DE2240649C3 - Steuerventil für eine Hilfskraftlenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil für eine Hilfskraftlenkung von Fahrzeugen, bei der eine Lenkspindel über einen Gewindespindelabschnitt mit einem in einem Getriebegehäuse verschiebbar gelagerten, von beiden Seiten mit dem Druck einer Druckmittelquelle beaufschlagbaren Servokolben eines Lenkmotors in Verbindung steht, der seinerseits in seiner Mantelfläche einen Zahnstangenabschnitt aufweist, der mit einem mit den Fahrzeuglenkrädern in Verbindung stehenden Zahnsegment kämmt, wobei zwischen Gewindespindelabschnitt und Lenkspindel zwei quer und außermittig zur Längsspindelachse angeordnete Kolbenanordnungen mit je einem in axialer Richtung von der Lenkspindel abstehenden und in jeweils eine der Kolbenanordnungen eingreifenden Betätigungsfinger in Wirkverbindung stehen, von denen die erste Kolbenanordnung als Ventilkolben ausgebildet ist und in neutraler Stellung für eine Sperrung der Strömungsmittelverbindung zwischen der Druckmittelquelle und dem Lenkmotor sorgt und bei Verstellung nach einer von beiden Seiten eine Verbindung der Arbeitsräume des Lenkmotors mit der Druckmittelquelle bzw. mit

iü einem Rücklauf freigibt, und in an beiden Stirnflächen des Ventilkolbens angeordneten Sackbohrungen je eine, durch am Gewindespindelabschnitt abgestützte erste Rückwirkungskolben verschlossene erste Rückwirkungskammer enthält, deren eine bei Verstellung des Ventilkolbens jeweils mit dem druckbeaufschlagten Arbeitsraum des Lenkmotors verbunden ist und von denen die zweite Kolbenanordnung als zweite Rückwirkungseinrichtung ausgebildet ist und aus zwei getrennten Kolben besteht, die gleichachsig bewegbar gelagert und an entgegengesetzten Wirkungsflächen mit hydraulischem Druck beaufschlagbar sind.

Ein derartiges Steuerventil ist Gegenstand des älteren deutschen Patentes 21 31 276. Hierbei sind die Rückwirkungskolben der ersten Rückwirkungseinnehtung mit Tellerventilen verbunden, die durch Betätigung des Ventilkolbens gegen Federkraft geöffnel werden. Die Rückwirkungskolben befinden sich dabei innerhalb der Sackbohrung des Ventilkolbens bzw. der Ventilbuchse. Die Kolben der zweiten Rückwirkungseinrichtung dienen dazu, die Rückwirkungskraft der ersten Rückwirkungseinnehtung in bestimmten Fällen teilweise zu kompensieren, zum Beispiel beim Fahren in eine Parklücke. Daher sind die Kolben der zweiten Rückwirkungseinrichtung entgegengesetzt beaufschlagt, und /war in Abhängigkeil von dem auf den Servokolben wirkenden Druck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil für eine llilfskrafllenkung von Fahrzeugen zu schaffen, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit die

M) Beaufschlagung des Servokolbens mit beeinflußt und das gleichwohl kompakt gebaut und leicht in einer Hilfskrafilenkung unterzubringen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ersten Rückwirkungskolben fest mit dem Gewindespindelabschnitt verbunden sind und ihre die Sackbohrungen im Ventilkolben verschließenden Stirnflächen die gesamte Wirkfläche der ersten Rückwirkungskammer begrenzen und daß die /weite Rückwirkungseinrichtung vom Druck einer weiteren Druckmiitelquelle beaufschlagt ist, der abhängig ist von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.

Beim Steuerventil nach der Erfindung sind die ersten Rückwirkungskolben fest mit dem Gewindespindelabschnitt verbunden, so daß die Rückwirkungskolben nur zur Erzeugung der Rückwirkungskraft dienen, wahrend die Ventilfunktion allein vom Ventilkolben übernommen wird. Dadurch ergibt sich konstruktiv eine äußerst einfache und kompakte, leicht in einer Hilfskraftlenkung unterzubringende konstruktive Gestaltung des Steuerventils. Die /weiten Rückwirkungskolben sind gleichsinnig beaufschlagt, so daß eine zusätzliche Reaktionskraft erzielt wird, die abhängig ist von der Fahrzeuggeschwindigkeit.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,

f>5 daß die Kolben der zweiten Rückwirkungseinrichtung ;in einander zugekehrten Enden mit festen Anschlägen zusammenwirken.

Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeich-

nung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Hilfskraftlenkung für Fahrzeuge und

F i g. 2 den Querschnitt nach Linie H-II der F i g. 1.

Eine Lenkeinrichtung 11 weist ein Getriebegehäuse 11a, eine Trennwand 116 und ein Ventilgehäuse llcauf. Ein Servokolben 12 mit einer vorgesehenen Bohrung 16 ist gleitend in einem Zylinder 13 angeordnet und unterteilt diesen in zwei Arbeitsräume 14 und 15. Der Kolben 12 Eteht mit einem Gewindespindelabschnitt 17 über eine Reihe von Lagerkugeln 18 in Triebverbindung, die zwischen einer schraubenlinienförmigen Nut 20 in der Umfangsfläche des linken Endes des Gewindespindelabschnitts 17 angeordnet sind. Die Lagerkugeln 18 bewegen sich in komplementären Nuten 19 und 20. Die Mantelfläche des Kolbens 12 ist mit einem üblichen Zahnstangenabschnitt 23 versehen, in den Zähne 22 eines Zahnsegments 21 eingreifen. Eine Lenkspindel 24 ist koaxial zum Gewindespindelabschnitt \7 angeordnet und weist eine axiale Bohrung 24/? auf. Ein Torsionsstab 27 ist konzentrisch innerhalb der Bohrung 24,·; der Lenkwelle 24 und einer Bohrung 17a des Gewindespindelabschnitts 17 angeordnet, die eine koaxial zur Bohrung 24a ausgerichtete Bohrung in ihrem rechten Ende aufweist. Die Lenkspindel 24 und der Gewindespindelabschnitt 17 sind durch den Torsionsstab 27 und Stifte 25 und 26 an einem linken Abschnitt 27a des Torsionsstabes 27 bzw. einem vergrößerten rechten Abschnitt 27b miteinander verbunden.

Zwischen einem limfangsabschniti 29 des Gewirde-Spindelabschnitts 17 und einer Innenfläche des Ventilgehäuscs llcisi eine ringförmige Kammer 28 gebildet, die über einen im Ventilgehäuse lic vorgesehenen Kanal 30 und eine Leitung 31 mit einer Pumpe 32 in Verbindung steht.

Zwischen dem Umfangsabschnitl 29 des Gewindespindelabschnilts 17 und der Innenfläche des Ventilgehäuses lic-sind Ringkammern 33, 34, 37 gebildet. Die Ringkammer 33 steht über eine Durchgangsbohrung 35 mit der Kammer 15 und die Ringkammer 34 über eine Durchgangsbohrung 36 mil der Kammer 14 in Verbindung.

Die Ringkammer 37 ist über eine Leitung 38 mit einer Zahnradpumpe 40 verbunden, die im Fahrzeuggetriebe 39 angeordnet ist. Die Zahnradpumpe 40 steht mit einem Abtriebszahnrad 39a des Getriebes 39 in Eingriff und erzeugt einen Flüssigkeilsdruck, der proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit ist.

Zwei sich rechtwinklig zur Langsachse erstreckende Bohrungen 41, 42 sind, wie in F i g. 2 gezeigt, in dem Gewindespindelabschnitt 17 vorgesehen, in die zwei Ventilbuchsen 47 und 67 eingepreßt sind.

