DE2336195B2

DE2336195B2 - Servolenkung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2336195B2
Application number: DE2336195A
Authority: DE
Inventors: Alexander Von 7031 Mauren Loewis Of Menar
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-07-17
Filing date: 1973-07-17
Publication date: 1979-11-15
Also published as: DE2336195C3; GB1469305A; SE399220B; DE2336195A1; SE7409293L; FR2238346A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung für Kraftfahrzeuge, mit einem durch ein Lenkorgan betätigten Axialkolbenlenkventil mit geschlossener Mittelstellung, dem über eine Druckleitung von einer Druckmittelqucl-Ic gefördertes Druckmittel zugeführt wird, das je nach Auslenkrichtung des Lenkventils dem einen oder anderen von die Stirnflächen des Axialkolbens umschließenden Reaktionsräumen zugeleitet wird, von denen jeder über eine Arbeitsleitung mit einem Arbeitsraum eines doppelt wirkenden Lenkmotors verbunden ist.

Gemäß DE-OS 21 31 276 sind Servolenkungen dieser Art bekannt, bei denen der Anstieg der erforderlichen Handkraft begrenzt ist. Da das Lenkventil mechanisch durch die Lenkspindel betätigt wird, muß es in deren unmittelbarer Nähe angeordnet werden. Dies führt insbesondere bei höheren aufzubringenden Lenkleistungen und bei größeren Fahrzeugen zu unerwünschtem Aufwand für hydraulische Leitungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Servolenkung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der unter Vermeidung obengeschilderter Nachteile eine einstellbare und sichere Handkraftbegrenzung erzielt wird mit einer einfach aufgebauten und platzsparenden Anordnung.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

ίο daß in an sich bekannter Weise die Arbeitsleitungen über ein Umschaltventil geführt sind, dessen Ventilkolben durch zwei an seinen Stirnseiten angreifende vorgespannte Druckfedern zentriert ist und durch auf seine Stirnflächen einwirkenden, durch jeweils eine von

■« dem zwischen Lenkventil und Umschaltventil gelegenen Teilstück jeder der Arbeitsleitungen abzweigende Zweigleitung zugeführten Arbeitsdruck aus der Mittelstellung ausgelenki wird und dessen Gehäuse eine an die Druckleitung angeschlossene Mittelnut aufweist, wobei in der Mittelstellung des Umschaltventils die beiden durch dieses voneinander trennbaren Teilstücke jeder Arbeitsleitung miteinander verbunden sind und durch in einer Arbeitsleitung zugeführten ansteigenden Arbeitsdruck der Ventilkolben des Umschaltventils zunehmend verschoben wird, bis er bei einer bestimmten Druckhöhe die beiden Teilstücke der zugehörigen Arbeitsleitung voneinander tre-mt und gleichzeitig die Mittelnut des Gehäuses mit dem zum Arbeitsraum des Lenkmotors führenden Teilstück dieser Arbeitsleitung verbindet.

jo Federzentriert, hydraulisch durch Arbeitsdruck gesteuerte und zwischen Lenkvensil und Lenkmotor in die Arbeitsleitungen eingeschaltete Umschaltventile sind gemäß US-PS 29 58 339 bei Servolenkungen für Fahrzeuge bekannt.

y> Auf die erfindungsgemäße Weise wird ab einer bestimmten Handkraft der maximal zur Verfügung stehende Druck in den Servomotor eingesteuert, was eine schnelle Lenkbewegung bis zum gewünschten Einschlagwinkel zur Folge hat. ohne daß die Handkraft

•to weiter erhöht werden muß. Vorteilhaft braucht hier der Arbeitsdruck nicht erst durch Drosselung aufgebaut werden. Die eigentliche Steueranordnung ist dabei sehr einfach aufgebaut und kann auf kleinem Raum untergebracht werden. Das Schaltglied braucht nicht

V) direkt mit der Steueranordnung verbunden sein, sondern kann unmittelbar vor dem Servomotor einem Austausch oder einer Justiertätigkeit gut zugänglich angebracht werden, oder auch als Zusatzsteucrgerät nachträglich eingebaut werden.

ίο Eine weitere erfindungsgemäße Ausbildung besteht darin, daß die Vorspannung der Druckfedern durch Stellschrauben einstellbar ist.

Mit dieser Ausbildung ist ein einfach aufgebautes Zusatzelement verwirklicht, an dem sich die maximale

5¹) Handkraft, die nötig ist. um den vollen Druckmitteldruck dem Servomotor zuzuführen, leicht einstellen läßt.

