DE2228608A1 - Hydraulische servolenkeinrichtung - Google Patents

Description

• Gegenstand: Hydraelische Servelenkelnrichtung Die Brfindung bezieht sich auf eine beyvolenkeinrichtung für Fahrzeuge mit einer Druckguelle, einem vorratsbehälter, einer minlestens zwelteilgen kraftübertragungsvorrichtung zwischen einem Denkrad und den gelenkten Rädern, einen auf geringe Relativbewegungen zwischen zwei Teilen der kraftübertragungsvorrichtung reagierenden Steuerventil zz.l Stcuern eines an jenem dem Lenkrad abgewandten Teil der Kraftübertragungsrichtung angreifenden Scrvonotors im Sinne einer Verstärkung der Lenkbewegung sowie Reaktionsgliedern, welche von den Drücken in den Arbeitsräumen des Servomotors oder zu diesen Drücken in einer bestimmten Beziehung stehenden Drücken beaufschlagt werden und dadurch dem Fahrzeugienker ein Fahrgetühl geben.
• 4an unterscheidet bei derartigen Servolenkeinrichtungen zwei grundsätzliche Arten von Steuerventilen nach der Anzahl ihrer wirksamen Steuerkanten. Steuerventile mit zwei Steuerkanten verbinden einen Arbeitsraum eines Servomotores entweder mit der Druckquelle oder dent Vorratsbehälter, während der andere Arbeistsraum dauernd entweder direkt oder unter Hinschaltung eines Druckwandlers mit der Druckquelle verbunden ist.
• Im Gegensatz aazu werden bei einen Steuerventil mit vier wirksamen Bteuerkanten beide Arbeitsräume des Servomotors gesteuert, Lin Arbeitsraum ist mit der Druckquelle verbundes, wenn der andere Arbeitsraum mit dem vorratsbehälter in Verbindung steht und umgekehrt. Bei dieser Methlda der Vier-Kanten-Steuerung besitzen die Arbeitsräume des Servomotors etwa gleich große wirkaame Flächen. Bei der vorher beschriebenen Zwei-kanten-Steuerung findet man üblicherweise verschieden große wirksame Flächen.
• Mit Hilfe von Druckwandlern ist aber auch die Anwendung gleich großer Flächen möglich Deutsche Patentanmeldung P 21 62 885.sl Bei beiden Arten wird das maß er Verstärkung durch die Große der wirksamen Flächen der Reaktionsglieder in Verbindung mit den zugehörigen ileLelarmen bestimmt. Je kleiner die Flächen im Verhältnis zu den Fladchen des Servomotors sine, um so größer ist die Verstärkung. Lin Nachteil dieser Servolenkeinrichtungen besteht nun darin, daß die Verstärkung, d.h. die Servowirkung schon bei sehr kleinen Kräften einsetzt, also an einem Punkt, an dem eine Servowirkung nicht notwendig ist und zuweilen sogar unerwünscht sein kann. Fin solcher Fall kommt beispielsweise bei schnellen Autobahnfahrten vor. Die benötigten Rräfte sind sehr gering. Wenn diese geringen Kräfte nunmehr noch durch die Servowirkung verringert werden, wird leicht das sogenannte Fahrgefühl bseinträchtigt. Annliche Auswirkungen könnten sich bei Glatteis ergeben.
• i:s ist daher Aufgahe der Erfindung, Lei Servolenkeinrichtungen der eingangs erwähnten Art diese Nachteile zu vermeiden und eine Ansprechschwelle zu finden, durch welche die servowirkung erst oberhalb einer bestimmten Kraft am Lenkrad einsetzt. Die Lenkung soll also zunächst direkt betätigt werden. Es soll weiterhin die Möglichkeit eines nachträglichen Einbaus in bestehende Servolenkeinrichtungen gegeben sein. Nach einer weiteren Aufgabe der Erfindung soll es möglich sein, die Ansprechschwelle entweder von Hand oder in Alhängigkeit bestimter Betriebsparameterin ihrer Höhe zu verändern. Alle anderen Ligenschaften einer Servolenkeinrichtung wie sellsttätige Rückstellung der käfer in Geradeausstellung sowie die Möglichkeit, bei Ausfall der Hydraulik manuell zu lenken, sollen erhalten Lleiben.
• Die Lösung dieser Aufqaben erfolgt erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale: a) In die Verbindung oder eine der Verbindungen zwischen Steuerventil und Arbeitsraum sind zwischen Arbeitsraum und Anschluß des zugehörigen Reaktionsgliedes entweder zwei entgegengesetzt wirkende Widerstandsglieder oder ein doppelt wirkendes Widerstandsglied eingebaut.
• b) Das widerstandsglied oder die widerstandsglieder werden durch eine sich mindestens stellenweise in zwei mit entgegengesetzt öffnenden Rückschlagventilen versehene Leitungszweige aufteilende Umgehung überbrückt, in welche Leitungszweige ein Umschaltventil eingebaut ist, welches in Verbindung mit seinen wirksamen Fldchen von den Drücken der Arbeitsräume derart gesteuert wird, daß ausgehend von einem Gleichcjeili chtsdruck in jenem mit den Widerstandsgliedern verbundenen Arbeitsraum beim Anwachsen dieses Druckes eine Verbindung Arbeitsraum - Steuerventil ernöglicnt wird, während bei Druckabfall eine Verbindung Steuerventil - Arbeitsraum erfolgen kann.
• Die vorteiliafte Wirkung dieser Anordnung besteht darin, daß am Reaktionskolben des yesteuerten Arbeitsraumes bei einem Lenkvorgang eintweder ein um einen bestimmien Betrag höberer oder aber uw einen bestimniten Betrag niedrigerer Druck entstent als im Arbeltsraun. Die öe des Betrages hängt von der Einstellung des oder der Widerstandaglieder ab und ergibt das Naß fFr die Kraft, welche am Lenkrad bis zun Einsetzen der Servowirkung aufgebracht werden muß.
