DE19752346B4 - Hydraulisch unterstützte Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Hydraulisch unterstützte Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

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Abstract

Hilfskraftunterstützte Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend:
eine Lenkwelle (1), die einen Schaft (2) und einen mit dem Schaft über einen tordierbaren Drehstab (8) verbundenen unteren Abschnitt (11) aufweist,
ein Lenkventilgehäuse (10) mit einer Ventileinrichtung, in der durch relative Verdrehung des Schafts (2) gegenüber dem unteren Abschnitt (11) eine Fluidversorgung für eine die Hilfskraft bereitstellende Stelleinrichtung gesteuert wird, und
eine Lenkgeschwindigkeitsmeßeinrichtung (4, 6, 7), die eine Winkelgeschwindigkeit der Lenkwelle (1) gegenüber einem außerhalb der Lenkwelle (1) angeordneten Sensor (4) mißt, wobei der Sensor (4) im Bereich des Lenkventilgehäuses (10) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Sensor (4) seitlich an einem oberen Außenwandabschnitt des Lenkventilgehäuses (10) angeordnet und mit einem Abschnitt an dem Lenkventilgehäuse (10) gehalten ist, der sich in das Lenkventilgehäuse (10) erstreckt und radial auf ein an dem Schaft (2) befestigtes Inpulsrad (6) der Lenkgeschwindigkeitsmeßeinrichtung gerichtet ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch unterstützte Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • In derzeit verwendeten Servolenkungen werden überwiegend hydraulisch unterstützte Lenkvorrichtungen verwendet, bei denen in der vom Fahrer betätigten Lenkwelle eine Ventileinrichtung angeordnet ist, die eine Druckölzufuhr von einer Pumpvorrichtung zu Arbeitskolben in der Spurstange des Fahrzeugs steuert. Um die Hilfskraftunterstützung von dem vom Fahrer bei Betätigung der Lenkwelle aufgebrachten Drehmoment abhängig zu machen, weist die Drehwelle einen Schaft auf, der über einen tordierbaren Drehstab mit einem unteren Abschnitt der Lenkwelle, z. B. einem Antriebsritzel bei einem Zahnstangen-Lenkgetriebe verbunden ist. Durch die drehweiche Verbindung zwischen dem oberen Schaft und dem unteren Abschnitt wird eine Winkelverstellung entsprechend dem vom Fahrer aufgebrachten Drehmoment erzeugt. Somit kann durch entsprechende Anbringung von Fluiddurchtrittsöffnungen in dem Schaft und dem unteren Abschnitt die Zufuhr des Drucköls gesteuert werden.
  • Bei derartigen Servolenkungen ist eine Erkennung der Lenkgeschwindigkeit des Fahrers vorteilhaft, um einen erhöhten Bedarf an Drucköl bei großen und schnellen Lenkbewegungen rechtzeitig erkennen zu können, so daß die Ölpumpe günstig dimensioniert werden kann und während des Betriebs genau entsprechend den jeweiligen Erfordernissen betrieben werden kann, d. h. energiesparend arbeitet und dennoch rechtzeitig anspricht.
  • Dementsprechend sind Lenkgeschwindigkeitsmesser bekannt, mit denen die vom Fahrer eingegebene Lenkgeschwindigkeit gemessen werden kann. Dabei kann zum einen wie in der EP 0 376 456 B1 die translatorische Geschwindigkeit der Spurstange als zeitliche Ableitung einer gemessenen Position ermittelt werden, oder es wird eine Drehgeschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit, der Lenkwelle gemessen oder ermittelt. Die DE 39 29 175 A1 zeigt eine derartige hydraulisch unterstützte Lenkvorrichtung mit einem Sensor zum Erfassen der Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads. Der Sensor muß dabei in einer entsprechenden aufbauseitig angeordneten Haltevorrichtung beim Einbau im Fahrzeug befestigt werden.
  • Aus der die DE 33 09 214 A1 ist eine Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bekannt, bei der ein Lenkgeschwindigkeitssensor unmittelbar an ein Lenkventilgehäuse angeschlossen ist. Der Sensor umfasst einen an der Lenkwelle befestigten Rotormagnet mit einer Vielzahl von Magnetpolen, eine um diesen herum angeordnete Statorwicklung, sowie ein Gehäuse, welches als Eisenkernjoch zur Aufnahme des Magneten und der Spule dient. Die gesamte Einheit ist als Ring konzentrisch um die Lenkwelle an der Eingangsseite des Lenkventilgehäuses angeordnet.
