DE2123933C3 - Hydrostatische Hilfskraft-Lenkeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentan-Spruches 1.

Bei solchen hydrostatischen Lenkeinrichtungen ist eine Vorrichtung zur Synchronisierung von Lenkhandrad und lenkbaren Fahrzeugrädern erforderlich. Diese wird durch einen Meßmotor in Form einer zur Dosierung des Druckmittels dienenden Steuerpumpe gebildet Einrichtungen mit Steuerpumpen sind nur Für langsame Fahrzeuge verwendbar, da die zwangsläufig gegebenen Spaltverluste innerhalb der Steuerpumpe, des Steuerventils und des Lenkmotors die relative Stellung zwischen Lenkhandrad und Fahrzeugrädern ständig ändern, so daß mangels genauer Zuordnung einer bestimmten Stellung des Lenkhandrades zu einem bestimmten Einschlag der Fahrzeugräder diese Lenkungsart Für schnelle Fahrzeuge aus Sicherheitsgründen ausscheidet

Es sind hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtungen (DEOS 19 47 205) bekannt, bei denen ein mit dem Sekundär eil eines Steuerventils und ein mit dem Lenkgestänge verbundener elektrischer Stellwertgeber &o eine Meßbrücke bilden, deren Signalspannung einem Verstärker zugeführt wird. Durch den Verstärker wird ein Elektromotor angesteuert, der über eine Welle und ein Übersetzungsgetriebe den ersten Stellwertgeber dem zweiten Stellwertgeber nachführt. μ

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine hydrostati-,ie Hilfskraftlenkeinrichtung zu schaffen, die eine exakte Übereinstimmung zwischen dem Drehwinkel des Lenkhandrades und dem Einschlag der gelenkten Räder herstellt und die sowohl bei Ausfall der Servopumpe als auch bei Ausfall der elektrischen Synchronisiereinrichtung eine für die Berherrschung eines schnellen Fahrzeuges ausreichende Lenksicherheit gewährleistet

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei Einrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung in Aufbau und Wirkungsweise näher erläutert

Über ein Lenkhandrad 1 wird ein Steuerventil 2 mit drei Schaltstellungen /, η und r betätigt, wodurch Druckmittel von einer Servopumpe 3 bzw. einem Behälter 4 über eine Leitung 5 zum Steuerventil 2 und je nach Lenkvorrichtung über wehere Leitungen 6 und 7 zu den Druckräumen eines Lenkmotors 8 gelangt In der Leitung 5 sind zwischen der Servopumpe 3 und dem Steuerventil 2 ein Druckregelventil 9, das den Förderstrom der Servopumpe 3 auf einem Mindestdruck hält, ein Druckbegrenzungsventil 10 und ein Nachsaugventil 11 angeordnet. Zwischen der Servopumpe 3 und dem Druckregelventil 9 ist ein Druckschalter 12 mit einem Signalgeber 13 angeschlossen, der in »Ein«-Schaltstellung einen ersten Stromkreis schließt und einen zweiten Stromkreis 15 öffnet und in »Aus«-Schaltstellung den zweiten Stromkreis 15 schließt und den ersten Stromkreis 14 öffnet. Das

Steuerventil 2, das Druckbegrenzungsventil 10 und das Nachsaugventil U sind an eine Leitung 16 angeschlossen, die zum Behälter 4 führt

Der Lenkmotor 8 überträgt die Lenkraft über ein Lenkgestänge 17 auf zwei lenkbare Fahrzeugräder 18. s Während das Lenkhandrad 1 drehfest mit dem ersten Ventilglied des Steuerventils 2 verbunden ist, überträgt das verdrehweich zum ersten angeordnete Sekundärglied des Steuerventils die Drehbewegung über eine Zwischenwelle 19 auf einen Meßmotor 20, der über zwei ι ο Leitungen 21 und 22 an das Steuerventil 2 angeschlossen ist Mit dem Meßmotor 20 ist über eine Nachführwelle 23 das eine Ventilglied eines KurzschluBventils 24 drehfest gekuppelt, während das andere, verdrehweich zum einen angeordnete Ventilglied des Kurzschlußventils 24 drehfest mit einer Abtriebswelle 25 eines umsteuerbaren Elektromotors 26 verbunden ist Das Kurzschlußventil 24 ist Ober die Leitungen 21 und 22 hydraulisch an den Meßmotor 20 angeschlossen. Ferner ist ein erster, elektrischer Stellwertgeber 27 auf der Zwischenwelle 19, ein zweiter, elektrischer Stellwertgeber 28 auf dem Lenkgestänge 17 angeordnet, die zusammen eine Meßbrücke bilden, deren Signalspannung über einen Verstärker 29 dem Elektromotor 26 zugeführt wird. Die beiden Stellwertgeber 27 und 28 sowie der Verstärker 29 sind an den ersten Stromkreis 14 angeschlossen. Die Ventilglieder des KurzschluBventils 24 sind über eine Rückstellfeder 30 miteinander gekuppelt, deren Kraft ein größeres Drehmoment zum Verstellen der Nachführwelle 23 gegenüber der Abtriebswelle 25 erforderlich macht als das Leerlaufmoment des Elektromotors 26 darstellt Das Steuerventil 2, der erste Stellwertgeber 27, der Meßmotor 20, das Kurzschlußventil 24 und der Elektromotor 26 einschließlich eines Obersetzungsgetriebes 32 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 31 angeordnet

