußeren Umfang der Ein gangswelle herum ermöglicht.
daß die elastische Einrichtung als ringförmige Blatt feder ausgebildet ist und
daß die elastische Einrichtung einen Schlitz aufweist, welcher die Anbringung um den äußeren Umfang der Ein gangswelle herum ermöglicht.
5. Steuerventilanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis
4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Scheibe vorgesehen ist, welche zwei Vor
sprünge aufweist, welche in die Räume zwischen den
Walzenlagern, welche von der elastischen Einrichtung
umgeben sind, eingefügt sind, und welche die obere
Oberfläche der Walze berühren.
6. Steuerventilanordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibe einen dritten Vorsprung aufweist,
welcher zum Einführen in den Schlitz der elastischen
Einrichtung ausgebildet ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MANDO CORP., PYUNGTAEK, KYONGKI, KR |
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8131 | Rejection |