DE2222334A1

DE2222334A1 - Hilfskraftlenkeinrichtung fuer speicherbetrieb

Info

Publication number: DE2222334A1
Application number: DE19722222334
Authority: DE
Inventors: Erich Jablonsky
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1972-05-06
Filing date: 1972-05-06
Publication date: 1973-11-22
Also published as: GB1418575A; SE380490B; FR2184290A5; ES414215A1; JPS49116745A

Description

FRiEDRicHSHAPEiT 222233A

Aktiengesellschaft Friedrichshafen

Hilfskraftlenkeinrichtung für Speicherbetrieb

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkeinrichtung für Speicherbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Das in der Patentanmeldung P 21 31 276.5 beschriebene Ausführungsbeispiel beinhaltet bereits eine Steuereinrichtung mit einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Reaktionskraft und zum Begrenzen der Reaktionskraft beim Parkieren, wodurch auch bei Hilfskraftlenkeinrichtungen für Speicherbetrieb gleiche Lenkeigenschaften wre bei normalen Durchflußsystemen erzielt werden. Die hierbei zum Begrenzen der Reaktionskraft vorgesehenen Federn im Begrenzungsventil sind in ihrer Bauform begrenzt und beeinflussen die Größe des.Steuerventils, so

eine
daß/darüberliegende Lenkkraftauslegung das Steuerventil in seinen Abmessungen zu groß werden läßt und damit Einbauschwierigkeiten bringt. Zur Vermeidung dieses !Nachteils und um die Begrenzungseinrichtung noch universeller anwenden zu können, wird eine neue Ausführungsform vorgeschlagen, bei der die bisher von Federn aufgebrachte Kraft zum Begrenzen der Reaktionskraft hydraulisch erzeugt wird.

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Die Erfindung besteht darin, daß die in einer Gewindespindel angeordnete, über zwei Zapfen einer Lenkspindel betätigbare Steuereinrichtung ein Steuerventil und ein hydraulisches Eegrenzungsventil aufweist, wobei das Begrenzungsventil aus zwei Begrenzungskolben besteht, die jeweils eine vom Speicherdruck beaufschlagbare Teilflache besitzen, die entgegengesetzt der vom Arbeitsdruck beaufschlagbaren Kolbenflächen angeordnet sind.

Weitere Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß bei einem bestimmten Arbeitsdruck das Produkt aus dem Speicherdruck mal der Teilfläche gleich ist dem Produkt aus dem Arbeitsdruck mal der wirksamen Querschnittsfläche des Begrenzungskolbens und daß der bestimmte Arbeitsdruck ca. 30 bis 50 % des Speicherdrucks beträgt. Dieser bestimmte Arbeitsdruck entspricht dem Kraftbedarf wie er bei der Fahrt benötigt wird. Der Kraftbedarf beim Parkieren ist bekanntlich viel höher.

Ferner gehört es zur Erfindung, daß die auf den Begrenzungskolben wirkenden hydraulischen Kräfte außer von dem Verhältnis des Speicherdrucks zum Arbeitsdruck auch von dem Verhältnis der Teilfläche zur wirksamen Kolbenfläche abhängig ist, daß jeder Reaktionskolben mittels einer Bolzenschraube spielfrei an dem Zapfen einstellbar ist und daß für jeden Begrenzungskolben ein Anschlag für die mittlere Endlage vorhanden ist.

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Schließlich sind noch folgende Merkmale vorhanden: daß jeder Reaktionskolben von dem zugehörigen Begrenzungsicolben durch eine Feder abgestützt ist, wobei die Zapfen der Lenkspindel in Neutrallage gehalten sind.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß durch die hydraulische Erzeugung der bisher von Federn mechanisch hervorgebrachten Gegenkraft für die Begrenzung der Reaktionskraft beim Parkieren der Anwendungsbereich von Hilfskraftlenkungen mit Speicherbetrieb wesentlich erweitert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ins

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Servolenkgetriebe mit einer Steuereinrichtung für Speicherbetrieb, in

Fig. 2 einen vergrößerten, um 90° gedrehten Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 mit einer schematischen Darstellung des Druckmittelkreislaufes.