Beim Lenken, wenn beispielsweise das Lenkhandrad 1 im Uhrzeigersinn gedreht wird, schaltet das Steuerventil 2 auf Schaltstellung r. Gleichzeitig treibt die Zwischenwelle 19 den Meßmotor 20 an, wodurch das von der Servopumpe 3 geförderte Druckmittel über die Leitung 5, das Steuerventil 2, die Leitung 21, den Meßmotor 20, die leitung 22, das Steuerventil 2 und die Leitung 7 unter einem dem Lenkwiderstand entsprechenden Druckaufbau dem einen Druckraum des Lenkmotors 8 zugeführt und aus dem anderen, nicht belasteten Druckraum verdrängt wird, von wo das Druckmittel über die Leitung 6, das Steuerventil 2 und die Leitung 16 zum Behälter 4 zurückfließt. Die vom Lenkhandrad 1 über die drehweiche Kupplung des Steuerventils 2 angetriebene Zwischenwelle 19 verstellt den ersten Stellwsrtgeber 27 in dem Maße seiner eigenen Winkelstellung. Gleichzeitig wird durch die vom Lenkmotor 8 bewirkte Auslenkung der lenkbaren Fahrzeugräder 18 bzw. des Lenkgestänges 17 der zwiete Sollwertgeber 28 verstellt Wenn hierbei zwischen dem Lenkhandrad 1 und den Fahrzeugrädern 18 eine über das Steuerspiel hinausgehende Differenz ihrer jeweils gen Winkelstellungen besteht dann wird durch die aus den beiden Stellwertgebern 27 und 28 gebildete Meßbrücke dem Verstärker 29 eine Signalspannung zugeführt, die den Elektromotor 26 in der erforderlichen Drehrichtung einschaltet und damit über das Getriebe 32 die Abtriebswelle 25 in der gleichen Drehrichtung der Zwischenwelle 19 so lange nachführt, bis die Stellung der beiden Stellwertgeber 27 und 28 übereinstimmt. Da die Abtriebs'velle 25 über das Kurzschlußventil 24 drehweich mi; der Nachführwelle 23 gekuppelt ist, bleibt der Meßmotor 20 während des Nachführvorganges kurzgeschlossen, so daß die Synchronisierung zwischen Lenkhandrad 1 und Fahrzeugrädern 18 unabhängig von eventuellen Spaltverlusten am Steuerventil 2, am Meßmotor 20 und am Lenkmotor 8 allein durch die Stellwertgeber 27 und 28 bewirkt wird. Für das Lenken in die andere Fahrrichtung gilt das Entsprechende.

Bei einem von der Fahrbahn her auf die Fahrzeugräder einwirkenden Stoß, verursacht dieser in dem der Stoßrichtung ausgesetzten Druckraum des Lenkmotors 8 einen plötzlichen Druckaufbau, der als Druckstoß beispielsweise Ober die Leitung 7, das Steuerventil 2 und die Leitung 22 zum Meßmotor 20 geleitet wird und diesen antreibt, wodurch die Zwischenweile 19 mit dem ersten Stellwertgeber 27 gedreht wird, so daß bei festgehaltenem Lenkhandrad 1 das Steuerventil 2 in die Schaltstellung r ausgelenkt wird. D^iurch wird einmal der Förderdruck der Servopumpe 3 hochgeregelt zum anderen wird dieser Steuerdruck wie in der vorbeschriebenen Weise Ober die Leitung 21, den Meßmotor 20, die Leitung 22, das Steuerventil 2 und die Leitung 7 dem Lenkmotor 8 zugeleitet und wirkt auf diese Art und Weise dem von der Fahrbahn her eingeleiteten Stoß entgegen. Erfolgt bei diesem hydraulischen Regelvorgang eine relative Stellungsänderung der beiden Stellwertgeber 27 und 28 zueinander, dann wird über den Elektromotor 26 und die Zwischenwelle 19 der erste Steliwertgeber 27 dem zweiten Stellwertgeber 28 so lange nachgeführt, bis die Obereinstimmung der relativen Stellungen der Stellwertgeber 27 und 28 den elektrischen Regelvorgang beendet