Eine andere vorteilhafte erfindungsgemäße Ausbildung besteht darin, daß in die Leitung zwischen der Druckmittelquelle und dem Lenkventil ein einstellbares Druckreduziervenfil eingeschaltet ist. Damit kann der auf den Steuerschieber wirkende Druck auf den Druck reduziert werden, der dem Arbeitsdruck bei der gewünschten maximalen Handkraft entspricht. Durch

hs Verwendung dieses Druckreduzierventils kann die maximale Handkraft mit Sicherheit begrenzt werden. Außerdem bietet sich der Vorteil, daß das eigentliche Steuergerät nur auf einen wesentlich niedrigeren Druck

ausgelegt zu werden braucht und somit bei geringeren Ansprechkräften eine exaktere Steuerung erzielt werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung im schema tischen Aufbau,

F i g. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung im schematischen Aufbau und

F i g. 3 ein Diagramm des Verlaufs der Handkraft bei steigenden Lenkkräften.

In einem Lenkventilgehäuse I einer Servolenkung ist ein Axialkolben 3 in einer Bohrung 4, die beiderseits durch Deckel 5 verschlossen ist, durch einen Hebel 7 verschiebbar. Der Hebel ist in einer von der Bohrung 4 abgehenden und nach außen durch einen Deckel 9 verschlossenen Ausnehmung 8 angeordnet und sitzt fest auf einer Achse 11, die im Lenkventilgehäuse 1 gelagert ist und dmckmitteldicht nach außen führt. Am äußeren Ende der Achse 11 ist ein Betätigungshebel 12 befestigt. der mit einer nicht weiter dargestellten Lenkhandkurbel verbunden ist.

In eine mittlere Ringnut 14 in der Mantelfläche der Bohrung 4 mündet eine Druckleitung 15 ein. In der in Fig. I gezeichneten Mittelstellung des Axialkolbens 3 wird die mittlere Ringnut 14 durch einen mittleren Kolbenteif 16 des Axialkolbens 3 verschlossen. Der mittleren Ringnut benachbart sind in der Mantelfläche der Bohrung 4 in gleichen Abständen je links und rechts eine weitere Ringnut 17, 18 angeordnet, die miteinander durch eine Verbindungsleitung 20 verbunden sind, und von denen eine Rücklaufleitung 21 zu einem Druckmutelvorratsbehälter 23 führt. Der mittlere Kolbenteil 16 wird durch eine rechte Ringnut 25 und eine linke Ringnut 26 am Axialkolben 3 gebildet. In der gezeigten Mittelstellung des Steuerschiebers sind diese Ringnuten 25, 26 mit den Ringnuten 17, 18 in Verbindung. Von der rechten Ringnut 25 führt eine Verbindungsbohrung 28 durch den Steuerschieber zur linken Stirnseite 29 des Steuerscb^:ebers. der an diesem Ende in einen aus einem erweiterten Teil der Bohrung 4 und in dem Deckel 5 gebildeten Reaktionsraum 30 taucht. Gleichermaßen führt von der linken Ringnut 26 eine Verbindungsbohrung 32 zur rechten Stirnseite 33 des Steuerschiebers 3 und dort in einen gleichermaßen gebildeten Reaktionsraum "Ά. Der Hebel 7 greift zur Betätigung des Axialkolbens 3 in eine der linken Ringnut 26 benachbarten Nut ein.

Die Versorgung des Lenkventils mit Druckmittel erfolgt über die Druckleitung 15 von einer Druckmittelquelle 37 her. die durch eine über eine Leitung 38 angeschlossene Pumpe 39 sowie einen Druckmittelspeicher 37 gebildet wird. Parallel zur Pumpe zwischen der Verbindungsleitung 38 und der Ansaugleitung 40 der Pumpe befindet sich ein Druckregelventil 41.

Vom linken Reaktionsraum 30 führt eine Arbcitsleilung 43 und vom rechten Reaktionsraum 34 eine Arbeitsleitung 44 zu einem Umschaltventil 46.

Dieses enthält in einer Längsbohrung 47 einen verschiebbaren Ventilkolben 48, der von beiderseits seine kegelförmig ausgebildeten Stirnseilen 50,50' über Federteller 51, 51' beaufschlagenden, vorgespannten Druckfedern 52, 52' in die Mittelstellung zentriert. Die Federteller 5Γ, 51 sind in einem aus jeweils einer Erweiterung der Längsbohrung 47 und jeweils einem die Druckfedern 52 bzw. 52' in eine Sackbohrun,^ aufnehmenden Versrhlußteil 54 dzw. 54' gebildeten Ringraum 55 bzw. 55' in axialer Richtung bewegbar.