In einem als Servozylinder ausgebildeten Lenkgetriebegehäuse 1 dient ein Hydraulikkolben 2 als Lenkmutter, die

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einerseits mit einer Segmentxfelle 3 andererseits über eine Kugelreihe 4 mit einer Gewindespindel 5 im Eingriff steht, die über eine Lenkspindel 6 betätigt wird. Am antriebsseitigen Ende der Gewindespindel 5 ist eine Steuereinrichtung 7 für das Druckmittel vorgesehen, die aus einem Steuerventil 8 und aus einem Begrenzungsventil 9 besteht. Zwei Zapfen 10 und 115 die am unteren Ende der Lenkspindel 6 angeordnet sind, verstellen bei Beginn einer Lenkbewegung das Steuerventil 8 und das Begrenzungsventil 9 gegenläufig zueinander, bevor sie über Anschläge 12 und 13 die Gewindespindel 5 mitdrehen. Die Gewindespindel 5 ist in radialen Gleitlagern 14 und 15 und in axialen Nadellagern 16 und 17 gelagert. Die Lenkspindel 6 ist in zwei radialen Nadellagern 18 und 19 gelagert und zur Gewindespindel 5 hin axial auf einem Zentrierlager abgestützt.

Der Hydraulikkolben 2 unterteilt das Lenkgetriebegehäuse 1 in zwei Druckräume 21 und 22. Die Zuführung des Druckmittels zur Steuereinrichtung 7 erfolgt über einen Anschluß 23 im Lenkgetriebegehäuse 1, ein koaxial durch den Hydraulikolben 2 bis in die Gewindespindel 5 durchgeführtes Rohr 24» über eine axiale Bohrung 25 > eine radiale Bohrung 26 und weitere Bohrungen 27 in der Gewindespindel 5. Zwei Kanäle 28 und 29 verbinden das Steuerventil 8 und das Begrenzungsventil 9 miteinander. Der Kanal 28 ist über eine Leitung 30 an den

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Druckraum 21, der Kanal 29 über eine Leitung 31 an den Druckraum 22 angeschlossen. Sin Ringkanal 32 mit einem Auslaß 33 dient dem Rücklauf des Druckmittels vom Steuerventil 8 zu einem Behälter 34.

In Fig. 2 ist der Druckmittelkreislaiif schematisch dargestellt. Vom Behälter 34 fördert eine Servopumpe 35 das Druckmittel über ein Speiclierladeventil 36 _s eine Leitung 37 und einen Speicher 38 neben anderen, nicht dargestellten Verbrauchern zum Anschluß 23 im Lenkgetriebegehäuse 1, wo das Druckmittel in bekannter Weise über das Rohr 24 und die Bohrung 25 in der Gewindespindel 5 sum Steuerventil 8 und zurück über den Auslaß 33 und eine Rücklaufleitung 39 in den

fließt

Behälter 34/. Die in einem erweiterten Kopfteil der Gewindespindel 5 angeordnete Steuereinrichtung 7 umfaßt das Steuerventil 8 und das BegrensungSYentil 9₉ die hydraulisch über die Kanäle 28 und 29 miteinander verbunden sind. Das Steuerventil 8 weist links tm-i rechts vom Zapfen angeordnete Ventilkolben 40 und 41 auf, die in Neutralstellang des Steuerventils 8 den Druckmitteldurchlaof vom Speicher 38 her sperren, dagegen die Verbindung der Druckräume 21 und 22 mit d,er Rücklaufleitung 39 offen halten.