• Als widerstandsglieder dienen vorteilhaft Druckgefälleventile, welche in Parallelschaltung gegeneinander angeordnet sein können, oder aber in Reisenschaltung entgegengesetzt mit je einem parallel geschalteten entgegengesetzt öffnenden Umgehungsruckschlagventil eingebaut sein können.
• Es ist aber auch möglich, ein doppelt wirkendes widerstandsglied in Form eines in die Diagonale eines aus vier Rückschlagventilen bestehenden hydraulischen Gleichrichters zu schalten Das um~ schaltwentil besitzt zweckmäßigerweise das gleiciie Flächenverhältnis bezüglich seiner wirksamen Flächen wie der Servomotor. Sofern zwei Widerstandsglieder verwendet wecden kann eine einzige, beiden gemeinsame Sinstellvorrichtung verwendet werden. Die Betätigung der linstellvorrichtung kann von äand und/oder automatisch in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsparametern wie Fahrgeschwindigkeit, Druck usw. erfolgen. L:s kann weiterhin günstig sei-n, die widerstandsglieder mit einer nicht linearen Charakteristik zu versehen, um gekrümmte Kennlinien zu erhalten.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der heschreibang und den unteransprüchen ersichtlich.
• Der Erfindung wird anhand von in den Albildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• Figur 1 zeigt zum Teil mit llilfe von Syiibolen den Aufbau einer Servolonkeinrichtung mit Zweikantensteuerung. Figur 2 zeigt in einem DIagramm die Ausbildung des Lenkmomentes ohne Servowirkung, mit Servowirkung sowie mit Servowirkung und Anspruch schwelle.
• Figur 3 zeigt in Form eines hydraulischen Schaltplanes eine Anordnung mit zwei gegeneinander wirkenden widerstandsgliedern in Parallelschaltung und einem Uuchaltventil.
• Figur 4 zeigt eine hydraulische Gleichrichterschaltung für ein Widerstandsglied.
• Figur 5 zeigt eine Anordnung mit zwei gegeneinandergeschalteten widerstandsgliedern, entgegengesetzt öffnenden, parallel geschalteten Rückschlagventilen und einem Umschaltventil.
• Figur 6 zeigt die Anordnung von Figur 5 in etwas gegenständlicher Form unter Ergänzung eines Servomotors und ausschnittsweise eines Steuerventils.
• Fig r 7 zeigt eine Anordnung entsprechend Figur 1 für eine Vier-Kanten-Steuerung.
• Figur 8 zeigt Teile von Figur 7 in gegenständlicher Darstellung. Figur 9 zeigt zwei Wi('erstands(31ieder rnit veränderlichen Widerständen.
• Eine Pumpe 1 saugt Durckmittel aus einern Vorratsbehälter 2 an und fördert es in eine Drucklcitun 3, welche zu eineni Anschluß 1>1 eines Servomotors 4 führt. Von der Druckleitung 3.zweigt eine weitere Druckleitung 5 zu einem Anschluß P eines Steuerventils 6 ab, welches weiterhin einen mit einer zum Vorratsbehälter 2 führenden Ablaufleitung 7 verbundenen Anschluß T und einen Anschluß A aufweist, welcher über eine Verbindung 8,8' zu einem Anschluß A1 des Servomotors 4 führt. In die Verbindung 8, 8' ist eine Anordnung 9 eingebaut. Zu dieser' Anordnung 9 zweigt von der Druck leitung 3 eine Steuerleitung Z ab. Die Betätigung des Steuerventils 6 erfolgt durch Relativbewegungen zwischen zwei Teilen lo und 11 einer zweiteiligen KraftUbertragungsvorrichtung zwischen einem Lenkrad 12 und einem mit dem Servomotor 4 verbundenen Lenkgetriebe 13, welches auf nicht aäher dargestellte Weise mit den gelenkten Bädern eines Fahrzeuges verbunden ist.
• In Figur 2 ist ein Diagramm dargestellt, in welchem die Abszisse den durch einen Lenkvorgang an den gelenken Rädern erforderlichen Momenten MR zugeordnet ist. Auf der Ordinate sind in irgendeinem Maßstab die am Lenkrad erforderlichen Momente aufgetragen. Der Kurvenzug 14 verdeutlicht die Verhältnisse, wei sie ohne jede Servounterstützung auftreten. Das Lenkmoment ML ist relativ hoch. rin proportional verkleinertes Lenkmoment 1%. erhält man gemäß Kurvenzug 15 durch Servounterstützung. Kurvenzug 16 stellt die gewünschte kombination aus beiden korvenzögen dar, nämlich direkte, unverstärkte Lenkung im unteren Bereich und Servounterstützung im oberen Bereich. Kurvenzug 17 stellt schließlich eine sogenannte "Lenkkraftbegrenzung" dar, die zwar bei einer erfindungsgemäßen sereolenbeinrichtung angewendet werden kann, aber in keine zwingenden Zusammenhang damit stellt.
• Auf eine Nähere Beschreibung wird daher verzichtet.