Für schnelle Straßenfahrzeuge, bei denen die erfindungsgemäßen Lenkeinrichtungen vorzugsweise zur Verwendung kommen, wird ein selbsttätiger Rücklauf der ausgelenkten Fahrzeugräder in die Geradeausfahrtstellung verlangt Dies bedeutet daß die ausgelenkten Fahrzeugräder 18 einen Flüssigkeitsdruck in dem entsprechenden Druckraum des Lenkmotors 8 erzeugen, der beispielsweise über die Leitung 7, das Steuerventil 2 und die Leitung 21 zum Meßmotor 20 übertragen wird und diesen in Drehung versetzt Solange bei diesem selbsttätigen Lenkungsrücklauf die ROckstellbewegung der Fahrzeugräder 18 und die Drehung der Zwischenwelle 19 synchron erfolgt, liefert die aus den Stellwertgebern 27 und 28 bestehende Meßbrücke keine Signalspannung an den Verstärker 29, so daß der Elektromotor 26 vom Meßmotor 20 im Leerlauf durchgedreht wird, ohne daß die beiden unter der Kraft der Rückstellfeder 30 stehenden Ventilglieder des Kurzschlußventils 24 gegeneinander verstellt werden. Bei einer relativen Stellungsänderung der Fahrzeugräder 18 zu der Zwischenwelle 19 liefern dagegen die Stellwertgeber 27 und 28 eine Signalspannung an den Verstärker 29, der die Nachführung des mit der Zwischenweile 19 gekuppelten ersten Stellwertgebers 27 durch den Elektromotor 26 zu den mit den Fahrzeugridern 1§ gekuppelten zweiten Stellwertgeber 28 so lange aufrechthält bis deren relative Stellungen zueinander wieder übereinstimmen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für eine vorzugsweise Ausf'ihrungsform der Lenkeinrichtung ein proportional-integral wirkender Regler mit Vorhalt als Verstärker 29 vorgesehen und ein Getriebe 32 zwischen den Elektromotor 26 und den Meßmotor 20 geschaltet, das einer vollen Umdrehung der Welle des Elektromotors 26 eine Teilumdrehung der Welle des Meßmotors 20 zuordnet.

Bei Ausfall des Förderstromes der als Kraftquelle dienenden Servopumpe 3 wirkt der Meßmotor 20 in bekannter Weise als eine über das Lenkhandrad 1 antreibbare Kraftquelle. Wird beispielsweise so gelenkt, daß das Lenkhandrad 1 im Uhrzeigersinn gedreht wird, dann tritt das Steuerventil 2 in die Schaltstellung r, und der Meßmotor 20 wirkt, von der Zwischenwelle 19 angetrieben, als Druckerzeuger für die Lenkung, wobei das Druckmittel über das Nachsaugventil 11, die Leitung S. das Steuerventil 2 und die Leitung 21 angesaugt und nach Druckerhöhung über die Leitung 22, das Steuerventil 2 und die Leitung 7 dem Lenkmotor β zugeführt wird. Durch die hierbei auftretenden inneren Spaltverluste im Meßmotor 20, im Steuerventil 2 sowie im Lenkmotor 8 erfolgt eine relative Stellungsänderung der Zwischenwelle 19 gegenüber dem Lenkmotor 8, wobei die Zwischenwelle 19 gegenüber dem Lenkmotor 8 eine Voreilung erhält. Aus diesem Grunde muß bei Ausfall des Förderstromes der Servopumpe 3 die elektrische Synchronisiereinrichtung abgeschaltet werden, damit nicht durch den über die fvieöbrücke der Stellwertgeber 27 und 28 eingeschalteten Elektromotor 26 das Kurzschlußventil 24 betätigt wird und der Meßmotor 20 als Druckerzeuger dadurch ausfällt. Die Abschaltung der elektrischen Synchronisiereinrichtung erfolgt durch den Druckschalter 12. sobald bei Ausfall der Servopumpe 3 der sonst vom Druckregelventil 9 aufrechterhaltene Mindestdruck in dem entsprechenden Teil der Leitung 5 verlorengeht. Auf diese Weise wird bei Druckabfall der erste Stromkreis 14 abgeschaltet und der zweite Stromkreis 15 mit dem Signalgeber 13 eingeschaltet, se daß der Fahrer auf den Ausfall der Servopumpe 3 besonders aufmerksam gemacht wird.