Durch axial in das Verschlußteil 54 bzw. 54' eingesetzte Stellschrauben 56 bzw. 56', die ebenfalls über einen Federteller auf die Druckfeder 52 bzw. 52' wirken, ist die Vorspannung der Federn veränderbar.
Die Längsbohrung 47 enthält eine mittlere Ringnut 58, in die von der Druckmittelquelle her die Druckleitung 59 mündet, sowie dieser Ringnut benachbart je eine Ringnut 60 bzw. 60'. In die Ringnut 60 mündet die Arbeitsleitung 43 vom linken Reaktionsraum 30 her ein,

ίο von der zuvor eine Zweigleitung 62 zum Ringraum 55 abzweigt, der über Öffnungen 63 im Federteller 51 mit der Längsbohrung 47 verbunden ist. Gleicherweise mündet in die Ringnut 60' die Arbeitsleitung 44, von der eine Zweigleitung 62' in den Ringraum 55' mündet, der wiederum über Öffnungen 63' in der Längsbohrung 47 verbunden ist.

In der Mittelstellung des Veptilkolbens 48 schließt dieser mit einem mittleren Kolbenteil 65 die mittlere Ringnut 58 ab. Der mittlere Kolbenteil 65 wird durch zwei Ringnuten 66, 66' begrenzt die in der Mittelstellung des Ventilkolbens mit den Ringnuten 60. 66' in Verbindung stehen. Zwischen der mittleren Ringnut 58 und der Ringnut 6ö führt ein Teilstück 68 der Arbeitsleitung zu einem Arbeitsraum 69 eines Lenkmotors 70. Gleichermaßen führt zwischen den Ringnuten 58 und 60' ein Teilstück 72 der Arbeitsleitung zu einem Arbeitsraum 72 des Lenkmotors 70. Die Arbeitsräume 69 und 73 des Lenkmotors werden durch einen mit einer Kolbenstange 75 verbundenen Kolben 76 voneinander getrennt, wobei die Kolbenstange zur Unterstützung der Lenkbewegung mit dem nicht dargestellten Lenkgestänge des Fahrzeuges verbunden ist.
Die Servolenkung arbeitet folgerndenraßen:
Wenn der Betätigungshebel ausgelenkt wird, so wird

ji über den Hebel 7 der Axialkolben 3 beispielsweise nach links ausgelenkt. Durch diese Auslenkung wird die Ringnut 17 verschlossen und eine Verbindung zwischen der mittleren Ringnut 14 und der rechten Ringnut 25 hergestellt. In dieser Stellung kann von der Druckleitung 15 her das Druckmittel über die Verbindungsboh- -ung 28 in den linken Reaktionsraum 30 gelangen, von dem es über die Arbeitsleitung 43 in die Ringnut 60 des Umschaltventils 46 und von dort über die Ringnut 66 und das Teilstück 68 der Arbeitsleitung !n den linken

-ti Arbeitsraum 69 des Lenkmotors 7C geleitet wird. Im Arbeitsraum 69 baut sich somit ein Arbeitsdruck auf. der den Kolben 76 im Sinne einer Unterstützung der Lenkbewegung verschiebt. Der rechte Arbeitsraum 73 ist dabei über das Teilstück 72 der Arbeitsleitung, die

5(i Ringnut 66' und 60' sowie die Arbcitsleitung 44 mit dem rechten Reaktionsraum 34 des Lcnkventils verbunden, wobei dieser rechte Reaktionsraum 34 übei die Verbindungsbohrung 43. die Ringnuten 26,18 und 17 mit der Rücklaufleitung 21 in Verbindung steht. Der Arbeitsraum 53 des Lenkmotors 70 is' somit wie der rechte Reaktionsraum 34 druckentlastet. Der Axialkolben 3 wird somit durch den im linken Reaktionsraum 30 herrschenden Arbeitsdruck einseitig entgegen Her Aiislenkrichtun^ des Steuerschiebers belastet, so daß

M> vom I .enkrad her über die Übertragungsvorrichtung der Lenkbewegung und dem Betätigungshebel 12 eine dem Arbeitsdruck proportionale Handkraft ausgeübt werden muß. Nach Aufhebung der Handkraft kehrt der Axialkolben 3 wieder in seine Mittellage zurück, in der

bj die Reaktionsräume 30 und 34 über die Verb'ndungsbohrungen 28 und 32 und die Ringnuten 26, 18 und 17 mit der Rücklaufleitung 21 verbunden und damit druckenthistet sind.