• In Figur 3 ist eine Ausführung der Anordnung 9 mit Hilfe von Lydrauliksymbolen dargestellt. Die Verbindung 8 teilt sich innerhalb der Anordnung 9 in vier Leitungszweige 18, 19. 20 und 21, die sich später wieder zu der Vertindung 8' vereinigen. In den Leitungszweig 18 ist ein in Richtung 8-8' öffnendes Druckgefällenventil 22 eingebaut, während in den Leitungszweig 19 ein in Richtung 8'-8 öffnendes Durckgefälleventil 23 geschaltet ist. In den Leitungszweigen 20 und 21 ist ein Umschaltventil 24 angeordnet, welches in Art eines 4/3-Wegeventils aufgebaut ist. In einer mittleren Schaltstellung o sind beide Leitungszweige 20 und 21 gesperrt. Bine weitere Schaltstellung a ergibt Durchgang für den Leitungszweig 21, während eine Schaltstellung L Durchgang für den Leitungszweig So ergibt. Die etötigung des Umschaltventils 24 erfolgt hyöraulisch über die Stcuerleitung : sowie eine von der Ver-Lindun; 8' aLzweigende steuerleitung Y. Ls ist zu bemerken. daß die Steuerleitung Z auf eine kleinere wirksame Fläche wirkt, sofern eine solche vorhanden ist. In die Leitungszweige ko und 21 sind zusötzlich zwei Rückschlagventile 2» und 26 eingebaut.
• Das Rückschlagventil 25 öffnet in wichtung 0-8', wahrend das Rückschlagventil 2e in dieser Richtung schließt. gemäß Figur 4 sind die beiden Druckgefälleventile 22 und 23 von Figur 3 ersetzt durch ein einzelnes Druckgefalleventil 27, welches auf die Diagenale 28 eines aus vier Rückschlagventilen 29, 30, 31 , 32 Lesteßenden nydraulischen tileichrichters geschaltet ist. Der Zulauf zum Druckgefälleventil 27 erfolgt jeweils über die Rückschlagventile 29 und 30. Der Abfluß erfolgt dagegen über die Rückscblagventile 31 und 32.
• In Figur 5 sind zwei Druckgefälleventile 33 und 34 gegeneinanderteschaItet, von denen das Druckge-Fälleventil 33 in Richtung 8-8' öffnet. In Parallelschaltung sind zwei in Gegenrichtung öffnende Rückschlagventile 35 und 36 angeordnet. Die Ausgangsseite 37 der Druckgefälleventile 33 und 34 dient also gleichzeitig als Eingang für die Rückschlagventile 35 und 36. Die Durckgefälleventile 33 und 34 können durch eine Umgehung 38 überbrückt werden.
• In die Umgehung 38 ist ein Umschaltwentil 39 ein gebaut, in dessen Inneren sich die Umgehung 38 in zwei Leitungszweige 40 und 41 aufteilt. In den Leitungszweig 25 ist ein in Richtung 8-8' öffnendes Rückschlagventil 42 eingebaut. in den Leitungszweig 41 ist ein in Richtung 8'-8 öffnendes Rückschlagventil 43 eingesetzt. Das Umschaltventil 39 sperrt in einer Mittelstellung beide Leitungszweige 40 und 41 von der Umgehung 38 ab. In einer Schaltstellung a besteht eine Verbindung Leitungszweig 41 - Umgehung 38, während in einer Schaltstellung b die Umgehung 38 mit dem Leitungszweig 40 verbunden wird. Die Betätigung erfolgt wie sbhon bei Figur 3 beschrieben hydraulisch über die Steuerleitungen Z und Y.
• In Figur 6 sind die gleichen Bezugszahlen wie in den Figuren 1 und 5 benutzt.
• Das Steuerventil 6 besitzt einen Ventilkörper 44, der in einem nicht näher dargestellten ortsfesten Anschlußkörper gelagert und im übrigenmit Teil 11 der Kraftübertragungsvorrichtun verbunden ist. In dem Ventilkörper 44 sind quer und außermittig zur Achse zwei Kolben 45 und 46 angebracht.
• Der Solben 45 wirkt als Steuerkolben und gleichteilig als Roaktionskolben, da er auf seiner Stirnseite f vom Druck am Anschluß P belastet ist. Der Kolben 46 hat hingegen nur die Funktion eines Reaktlonakolbens und ist auf seiner Stirnseite F vom Druck am Anschluß A belastet. Die Betätigung der Kolben 45 und 46 erfolgt über einen hebel 47, welcher fest mit dem Teil lp verbunden ist und gegenüber dem ventilkörper 44 geringe Drehbewegungen ausführen kann. Der Steuerkolben 45 stellt bei einer Rechts drehung (im Uhrzeigersinn) des Hebsls 47 eine Verbindung zwischen den Anschlüssen A und T her. Bei einer Linksdrehung hingeben ergibt sich die Verbindung zwischen den Anschlüssen P und A. Es muß weiterhin bemerkt werden, daß sich das Flächenverhältnis F : f auch bei den wirksamen Flächen F' und f' des Schaltventils 33 sowie den wirksamen Fl.ichen F" und f" des Servomotors 4 wiecwerfinet. Es sei angenomnlen,daß F : f = 2 : 1 sei. Der kolben des Servomotors 4 habe die Bezugszahl 43. Die strichpunktierte Linie deutet die wirkfverbindung zwischen Kolben 48 und Ventilkörper 44 an. Der Einfacheit halber sind jene die Rohrleitungen darstellenden Linien sowie die Anschlüsse A, P und T an den vontilkörper 44 herangezogen, obwohl sie in Wiirklichkeit an dem schon erwähnten, als Drehverteiler wirkenden Anschlußkörper münden.
• Zur Lrklärung der Funktion sei zunächst angenommen.
• daß die Pumpe 1 einen Druck von loo bar erzeuge und die vorhandenen Durcksefälieventile 33 und 34 freien Durchgang besäßen. Auf Grund der Flächenverhältnisse F : f - F" : f" - 2 : 1 würde sich an den Anschlüssen A und A, der gleiche Druck von 50 bar ausbilden, so daß sowohl der Servomotor 4 wie auch das Steuerventil 6 im Gdeichgewicht wären.
• Jede durch einen Lenkvorgang bewirkte Druckänderung auf der Stirnseite F pflanzt sich ungehindert bis zur Fläche F" fort, so daß in jeden Fall eine Pro-Pertionltät zwischen MR und ML genäß Rjurvenzug 15 vorhanden ist.