Bei Ausfall der elektrischen Synchronisiereinrichtung entspricht die Wirkungsweise den bekannten hydrostatischen Lenkanlagen, indem der als Dosiereinrichtung

ίο arbeitende Meßmotor 20 dem Lenkmotor 8 eine der Verdrehung des Lenkhandrades 1 entsprechende Druckmittelmenge zuführt.

Sowohl bei Ausfall der Servopumpe 3 als auch bei Ausfall der elektrischen Synchronisiereinrichtung wird

ii der Elektromotor 26 durch den vom Lenkhandrad I angetriebenen Meßmotor 20 über die Nachführwelle 23 und die Abtricbswelle 25 in Drehung versetzt, ohne daß hierbei die Ventilglieder des Kurzschlußventils 24 verstellt werden, weil wegen der Kraft der Rückstellfeder 30 ein größeres Drehmoment zum Verstellen der Veniiigiieuer erforderlich ist ais zum Überwinden des Leerlaufmomentes des Elektromotors 26.

Durch die vorstehend beschriebene Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung ist in jedem

r> Falle die aus Sicherheitsgründen geforderte Notlenkbarkeit gewährleistet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Hydrostatische HiIfskraf!lenkeinrichtung für Fahrzeuge, mit einer durch den Fahrzeugmotor angetriebenen Servopumpe, einer die Fahrzeugräder Ober ein Lenkgestänge verschwenkenden Lenkmotoranordnung und mit einem durch das Lenkhandrad mechanisch betätigbaren Steuerventil, das von der Servopumpe geliefertes Druckmittel über einen mit dem Sekundärglied des Steuerventils durch eine Zwischenwelle verbundenen hydraulischen Meßmotor der Lenkmotoranordnung zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Zwischenwelle (19) ein erster elektrischer Stellwertgeber (27) drehfest angeordnet ist, der mit einem zweiten, die Lenkbewegungen des Lenkgestänges (17) aufnekroenden elektrischen Stellwertgeber (28) eine Meßbrücke bildet, deren Signalspannung über einen Verstärker (29) einem umsteuerbaren Elektromotor (26) zugeführt wird, der seinerseits über eine Abtriebswelle (25) das eine Ventilglied eines dem Meßmotor (20) parallelgeschalteten Kurzschlußventils (24) in die Durchflußstelluag verschiebt, dessen zweites Ventilglied durch eine drehweiche Nachführwelle (23) mit dem Sekundärglied des Meßmotors (20) verbunden ist '

2. Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilglieder des Kurzschlußvintils (24) gegen die » Kraft einer Rückstellfeder (30) verstellbar sind, wobei das zum Verstellen erf-rderliche Drehmoment zwischen der Abtriebswelle (25) und der Nachführwelle (23) größer ist als das Leerlaufmo-

15 ment des Elektromotors (26),

3. Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß ein Druckregeiventil (9) durch seinen öffnungsdruck einen Mindestförderdruck der Servopumpe (3) bestimmt, durch den ein Druckschalter (12) für einen die Meßbrücke (27, 28) und den Verstärker (29) speisenden ersten Stromkreis (14) in »Ein«-Schaltstellung hält

4. Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschalter (12) in »Aus«-Schaltstellung einen zweiten Stromkreis (15) mit einem Signalgeber (13) schließt und den ersten Stromkreis (14) öffnet

5. Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb zwischen dem Elektromotor (26) und der Steuerpumpe (20) ein Getriebe (23) einschließt, wobei einer vollen Umdrehung der Welle des Elektromotors (26) eine Teilumdrehung des Sekundärtefedes Meßmotors (2ö) entspricht

6. Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (29) ein proportional-integral wirkender Regler mit Vorhalt ist

7. Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (2), der erste Stellwertgeber (27), der Meßmotor (20), das Kurzschlußventil (23) und der Elektromotor (26) in einem gemeinsamen Gehäuse (31) angeordnet sind.