Die beiden, koaxial zueinander angeordneten Teile des Begrenzungsventils 9, die von dem Zapfen 11 betätigt werden,

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bestehen aus einem Reaktionskolben 42 mit einem Begrenzungskolben 43 für den einen Druckraum 22 und aus einem Reaktionskolben 44 mit einem Begrenzungskolben 45 für den anderen Druckraum 21. Die beiden Reaktionskolben 42 und 44 sind nur nach außen verschiebbar, da Anschläge 46 und 47 in Verbindung mit den Begrenzungskolben 43 und 45 ein Überschreiten der Mittellage verhindern. Zwischen dem Reaktionskolben 42 und dem Begrenzungskolben 43 liegt ein Raum 48, der über den Kanal 29 mit dem Druckraum 22 verbunden ist. Zwischen dem Reaktionskolben 44 und dem Begrenzungskolben 45 liegt eiü Raum 49, der über den Kanal 28 mit ö.em Druckraum 21 verbunden ist. Der Begrenzungskolben 43 weist eiae Teilfläche 50 auf, die über einen Kanal 51 mit dem Speicherdruck beaufschlagt ist. Der im Begrenaungskolben 43 gleitbar angeordnete Reaktionskolben 42 wird von einer Scheibe 52, zwischen einem Kopf 53 einer Bolzenschraube 54 und einer Feder 55 gegen den Begrenzungskolben 43 abgestützt. Ebenso weist der Begrenzungskolben 45 eine Teilfläche 56 auf, die über einen Kanal 57 mit dem Speicherdruck beaufschlagt ist. Der im Begrenzungskolben 45 gleitbar angeordnete Reaktionskolben 44 wird von einer Scheibe 58 zwischen dem Kopf 59 einer Bolzenschraube 60 und einer Feder 61 gegen den Begrenzungskolben 45 abgestützt.

Die Größe der vom Speicherdruck beaufschlagten Teilflächen 50 und 56 ist so ausgelegt, daß der Begrenzungskolben 43 bzw. 45 ca. 30 bis 50 $> der maximalen Reaktionskraft am

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Reaktionskorben 42 bzw. 44 als Gegenkraft erzeugt. Sinn dieser Einrichtung ist es, die Reaktionskraft, insbesondere beim Parkieren nicht über das beim normalen Pahren erforderliche Maß ansteigen zu lassen. Die Bolzenschraube 54 bzw. 60 ist mit Gewinde und Kontermutter im Begrenzungskolben 43 bzw. eingesetzt. Dadurch läßt sich der Reaktionskolben 42 bzw. spielfrei am Zapfen 11 einstellen. Durch Verändern der Größe der Teilflache 50 bzw. 56 im Verhältnis zur Querschnittsfläche des Reaktionskolbens 42 bzw. 44 kann die Begrenzung der Reaktionskraft verändert und damit den verschiedenen Fahrzeugarten angepaßt werden.

TJm bei Ausfall der Servopumpe 35 die Lenkbarkeit des Fahrzeuges sicherzustellen, ist zwischen der Leitung 30 bzw. 31 und der Rücklaufleitung 39 je ein Nachsaugventil 62 bzw. 63 angeordnet.

Nachstehend ist die Punktion des Begrenzungsventils 9 beschrieben: Wird beispielsweise so gelenkt, daß die Zapfen 10 und 11 im Uhrzeigersinn, wie die Pfeile angeben, verstellt werden, dann verschieben sich die Yentilkolben 40 und 41 des Steuerventils 8 nach rechts und der Reaktionskolben 44 des Begrenzungsventils 9 nach links, während die Begrenzungskolben 43 und 45 an den Anschlägen 46 und 47 infolge des auf die Teilflachen 50 und 56 wirkenden Speicherdrucks liegen'bleiben.