• Es sei nun an<3enommen, daß die Oruckgefülleventile 33 und 34 auf ein Gefälle von lo bar eingestellt seien. Auch nun herrscht zunächst Gleichgewicht mit 50 bar an den Anschlüssen A und A1. Bei einer Drehung des hebels 47 gegen den Uhrzeiger erhöht sich der Druck auf der Fläche F beispielsweise um 5 bar. Diese Erhöhung macht sich zwar auch am Anschluß A bemerkbar, jedoch reicht sie nicht aus, um das Druckgefälleventil 33 zu öffnen. Auch über das Umschaltventil 39 kann sich die Druckerhöhung nicht zum Anschluß A1 des Servomotors 4 fortpflanzen, da jeder Druck oberhalb von 5o bar das Umschaltventil 39 in die Schaltstellung a schaltet, so daß der Durchfluß in Richtung A-A1 gesperrt ist. Das bedeutet, daß der Kolben 48 zunächst manuell bewegt wird und zwar nach rechts. Der Kraftfluß erfolgt vom Lenkrad 12 über Teil lo und den hebel 47 auf den Reaktionskolben 46 und von dort über das Druckmittelpols-ter auf der Stirnfläche F auf den Ventilkörper 44, welcher mit dem Kolben 48 in Wirkverbindung steht. Das Umschaltwentil 39 stellt sich dabei so ein, daß über das RUckschlaqventil 42 so viel Druckmittel zum Anschluß A1 strömen kann, daß der Druck von So bar erhalten bleibt.
• Wenn der Druck auf der Stirnfläche F aber auf 60 bar oder mehr ansteigt, öffnet sich das DruckgefAlleventil 33 und Druckmittel kann über das Rdckschlagventil 36 zum Anschluß A1 strömen, wodurch auch dort ein Druckanstieg entstehen kann, undiie Servowirkung einsetzt. Bei einer Lenkbewegung im Uhrzeigersinn ergibt sich bei F ein Druckabfall. Solange der Druckabfall 10 bar nicht übersteigt, kann kein Druckmittel von Anschluß A1 über das Druckgefälleventil 34 und das Rückschlagventil 35 zum Anschluß A strömen, d.h., am Anschluß A1 herrschen nach wie vor 50 bar. Bin Druckabfall durch Strömung über das Umschaltventil 39 ist nicht möglich, da dies sofort ein Schalten in die Schaltstellung b zur Folge hätte, wobei dann die Verbindung A1-A durch das Rückschlagventil 42 unterbrochen wäre.
• überdrücke sind auch nicht möglich, da dadurch sofort in die Schaltstellung a mit der Verbindung A1-A geschaltet wird. Erst wenn der Druck am Anschlus um 10 bar abgefallen ist, erfolgt eine Strömung durch das Druckgefälleventil 34 und das RUckschlagventil 35. Jeder weitere Druckabfall bei A ergibt nun einen entsprechenden Druckabfall am Anschluß A1, so daß der Kolben 48 mit Servounterstützung bewegt wird. Die Wirkung der Druckgefälleventile 33 und 34 besteht also darin, einen Durckanstieg bzw. Druckabfall am Anschluß A1 solange zu verhindern, bis die eingestellte Druckdiff' :renz zwischen den Anschlüssen A1 und A etrdicht ist. Don Umschealtventil 39 kommt in Verbindung mit den Rückschlagventilen 42 und 43 die Aufgabe zu, den Druck am Anschluß A1 durch Ablassen oder Nochztrömen bis zum Ansprechen der Druckgefälleventile 33 und 34 konstant zu halten. Diese Wirkung ermöglicht auch ein selbstätiges Rückstellen der Räder in die Geradeausstellung, da jede dem Kolben 48 von außen aufgezwungene Bewegung eine Druckveränderung und ein entsprechendes Schalten des Umschaltvehtils 39 mit sich bringt.
• Die Ilöhe der Ansprechschwelle läßt sich durch Veränderung der Vorspannung der Federn der Druckgefälleventile 33 und 34 einfach einstellen wie in Figur 6 angedeutet ist, besteht die Möglichkeit einer gemeinsamen Verstellung, die Zweckmäßigerweise von Fahrzeuglenker beispielsweise am Armaturenbrett vorgenommen worden könnte.
• Ganz ähnliche Wirkungsweisen ergeben sich bei Anwendung der Erfindung auf eine Servölenkeinrichtung mit Vier-Kanten - Steuerung, deren grundsätzlicher Aufbau in Figur 7 dargestellt ist. FUnktionell gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen wie in Figur 1 versehen. Ähnliche Teile sind mit um 100 erhöhten Bezugazahlen belegt. Demnach besitzt as Steuerventil 106 neben den Anschlüsen P und T zwei weitere Anschlüsse A2 und B2. Vom Anschluß A; führt eine Verbindung 108 zu einer Anordnung 109. von der eine weitere Ver -bindung 108' zu einem Anschluß A3 eines Servomotors 1o4 fülirt. Der Anschluß B2 ist über eine Leitung 49 mit einem Anschluß B3 des Servomoters 104 verbunden. Von der Leitung 49 zweigt eine Steuerleitung Z' zu der Anordnung 109 ab.
• Steuerventil 106 und Anordnung 109 sind in Figur J näher dargestellt, wobei wiederum die gleichen bzw. um 100 erhöhte Bezugszahlen verwendet wurden. Im Unterschied zu Figur 6 besitzt das Umschaltventil 139 zwei gleich große Stirnflächen f'. Die wirksamen Flächen f' des Scrvomotors 146 sind ebenfalls gleich groß. pas Steuerventil 144 besitzt anstelle des Reaktionskolbens 16 des Steuerventils 44 einen weiteren Steuerkolben 145', welcher dem Steuerkolben 145 genau gleicht. Die Steuerkolben 145 und 145' sind derart angeordnet, daß sie in einer Hittelstellung gleichzeitig die Anschlüsse A2 und B2 sperren, Der Steuerkolben 145 verbindet A2 mit P, wenn der Steuerkolben 145' die Verbindung 82 - T herstellt, während der Steuerkolben 145 A2 mit T verbindet, wenn der Steuerkolben 145' B2 mit P verbunden hat.