  • Weiterhin ist aus der DE 195 16 498 C1 bekannt, eine Lenkwelle mit einem Geschwindigkeitssensor zu versehen und mit einem Lenkventil zu verbinden. Dabei sitzt der Geschwindigkeitssensor am Lenkwelleneingang des Lenkventils.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Lenkvorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß sie kostengünstig hergestellt werden kann und dennoch zuverlässig ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine hydraulisch unterstützte Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung.
  • Erfindungsgemäß wird somit der Sensor der Lenkgeschwindigkeitsmeßeinrichtung in dem das Lenkventil umgebenden Lenkventilgehäuse angeordnet. Das Lenkventilgehäuse wird bei den derzeit gebräuchlichen Drehkolbenventilen oder Drehschieberventilen überwiegend zur Zu- und Abführung der Hydraulikölleitungen der zueinander verdrehbaren Stellelemente der Ventileinrichtung verwendet. Indem das Lenkventilgehäuse zur Aufnahme des Sensors verwendet wird, entfallen zum einen weitere Aufnahmevorrichtungen für den Sensor, um diesen gegenüber der Lenkwelle aufbaufest anzuordnen, und zum anderen wird durch die Unterbringung des Sensors in einer vormontierten Einheit, nämlich dem Lenkventil bzw. dem ganzen Lenkgetriebe, ein schneller und kostengünstiger Einbau in das Fahrzeug gewährleistet. Insbesondere kann die Lenkgeschwindigkeitsmeßeinrichtung beim Probelauf des Lenkgetriebes mitgetestet werden, so daß nur Lenkgeschwindigkeitsmeßeinrichtungen in das Fahrzeug eingebaut werden, die bereits in der vormontierten Baugruppe getestet worden sind, wodurch Fehlfunktionen weitgehend ausgeschlossen werden können.
  • Bei Lenkvorrichtungen, bei denen die Lenkwelle unter einem Winkel von weniger als 90° zur Spurstange angeordnet ist, wie es insbesondere bei Zahnstangengetrieben der Fall ist, kann der Sensor auf besonders platzsparende Weise im oberen Bereich des Lenkventilgehäuses angeordnet werden, wenn die Oberseite des Lenkventilgehäuses im wesentlichen horizontal, d. h. parallel zur Schubstange bzw. Zahnstange verläuft, da in diesem Fall im oberen Bereich des Lenkventilgehäuses an der dem kleineren Winkel zugewandten Seite ein entsprechender Winkelbereich im Lenkventilgehäuse ausgebildet werden kann, der zur Aufnahme des Sensors der Lenkwinkelgeschwindigkeitsmeßeinrichtung geeignet ist.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einer Ausführungsform näher erläutert. Die Figur zeigt in teilweise geschnittener Darstellung einen unteren Bereich einer Lenkwelle und einen Teil des Lenkgetriebes gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung.
  • Eine in einem Motorraumbereich eines Kraftfahrzeugs einbaubare Lenkwelle 1 weist einen Schaft 2 auf, der über einen tordierbaren Drehstab 8 mit einem Antriebsritzel 11 verbunden ist, das wiederum mit einer Zahnstange 12 im Eingriff ist. Bei der Übertragung von Drehmomenten vom Schaft 2 über den Drehstab 8 auf das Antriebsritzel 11 wird der Schaft 2 gegenüber dem Antriebsritzel 11 aufgrund der Torsionsweichheit des Drehstabes 8 entsprechend der Federkennlinie des Drehstabs 8 verdreht.
  • Ein Lenkventil weist ein Ventilgehäuse 10 auf, in dem ein Drehschieberventil ausgebildet ist, bei dem durch die Relativverdrehung des Schafts 2 gegenüber dem Antriebsritzel 1 Durchtrittsöffnungen für Ölleitungen von Pumpenanschlüssen 9 zu Kolbenanschlüssen 13 derartig gesteuert werden, daß in der Zahnstange vorgesehene Arbeitskolben entsprechend der Veränderung der Durchtrittsöffnungen mit Drucköl versorgt werden.
  • Der Schaft 2 und das Antriebsritzel 11 sind dabei gegenüber dem Ventilgehäuse 10 über Lager 5 bzw. 5' gelagert.