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Durch die Verstellung des Steuerventils 8 gelangt das Druckmittel vom Speicher 38 über die Leitung 37 und das Steuerventil 8 in den Druckraum 22, wobei der Hydraulikkolben 2 entsprechend verstellt wird, der dann das entlastete Druckmittel aus dem Druckraum 21 über das Steuerventil 8 und die Rücklaufleitung 39 in den Behälter 34 verdrängt. Hierbei wird der Reaktionskolben 42 vom Zapfen 11 nach links in den Begrenzungskolben 43 etwas hineingeschoben. Dabei muß der im Raum 48 wirksame Druck aus dem Druckraum 22 als Reaktionskraft überwunden werden, wodurch ein bei Servolenkeinrichtungen erwünschtes Pahrgeftihl erzeugt wird. Da der Speicherdruck wesentlich größer ist als der im Raum 48 herrschende Arbeitsdruck steigt die am Reaktionskolben 42 wirkende Reaktionskraft bei entsprechendem Kraftbedarf sols.nge an, bis die entgegengesetzt auf den Begrenzungskolben 43 wirkenden Kräfte P1 und P2 gleich groß sind. P1 ist das Produkt aus dem Speicherdruck mal der Teilfläche 50; P2 ist das Produkt aus dem Arbeitsdruck mal der Querschnittsfläche des Begrenzungskolbens 43. Wenn der Arbeitsdruck gegenüber dem Speicherdruck weiter ansteigt, dann wird auch der Begrenzungskolben 43 nach links verschoben und die Scheibe 52 im Reaktionskolben 42, die zuvor unter Zusammendrücken der Feder 55 vom Kopf 53 der Bolzenschraube 54 abgehoben worden war, kommt wieder in Anlage an den Kopf 53. In dem Maße wie der Arbeitsdruck weiter ansteigt, übt der Begrenzungskolben 4 3 über die Bolzenschraube

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eine nach außen gerichtete Kraft auf den Reaktionskolben 42 aus, was einer Begrenzung der am Zapfen 11 spürbaren Reaktionskraft gleichkommt, die somit einen oberen Grenzwert nicht überschreitet. Dadurch wird das Parkieren erleichtert. Beim Lenken in die andere Richtung gilt sinngemäß das gleiche für den Begrenzungskolben 45.

5.5.1972

Mü/Bl Akte 5078

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Claims

Patentansprüche :

1./LLlfskraftlenkeinrichtung für Speicherbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Gewindespindel (5) angeordnete, über zwei Zapfen (10 und 11) einer Lenkspindel (6) betätigbare Steuereinrichtung (7) ein Steuerventil (8) und ein hydraulisches Begrenzungsventil (9) aufweist, wobei das Begrenzungsventil (9) aus zwei Begrenzungskolben (43 und 45) besteht, die jeweils eine vom Speicherdruck beaufschlagbare Teilfläche (50 bzw. 56) besitzen, die entgegengesetzt der vom Arbeitsdruck beaufschlagbaren Kolbenflächen in dem einen

Raum (48) bzw. in dem anderen Raum (49) angeordnet sind.

2. Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits an dem einen Zapfen (11) anliegende und koaxial zu den Begrenzungskolben (45 und 45) angeordnete Reaktionskolben (42 und 44) auf ihrer dem Zapfen (11) abgewandten und den Begrenzungskolben (43 und 45) zugewandten Stirnfläche vom Arbeitsdruck des zugehörigen Druckraums (22 bzw. 21) beaufschlagt sind.

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3. Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem bestimmten Arbeitsdruck das Produkt aus dem Speicherdruck und der Teilflache (50 bzw. 56) gleich groß ist wie das Produkt aus dem bestimmten Arbeitsdruck und der wirksamen Kolbenfläche des Begrenzungskolbens (43 bzw. 45).

4. Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Arbeitsdruck ca. 30 bis 50 i° des Speicherdrucks beträgt und dem Arbeitsdruck des normalen Fahrbereichs entspricht.

5. Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Begrenzungskolben (43 bzw. 45) wirkenden hydraulischen Kräfte außer von dem Verhältnis des Speicherdrucks zum Arbeitsdruck auch vom Verhältnis der Teilfläche (50 bzw. 56) zur wirksamen Kolbenfläche des Begrenzungskolbens (42 bzw. 44) abhängig ist,

6. Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reaktionskolben (42 bzw. 44) mittels einer am Begrenzungskolben (43 bzw. 45) befestigten Bolzenschraube (54 bzw. 60) spielfrei am Zapfen (11)

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einstellbar ist, und daß für jeden Begrenzungskolben (43 bzw. 45) ein Anschlag (46 bzw. 47) für die mittlere Endlage vorhanden ist.

7. Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reaktionskolben (42 bzw. 44)
von dem zugehörigen Begrenzungskolben (43 bzw. 45) durch eine Feder (55 bzw. 61) abgestützt ist, wobei die Zapfen (10 und 11) der Lenkspindel (6) in Neutrallage gehalten
sind.

5.5.1972

Mü/Bl Akte 5076

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