• Gemäß der Wirkungsweise einer Vier-Kanten-Steuerung sind die Anschlüsse A2 und B2 druck los oder nahezu drucklos, wenn beide Steuerkolben 145 und 145' in ihrer Mittelstellung stehen. Sofern keine äußeren Kräfte wirken, herrscht auch an den Anschlüssen A3 und 133 kein Druck. Wenn der Hebel 47 nun gegen den Uhrzeigersinn betätigt wird, entstehen die Verbindungen A2 - T und 62 - P. Die Folge ist ein Druckanstieg in der Leitung 49, der Stererleitung Z' und am Anschluß 83. Wenn wir voraussetzen, daß am Servomotor 104 keine äußere Kraft angreift, wird sich der Druck am Anschluß 133 im wesentlichen auch am Anschluß A3 ausbilden. Das bedeutet, daß das Umschaltventil 139 so geschaltet bleibt oder wird, daß kein Durchfluß von der Leitung 41 zur Leitung 38 erfolgen kann. Das Druckgefälleventil 34 sei noch auf Grund des relativ niedrigen oruckes geschlossen. Der Kolben 148 ist hydraulisch blockiert.
• Wenn man nunmehr Weiterhin voraussetzt, daß am Kolben 148 eine äußere Kraft angreift, so kann eine Überwindung nur durch eine zusätzliche, nicht hydraulische Kraft stattfinden. Diese nicht hydraulische Kraft muß vom Fahrzeuglenker augebracht werden. Der Kraftfluß erfolgt über den Hebel 47 auf den Steuerkolben 145' und von dort über ein Flüssigkeitspolster auf der Stirnfläche f auf den Ventilkörper 144. Der Ventilkörper 144 steht in Wirkverbindung mit dem Kolben 148, welcher nunmehr nach links verschozben wird.
• Dadurch ergibt sich ein Druckanstieg am Anschluß A3, welcher über die Steuerleitung Y auf das Umschaitventil 39 wirkt und dieses nach rechts verschiebt. Die Verbindung zwischen der Leitung 41 und der Leitung 38 wird geöffnet, so daß Druckmittel überströmen kann. Die Servowirkung setzt erst dann ein, wenn der Druck am Anschluß A3 soweit angestiegen ist, daß das Durckgefälleventil 34 öffnet. Von diesem Zeitpunkt an kann der Druck un Anschluß A3 nicht mehr wesentlich ansteht gen, während der Durck am Anschluß 83 sich ntzprechend des äußeren Kräften einstellt. Das Ums'chaitventil wird deshalb wieder in jene SChaltstellung qebraoht, in welcher die Verbindung zwischen den Leitungen 41 und 38 gesperrt ist.
• In umgekehrter Weise werden bei einer Bewegung des Hebels 47 im Uhrzeigbrsinn die Verbindungen P - A2 und B2 - T herstellt. Sofern die äußeren Kräfte gering sind, wird der Kolben 148 des Servomotors 104 ohne Servounterstützung nach rechts bewegt. Der Kraftfluß erfolgt vom hebel 47 über den Steuerkolben S5, ein Flüssigkeitspolster auf der Fläche f sowie den Ventilkörper 144 über Teil 11 und das Lenkgetriebe 13 auf den Kolben 148. Der Druck am Anschluß A2 sei noch so gering, daß das Durckgefälleventil 33 nicht öffnen kann. Der Kolben 146 erzeugt bei seiner Bewegung nach rechts am Anschluß A3 und in der Steuerleitung Y einen geringen Druckabfall, welcher ausreicht, um das Umschaltventil 139 so zu schalten, daß ein geringer Durchfluß von der Leitung 38 in die Leitung 40 stattfinden kann. Sofern dadurch ein Druckanstiey entstehen sollte, findet sofort ein Umschalten in eine Stellung statt, in welcher der Durchfluß gedrosselt oder gar gesperrt wird. Erst wenn der Druck am Anschluß A2 den am Druckgefälleventil eingestellten Öffnungödrück überschreitet, findet ein Durchfluß durch das Druckyefälleventil 33 sowie das Rückschlagventil 36 statt. Die Folge ist ein Druckanstieg am Anschluß A3 mit der damit verbundenen Servowirdung Das Umschaltventil wird dabei in seine rechte Schaltstellung gebracht, welche der Schaltatellung von Figur 3 bzw. 5 entspricht. Die Rückstellung der Räder in die Geradeausstellung erfolgt ohne Schwierigkeiten, da das Umschaltventil 139 automatisch so geschaltet wird, daß entweder Flüssigkeit vom Anschluß A fortströmen oder zunt Anschluß A3 hin nachgesaugt werden kann.
• In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, den durch die Ansprechschwelle aufgebauten zusätzzlichen Lenkwiderstand bei höheren Lenkmomenten ML wieder alzubauen, soler der Alßau möglichst mit einer nicht linearen Rennung derart erfolgen sollte, daß bei ansteigenden Lenkmomenten der zusätzliche Lenkwiderstand zunächst weniy und danu starker werden abgebaut wird. Ejine Möglichkeit, diese Charakteristik zu erzielen, besteht darin, die Wider lager für die Schließfedern der Widerstandsglieder druckabhängig verschiebbar zu machen. eine entsprechende Anordnung, deren Schaltungsmäßiger Aufbau jenem von Figur 3 entspricht, ist in Figur LJ dargestellt. Die beiden Druckgefälleventile sind mit 22' und 23' bezeichnet. Das Druckgefälleventil 22' besitzt einen Anschluß 50 und einen Ventilsitz 54 zwischem.dem Anschluß 50 und einem Raum 52, von welchem ein weiterer Anschluß 53 abzweigt. Auf dem Ventilsitz 51 sitzt normalerweise ein Schließglied 54 auf, welchcs von einer Feder 55 belastet wird. Als Federwiderlager dient ein in den Rauni 52 hineinragender Stößel 56, welcher abgedichtet geführt ist und mit einem Hilfskolben 57 fest verbunden ist. Der durch diese Anordnung gebildete itingraum 58 besitzt einen Anschluß 59. Auf seiner Stirnseite ist der Hilfskolben 57 von einer Feder 5'' belastet, welche eine degressive Kennung hat. An den Anschluß so ist die Leitung 18 