  • Erfindungsgemäß ist eine Lenkgeschwindigkeitmeßeinrichtung, die die Winkelgeschwindigkeit der Lenkwelle mißt, im Bereich des Ventilgehäuses 10 angebracht. Am Schaft 2 ist ein Impulsrad 6 durch z. B. einen Preßsitz angebracht. Das Impulsrad kann dabei z. B. aus einem Kunststoff bestehen und weist an seiner radial äußeren Fläche in axialer Richtung verlaufende magnetische Streifen 7 auf. Ein z. B. als Hallsensor ausgebildeter Sensor 4 ist derartig im Lenkventilgehäuse 10 angeordnet, daß er den magnetischen Streifen 7 radial gegenüberliegt.
  • Die Lenkwelle 1 ist gegenüber der Zahnstange 12 in einem Winkel α < 90° angeordnet, wobei die Anordnung der Lenkwelle gemäß der Figur einer Vorderansicht einer Lenkvorrichtung für einen Rechtslenker entspricht. Auf die Oberkante 14 des Lenkventilgehäuses 10 können je nach Motorraumdimensionierung weitere Baugruppen angeordnet werden, oder es kann direkt die den Motorraum vom Fahrgastraum trennende Spritzwand oder eine Gummidichtung zur Aufnahme der Spritzwand angeordnet werden. In diesem Fall kann die Oberkante 14 des Ventilgehäuses 10 entsprechend im wesentlichen horizontal, d. h. im wesentlichen parallel zur Achse der Zahnstange 12 ausgebildet werden. Bei einer derartigen Anordnung kann die aus dem Impulsrad 6 und dem Hallsensor 4 bestehende Lenkgeschwindigkeitsmeßvorrichtung auf vorteilhafte Weise gemäß der Figur in einem oberen Winkelabschnitt 15 des Ventilgehäuses derartig angeordnet werden, daß ein für die Funktionalität des Ventils nicht erforderlicher Bauraum im Ventilgehäuse sinnvoll ausgenutzt wird.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung der Lenkgeschwindigkeitsmeßvorrichtung im Lenkventilgehäuse 10 ist dabei nicht auf Drehschieberventile begrenzt, sondern kann auch entsprechend für andere hydraulische Systeme, wie z. B. Drehkolbenventile, verwendet werden. Weiterhin kann sie außer für Zahnstangen-Lenkgetriebe auch für andere Lenkgetriebe verwendet werden.

Claims (6)

  1. Hilfskraftunterstützte Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend: eine Lenkwelle (1), die einen Schaft (2) und einen mit dem Schaft über einen tordierbaren Drehstab (8) verbundenen unteren Abschnitt (11) aufweist, ein Lenkventilgehäuse (10) mit einer Ventileinrichtung, in der durch relative Verdrehung des Schafts (2) gegenüber dem unteren Abschnitt (11) eine Fluidversorgung für eine die Hilfskraft bereitstellende Stelleinrichtung gesteuert wird, und eine Lenkgeschwindigkeitsmeßeinrichtung (4, 6, 7), die eine Winkelgeschwindigkeit der Lenkwelle (1) gegenüber einem außerhalb der Lenkwelle (1) angeordneten Sensor (4) mißt, wobei der Sensor (4) im Bereich des Lenkventilgehäuses (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (4) seitlich an einem oberen Außenwandabschnitt des Lenkventilgehäuses (10) angeordnet und mit einem Abschnitt an dem Lenkventilgehäuse (10) gehalten ist, der sich in das Lenkventilgehäuse (10) erstreckt und radial auf ein an dem Schaft (2) befestigtes Inpulsrad (6) der Lenkgeschwindigkeitsmeßeinrichtung gerichtet ist.
  2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkwelle (1) unter einem Winkel (α) < 90° zu einer Spurstange verläuft, wobei die Oberseite (14) des Lenkventilgehäuses (10) im wesentlichen horizontal verläuft und der Sensor (4) in einem oberen Winkelabschnitt (15) des Lenkventilgehäuses (10) angeordnet ist.
  3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Schaft (2), den unteren Abschnitt (11), eine Zahnstange (12), das Lenkventilgehäuse (10) und das Impulsrad (6) aufweisendes Lenkgetriebe als vormontierbare Einheit ausgebildet ist.
  4. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (4) zum Messen magnetischer Felder geeignet ist.
  5. Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (4) ein Hallsensor ist.
  6. Lenkvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schaft (2) Signalmittel (7) zur Beeinflussung magnetischer Felder ausgebildet sind.
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