Hei einer' umgekehrten Auslenkung des Steuerschiebers nach rechts erfolgt die Betätigung von Lenkventil. Umschaltventil und Lenkmotor in entsprechend umgekehrter Richtung.

je nach Größe des Widerstandes an den Rädern ist eine größere oder kleinere Lenkkraft notwendig, die durch einen größeren oder kleineren Arbeitsdruck im Servomotor erzeugt werden muß. Ab einer bestimmten Lenkraft bzw. ab einem bestimmten Arbeitsdruck wird jedoch der Ventilkolben 48. der jeweils einseitig an seinen Stirnflächen durch diesen Arbeitsdruck beaufschlagt wird, entgegen der Kraft der vorgespannten F'eder 52 oder 52' verschoben, wodurch die Ringnut 60 oder 60' verschlossen wird und eine Verbindung von der mittleren Ringnut 58 bzw. über die Ringnut 66' und das Tcüstück 72 der Arbeitsleitung zum Arbeitsraum 73 hergestellt und diesen Arbeitsraum anstelle des gesteuerten Arbeitsdrucks der volle Druck von der Druckmittelquelle über die Druckleitung 59 zugeleitet wird. Mit Hilfe dieses maximalen Druckes wird die l.enkbewegung vom Schaltpunkt des Vcniilkolbcns 48 ab schnell zu Lnde geführt, ohne daß der Axialkolben 3 im Sinne einer Vergrößerung des Arbeitsdruckes entgegen einem ansteigenden Druck in den Reaktionsräumen 30 oder 34 betätigt /u werden braucht. Ls ist also ab dem Schaltpunkt des Umschaltventils 46 zur Durchführung der gewolltcn l.enkbewegung keine Vergrößerung der Handkraft mehr nötig. Durch die Stellschrauben 56, 56'. mit denen die Vorspannung der Ledern 52, 52' reguliert werden können, läßt sich der maximale Arbeitsdruck, ab dem keine Vergrößerung der I fandkraft mehr erfolgen soll, leicht einstellen.

Im Ausfülmingsbeispicl nach Fig. 2 ist eine Servolenkung gezeigt, die im wesentlichen den gleichen Aufbau hat. wie die Anordnung nach F i g. I. nur wird in diesem lalle dem Lenkventil nicht der volle Druck der Druckmittelquellc über die Druckleitung 15 zugeführt, sondern ein reduzierter Druck, der durch ein /wischen Teilstucke 15.). 156 der Druckleitung eingesetztes Druckredu/ierventil 80 erzeugt wird. Dieses ist von einer allgemein bekannten Art mit einem Steuerkolben 81. oer in einer Längsbohrung 82 angeordnet ist und mitiels an einer Ringnut 84 gebildeter Stcuerkantcn die Verbindung zwischen den Tcilstücken 15.) und 156 der Druckleitung steuert. Die eine Stirnseite des SteuerkolhprHi Rl Ut vr*n pinpr Hrnrlf fprjpr Ä5 belltet, deren Vorspannung durch eine Stellschraube 86 einstellbar ist. Die gegenüberliegende Stirnseite des Steuerkolbens taucht in einen Arbeitsraum 87. der über eine Leitung 88 eine Verbindung zur vom Druckreduzierventil 80 zum Lenkventil führenden Druckleitungsteilstück 156 hat.