In der Ventilbuchse 47 ist ein Ventilkolben 48 axial gleitend gelagert, der mit zwei in der Ventilbuchse vorgesehenen Ringnuten 45 und 46 zusammenwirkt, die mil einem Sumpf 43 über geeignete, nicht dargestellte Leitungen verbunden sind, wobei, wie aus F i g. 1 ersichtlich, ein Ringraum 44 zwischen dem Umfangsabschnitt 29 des Gewindeabschnitts 17 und der Lenkspindel 24 vorgesehen ist. Zwei gegenüberliegende Rück- &o wirkungskolben 58 und 57 s'-n* «i'-ltend im Ventilkolben 48 angeordnet und durch Federringe 56 und 55 mit Platten 54 und 53 verbunden. Diese Platten 53 und 54 sind mit dem Gewindespindelabschnitt 17 durch Schrauben 51 bzw. 52 verbunden, um sich mit dieser zu drehen. Ringnuten 49 und 50, die zwischen einer Umfangsfläche des Ventilkoibens 48 und der Innenfläche der Ventilbuchse 47 vorgesehen sind, sind über die Kammern 33 und 34 mit den Kammern 15 und 14 verbunden. Rückwirt ungskammern 59 und 60, die zwischen dem Ventilkolben 48 und den beiden Rückwirkungskolben 57 und 58 einer ersten Rückwirkungseinrichtung vorgesehen sind, stehen über Durchgangskanäle 61 und 62, die im Ventilkolben 48 vorgesehen sind, mit den Ringnuten 49 und 50 in Verbindung. Eine den Kolben 48 durchsetzende Bohrung 63 nimmt einen außermittigen Betätigungsfinger 64 auf, der einteilig mit der Lenkspindel 24 ausgebildet ist.

Zwei gegenüberliegende freie Rückwirkungskolben 65 und 66 einer zweiten Rückwirkungseinrichtung sind in einer Ventilbuchse 67 vorgesehen, wobei zwei Kammern 69 und 70 zwischen dem Kolben 66 und einem Verschluß 68 der Ventilbuchse 67 und zwischen dem Kolben 65 und dem rechten Ende der Bohrung 42 gebildet sind, wie dies in F ι g. 2 gezeigt ist. Diese beiden Kammern 69 und 70 stehen über eine geeignete Leitung (nicht dargestellt) mit der Ringkammer 37 in Verbindung. Federn 71 und 72 sind in den Kammern 69 bzw. 70 vorgesehen, um die Rückwirkungskolben 66 und 65 gegen einen Schulterabschnitt 67a der Venülbiichse 67 zu drücken. An den Rückwirkungskolben 65 und 66 greift ein Betätigungsfinger 73 an, der außermittig einteilig mit der Lenkspindel 24 ausgebildet ist, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist. Die zwischen den beiden Kolben 65 und 66 vorgesehene Bohrung 74 sieht mit dem Ringraum 44 in Verbindung.

Die verwendeten Dichtungen und Lager, die insbesondere in F1 g. 1 gezeigt sind, haben mit Ausnahme der Lagerkugeln 18 keine Bezugsziffern, weil sie allgemein bekannt sind.

Es soll nunmehr die Betriebsweise erläutert werden. Es sei angenommen, daß das Fahrzeug geradeaus fährt, so daß sich das Lenkrad in seiner neutralen Stellung befindet. Der Ventilkolben 48 verbindet alle Flüssigkeitskanal und damit verbundenen Kammern unterein ander, wobei von der Pumpe 32 geförderte Druckflüssigkeit annähernd drucklos durch alle Teile strömt. Unter dieser Bedingung sind die Drücke zwischen den Arbeitsräumen 14 und 15 ausgeglichen, so daß keine Bewegung des Servokolbens 12 stattfindet. Wenn das Lenkrad im Uhrzeigersinne gedreht wird, bewirkt die Bewegung des Betätigungsfingers 64 eine Verschiebung des Ventilkolbens 48 in gleicher Richtung aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung. Die Flüssigkeitsverbindung zwischen den Ringnuten 45 und 49 wird dann infolge der Verschiebung des Ventilkolbens 48 unterbrochen, wobei der Durchtrittsquerschniit zwischen den Nuten 46 und 50 größer wird als vorher. Demgemäß wird auch der Öffnungsgrad zwischen der Ringnut 49 und der Ringkammer 28 größer als vorher, während die Ringnut 50 und die Ringkammer 28 gegeneinander verschlossen sind, so daß keine Flüssigkeitsströmung zwischen ihnen auftritt.

Daher wird der der Ringnut 49 von der Pumpe 32 zugeführte Flüssigkeitsdruck weiter dem ersten Arbeitsraum 15 über die Ringnut 33 und den Kanal 35 zugeführt, während gleichzeitig Flüssigkeit aus dem zweiten Arbeitsraum 14 über die Leitung 80 in den Sumpf 43 ausgetragen wird.