herangeführt, sähreod die Anschlüsse 53 und J mit der Leitung b' in Ver-Lindung sind. Das Druckgefälleventil 23' besitzt einen Ventilsitz to zwischen einen Anschluß 61 und einem Raum 62. vom Raum 62 Zweift ein Anschluß 63 für die Leltung 19 ab. win Schlieöglied b4 sitzt im Rormalfall auf den Ventilsitz to auf und ist von einer Feder 65 belaster, welche ihr widerla ger an einem in den Raum 62 Bineinragenden Stö-Bel 66 findet . Der Stößel 66 ist abgedlchtet geführt und mit einen Rilfwskollen 67 verbunden. In dem darch diese Anordnung entstandenen Ringraum 68 ist eine auf den Lflfsckolben 67 wirkende Feder b mit progressiver Kennung angeordnet. in Anschlag 70 dient als Hubbegrenzung. Der stirnseitige Raum 71 ist er einen Anschluß 72 mll der Leitung 8' verbunden.
• Die Wirkungsweise ist folgende. Zunächst sei ein Druckanstieg in der Leitung 18 angenomen, der zu einem öffnen des Druckgefälleventils 22' führt.
• Entsprechend der Vorspannung der Feder 55 stellt sich das Druckgefälle zur Leitung dC hin ein. Sobald der Druck in der Leitung 8' ansteigt, gelangt über den Anschluß 59 die-ser Druck aucii in den Ringräunl 58 bzw. den Raum 52 und wirkt dert über den Hilfakolben 57 und den Stößel 56 gegen die Feder 59'. Die Folge ist eine Verschiebung des Hilfskolbens 57 zusammen mit dem Stößel 56 um einen geringen betrag, welche zu einer Verminderung der Vorspannung der Feder 55 führt. Dadurch wird das Druckgefälle Seringer. Bei weiterem Druckanstieg in dr Lei= tung 8' wird der Stößel 56 weiter verschoben und das Druckgefälle nimmt. weiter ab. Da die kehung der Peder 59' degressiv ist. ruß zunächst für einen kleinen Verschicheweg ein relativ grocßer Druckastieg erfolgen Das Dedeutet, daß der durch die Ansprechseiwelle aufgebaute zusätzleiche Lenkwiderstand zunächst nur langsan abgebaut wird. Infolge der degreiven Renpung werden die Verschiebewege pre Sruckeinheit iiiiiier größer, so daß bei höheren Druck an stiegen die Vorspannung dews Feder 55 schneller abnimmt. Der Zusätzliche Lenkwiderstand wird immer geringer. In umgekehrter Weise orfolgt beim Öffnen des Druckgefälleventils 23' ein Druckabfall in tier Leitung 8' und damit auch iii Raum 71, Oadurdh erbült die Feder 69 die Möglichkeit, den ailfsholben 67 und den Stößel bb zu bewegen. Diese VerschieLunghat eine Verminserung der Vorspannung der Feder bb zur Folge und damit eine Verminderung des Druckgefälles zwischen den Leitungen 8' und 8. Unter der Voraussetzung, daß die Fe'der 69 eine Progrossive kennung besitzt, wird zunachst ein relativ großer EDruckabfall nur eine geringe Ausdehnung der Feder 69 bewirken. Später werden relativ kleine Druckänderungen zu größeren Ausdehnungen führen. Entsprechend wird sich der zusätzliche Lenkwider tand bei den anfängliche Druckahfällen in der Leitung 8' wenig verändern, Progressive und degressive Felerkennugen lassen sich Leispielsweise mit verschiedenen Arten von Tellerfedern erzielen Bs ist aler duch möglich, Knienelbelsysteme Zu verwehden. wänrend bei dem Druckgefälleventil 22' sowohl der Stößel so als auch der Hilfskolen 57 vom Druck der Leitung 8' beaufschlagt sind, wirkt auf den Stößel 66 der aruck der Leitung 8, Sofern diese Tatsache die gewünxhte Charakteristik ungünstig Leeinflußt, Könnte die Wirkun des Stößels 66 durch Anbringen einer entgegengesetzt wirkenden, vom Druck der Leitung 8' Leoufschlagen Gegenfläche aufgehoben werden, in Abänderung der beschniebenen Anordnung können jene die hilfckolben beiastenden Federn eine lineare Rennung haben, wenn die Federn für die Schließglieder eine degressive Kennung haben. Das bedeutet, daX die Schließkraft pro Einheit der Druckänderung zunächst langsam und dann schneller abnimmt.
• Die prfindung ist keinesfalls auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So ist es ohne weiteres möalich, die verschiedensten Arten von Steuerventilen sowie die verschiedensten llethoden zur Brzeugung von Relativbesegangen zum Betätigen der Steuerventile zu kanutzen, Die Steoerventile können dabei ,it einem oder mehreren Steuerkolben oder auch Ventilsitzen ausgestattet sein. Insbesondere ist es natürlich möglich, Vier-Kanten-Steuerungen auch mit einem einzelnen Steuerkolben zu verwirklichen, Wichtig ist hingegen, daß Reaktionsglieder vorhanden sind. Diese können mit den Steuerkolben identisch sein, aber auch getrennte oder gemischte Anordnungen sind möglich obwohl in den Ausführungsbeispielen geschlossene Mittelstellungen gezeit sind, läßt sich die ärfindung auch bei Steuerventilen mit negativet Bberdeckung anwenden, Die Umschaltventile dönnen ebenfalls anders ausgefunrt werden, solange die Funktion eines hydraulisch gesteuerten Dreiwege ventils erhalten bletllt, Als alberwstanosglieger eignen sicii zwar Druckgefalleverntile Lesonuers, aLer auch Drucktfegrenzungsvebntilse sind in bestimmten Fallen einsetzbar, Diese Ventile können sowoal mit Ventilstitzen als auch rlt Stenerkolben Verseben werden.

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Servolenkeinrichtung für Fahrzeuge mit einer Druckquelle, einem Vorratsbehälter, einer mindestens zweiteiligen Kraftübertragungsvorrichtung zwischen einen Lenkrad und den gelenkten Rädern, einem auf yeringe Relativbewegungen zwischen zwei Teilen der Kraft übertragungsvorrichtung-reagierenden Steuerventil zum Steuern eines an jenem dej: Lenkrad abgewandten Teil der Kraftübertragungsrichtung angreifenden Servomotors in. Sinne einer Verstarkung,der Lenkbewegung sowie Reaktionsgliedern, welche von den Drücken in den Arbeitsräumen des Servomotors oder zu diesen Drücken in einer bestimmten Beziehung stehenden Drücken beaufschlagt werden und dadurch dem rahrzeuglenker ein Fahrgefühl geben, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) In die Verbindung (8,8') oder eine der Verbindungen (108,108' ) zwischen Steuerventil (6,106) und Arbeitsraum (A1,A3) sind zwischen Arbeitsraum (A1,A3) und Anschluß des zugevbö rigen Reaktionsgliedes Reäktionskolben 46, Steuerk ben 145) (entweder) zwei entgegengesetzt wirkende Widerstandsglleder (Druckgefälleventile 33,34; 22,23) (oder ein doppelt wirkendes widerstandsglied (Druckgeefälleventil 27) eingebaut.