Der gleiche Flüssigkeilsdruck wie in der Ringnut 49 wira in der Reaktionskammer 59 infolge der Verschiebung des Ventilkolbens 48 im Uhrzeigersinne erzeugt, während in der anderen Reaktionskammer 60 kein Flüssigkeitsdruck vorhanden ist, so daß auf den Ventilkolben 48 eine nach links eerichtete Reaktions-

kraft einwirkt, die der Drehung des Lenkrades im Uhrzeigersinne entgegenwirkt, um ein gutes Lenkungsgefühl für den Fahrer zu erhalten.

Weiterhin wird der Rückwirkungskolben 66 nach links geschoben, um die Kraft der Feder 71 zu überwinden, was .auf die Drehung des Betätigungsfingers 73 im Uhrzeigersinne zurückzuführen ist, wahrend der Rückwirkungskolben 65 durch die Kraft der Feder 72 am Schulterabschnitt 67a der Ventilbuchse 67 anschlägt.

Die beiden Kammern 69 und 70 stehen beide über einen Durchgang 80 und eine Leitung 38 mit der Zahnradpumpe 40 in Verbindung und werden mit Flüssigkeitsdruck in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeii beaufschlagt. Daher wird jetzt auf den nach links bewegten Kolben 66 eine Widerstandskraft entgegen der Drehbewegung des Lenkrades im

Uhrzeigersinne infolge des Flüssigkeilsdrucks in der Kammer 69 ausgeübt, während der Kolben 65 am Schulterabschnitt 67a der Ventilbuchse 67 durch die Kraft der Feder 72 gehalten wird.

Wenn das Lenkrad in entgegengesetzter Richtung

ίο gedreht wird, entsteht eine Widerslandskraft entgegen der Drehung im Gegenuhrzeigersinne des Lenkrades infolge des in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugten Flüssigkeitsdruckes.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

, Patentansprüche:

1. Steuerventil für eine Hilfskraftlenkung von Fahrzeugen, bei der eine Lenkspindel über einen Gewindespindelabschnitt mit einem in einem Getriebegehäuse verschiebbar gelagerten, von beiden Seiten mit dem Druck einer Druckmittelquelle beaufschlagbaren Servokolben eines Lenkmotors in Verbindung steht, der seinerseits in seiner Mantelfläche einen Zahnstangenabschnitt aufweist, der mit einem mit den Fahrzeuglenkrädern in Verbindung stehenden Zahnsegment kämmt, wobei /wischen Gewindespindelabschnilt und Lenkspindel zwei quer und außermittig zur Längsspindelachse angeordnete Kolbenanordnungen mit je einem in axialer Richtung von der Lenkspindel abstehenden und in jeweils eine der Kolbenanordnungen e-ngreifenden Betätigungsfinger in Wirkverbindung stehen, von denen die erste Kolbenanordnung als Ventilkolben ausgebildet ist und in neutraler Stellung für eine Sperrung der Strömungsmittelverbindung zwischen der Druckmittelquelle und dem Lenkmotor sorgt und bei Verstellung nach einer von beiden Seiten eine Verbindung der Arbeitsräume des Lenkmotors mit der Druckmiueiquelle bzw. mit einem Rücklauf freigibt, und in an beiden Stirnflächen des Ventilkolbens angeordneten Sackbohrungen je eine, durch am Gewindespindelabschnitt abgestützte erste Rückwirkungskolben verschlossene erste Rückwirkungskammer enthält, deren eine bei Verstellung des Ventilkolbens jeweils mit dem druckbeaufschlagten Arbeitsraum des I.enkmolors verbunden ist und von denen die zweite Kolbenanordnung als zweite Rückwirkungscinrichlurig ausgebildet ist und aus zwei getrennten Kolben besieht, die gleichachsig bewegbar gelagert und an entgegengesetzten Wirkungsflächen mit hydraulischem Druck beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Rückwirkungskolben (57, 58) fest mit dem Gewindespindelabschnitl (17) verbunden sind und ihre die Sackbohrungen im Ventilkolben verschließenden Stirnflächen die gesamte Wirkfläche der ersten Rückwirkungskammer (59, 60) begrenzen und daß die zweite Rückwirkungseinrichtung (65, 66) vom Druck einer weiteren Druckmittelquelle beaufschlagt ist, der abhängig ist von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (65, 66) der zweiten Rückwirkungseinrichtung an einander zugekehrten Enden mit festen Anschlägen zusammenwirken.