b) Das widerstandsglied (Druckgefälleventil 27) oder die Widerstandsglieder (Druckgefälleventile 22, 23, 3, 34 (werden) durch eine sich mindestens stellenweise in zwei mit entgegengesetzt öffnenden Rückschlagventilen (20,21; 42,43) versehene Leitungszweige (2o,1 40,41) aufteilende Umgehung überbrückt, in welche Leitungszeeige (20, 21, 40, 41) ein Umschaltventil (24, 39, 139) eingebaut ist, welches in Verbinduing mit seinen wirksamen Elächen (F' f') von den Drücken der Arbeitsräume (A1 P1' A3, B2) (derart) gesteuert wird, daß ausgehend von einen Gleichgewichtsdruck in jenem mit den widerstandsgliedern (22,23, 27, 33, 34) verbundenen Arbeitsraum (A1, A3) beim Anwachsen dieses Druckes eine Verbindung Arbeilsraum (A1,3) - Steuerventil (6, 106) ermöglicht wird, während bei Druckabfall eine Verbindung Steuerventil (6; 106)-Arbeitsraum (A1, A3) erfolgen kann.

2. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die widerstandsblieder Druckgefälleventile (22, 23,27,33,34) sind.

3. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsglie der (Druckgefälleventile 22. 23) in Parallelschaltung gegeneinander wirkend angeordnet sind.

4. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsglieder (Druckgefälleventile 33, 34) in Reihenschaltung entgegengesetzt mit je einem entgegengesetzt öffnenden, parallel geschalteten Rückschlagventil (35, 36) eingebaut sind.

5. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein widerstandsglied (Druckgefälleventil 27) in die siagenale eines aus vier Rückschlagvetilen (29.30, 31,32) bestchendenhydraulischen Eleichrichers geschaltet ist,

6. Servolenkeinrichtung nach einem oder mchrern der QAnsprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das wißerstandsglied (27) oder die widerstandsglieder (22, 23, 33, 34) verstelltar sind.

7. Servolenkeinrichtung nach Anspruch tJ, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Widerstandsglieder (Druckgefälleventile 33, 34) eine gemeinsame Verstellung haben.

8. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch (ekennzeichnet, daß die Verstellung arn Armaturenbrett oder in dessen Nähe angeordnet ist.

9. Sevolenkeinrichtung nach Anspruch o oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verstellung in Abhängigkeit von einem oder mehreren setriebsparinetern erfolgt.

10. Servolenkeinrichtiung nach Abspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit die Vedrstellung derart erfolgt, daß mit zunehinender Fahrgeschwindigke it die Ansprechschwelle erhöht wird.

II. Servolenkefnrichtung nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, , dadurch gekennzeichnet daß die Eiderlager (stößel 56,66)für die die schlteßglieder (54, 64) belastenden Eedern (5, in in Abhangigkeit vom Druck in den den widerstandsgliedern Druckgefällefentile 22', 23') zugeordneten Arbeitsraum, verschiebbar sind

12. Servolenkeinricirtunrj nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet, daß die vberschiebang derart erfolgt, daß die Schließkraft der Federn (55, 56) mit zunehmenden Druckänderungen pro Druckeinheit schneller abnimmt.

13. Servolenkeinrichtung nach Anspruch II und 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Wider lager Stö-Bel (56, 66) dienen, welche mit Hilfskolen (57.

67) verbunden sind, die vom Druck im Arbeitsraum gegen die Kraft von Federn (59. 69) beaufschlagt werden, wobei die Feder (59') des in Rjichtung Arbeitsraum Öffnenden widerstandsgliedes (Druckgefälleventll 22') den zugehörigen Hilfskolben (57) in Sinne einer Verstärkung der Schließkraft belastet und eine degressive Kennung besitzt, während die Peder (69) des in Richtung steuerventil Öffnenden Widerstandsgliedes $(Druckgefälleventil 23') den zugehörigen Milfskollen (67) im Sinne einer Verminderung der Schließkraft belastet und eine progressive Kennung aufweist.

14. Servolenkeinrichtung nach den Ansprüchen Ll und 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als widerlager stö-Bel dienen, welche mit uilfskolben vervbunden sind, die vom Druck im zugenörigen Arbeitsraum gegen die kraft von Pedern mit linearer Kennnung beaufschlagt werden, wobei die Feder des in Richtung Arbeitsraum öffnenen widerstandsgliedes im Sinne einer Verstärkung der Schließkraft wirkt, während die Feder des in Richtung Steuerventil öffnenden widerstanusgliedes in Sinne, einer Verminderung der Schlieckraft wirkt, wobei die kennung der auf die Schließglieder wirkcnden Federn dejrcssiv ist.

15. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß Stößel und Hilfskolben mit Ausnahme der wirkung des Druckes im Arbeitsraum hydraulisch ausgeglichen sind.

L e e r s e i t e