Bei Druckmangel im Arbeitsraum 87 wird der Sleuerkolben 81 durch die Druckfeder 85 nach links bis zu einem festen Anschlag verschoben, so daß in dieser Stellung über die Ringnut 84 eine Verbindung /wischen dem in eine Ringnut 89 der l.ängsbohrung 82 mündenden Drucklcilungsieilstück 15a mit dem Druekleitungsteilstück 156 hergestellt ist. Auf diese Weise kann Druckmittel über die Leitung 88 in den Arbeitsraum 87 gelangen und dort einen Druck aufbauen, so daß ab einem bestimmten Druck der Steuerkolben 81 nach rechts verschoben wird. Hei weiterer Verschiebung nach rechts entgegen der Kraft der leder 85 wird mit der Ringnut 84 eine Verbindung /wischen dem Druckleitungsteilstück 156 und einer weiteren Ringnut 90 in der l.ängsbohrung 82 hergestellt. Von dieser Ringnut 90 führt eine Rücklaiiflcitung 91 zum Druckmittelvorratsbehälter 23. Mit Hilfe dieses Druckredu/ierventils 80 wird der maximale vom Lenkventil dem Lenkmotor 70 zuleitbarc Arbeitsdruck auf einem bestimmten an der Stellschraube 86 einstellbaren Wert gehalten. Gleichermaßen wird auch die maximale am Axialkolben 3 des Lenkventils wirkende Reaktionskraft begrenzt. Zur sicheren Punktion w>rd dabei das Umschaltventil 46 an den Stellschrauben 56, 56' so eingestellt, daß der Schaltpunkt, d. h. das Verschieben des Ventilkolbens 48 bei einem Arbeitsdruck erfolgt, der mit Sicherheit unterm vom Dnickreduzierventil 80 dem Lenkventil zugeführten Druck liegt. Auf diese Weise erfolgt eine sichere Begrenzung der Handkraft, die dazu noch leicht einstellbar ist. F i g. 3 zeigt an einem Beispiel den schematischen Verlauf der Handkraft (Ph) bei steigenden Lenkkräften (Pt). Ohne die Handkraftbegrenzung würden die Handkräftc im Verhältnis zu den Lenkkräften nach der F.inie 92 und der gestrichelten Linie 93 ansteigen. Durch die Begrenzung der Handkraft durch Umschalten des Ventilkolbens 48 im Punkt 94 steigt jedoch die Handkraft bei steigenden Lenkkräften nicht mehr weiter an, sondern hat den Verlauf der Linie 95.

Die beschriebenen Anordnungen haben neben der sicheren Begrenzung der Handkraft noch den Vorteil, daß sie an beliebigen Einbaustellen im Kraftfahrzeug untergebracht werden können. Auch kann das Umschaltventil 46 und das Druckreduzierventil 80 durchaus in eine bestehende Anlage ohne Handkraftbegrenzung

erde". D2S Umschaltventil

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einer gut zugänglichen Stelle untergebracht werden, ohne daß zusätzlicher Raum bei den oft räumlich sehr beengten Verhältnissen am Lenkgetriebe beansprucht werden muß.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Servolenkung für Kraftfahrzeuge, mit einem durch ein Lenkorgan betätigten Axialkolbenlenkventil mit geschlossener Mittelstellung, dem über eine Druckleitung von einer Druckmittelquelle gefördertes Druckmittel zugeführt wird, das je nach Auslenkrichtung des Lenkventils dem einen oder anderen von die Stirnfläche des Axialkolbens umschließenden Reaktionsräumen zugeleitet wird, von denen jeder über eine Arbeitsleitung mit einem Arbeitsraum eines doppelt wirkenden Lenkmotors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Arbeitsleitungen (43, 44) über ein Umschaltventil (46) geführt sind, dessen Ventilkolben (48) durch zwei an seinen Stirnseiten (50, 50') angreifende vorgespannte Druckfedern (52, 52') zentriert ist und durch auf seine Stirnflächen einwirkenden, durch jeweils eine von dejr. zwischen Lenkventil und Umschaltventil (46) gelt^enen Teilstück jeder der Arbeitsleitiingen (43, 44) abzweigende Zweigleitung (62, 62') zugeführten Arbeitsdruck aus der Mittelstellung ausgelenkt wird und dessen Gehäuse eine an die Druckleitung (59) angeschlossene Mittelnut (58) aufweist, wobei in der Mittelstellung des Umschaltventils (46) die beiden durch dieses voneinander trennbaren Teilstücke (43 und 68, 44 und 72) jeder Arbeitsleitup.g miteinander verbunden sind und durch in einer Arbeitsleitung zugeführten ansteigenden Arbeitsdruck der Ventilkolben (48) des Umschaltventils (46) zunehmend verschoben wird, bis er bei einer bestimmten „/ruckhöhe die beiden Teilstücke der zugehörigen Arbeitsleitung voneinander trennt und gleichzeitig .,ie Mittelnut (58) des Gehäuses mit dem zum Arbeitsraum (69, 73) des Lenkmotors (70) führenden Teilstück dieser Arbeitsleitung verbindet.

2. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Druckfedern (52, 52') durch Stellschrauben (56, 56') einstellbar ist.

3. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckleitung (15a, \5b) zwischen der Druckmittelquelle (37) und dem Lenkventil (1) ein einstellbares Druckreduzierventil (80) eingeschaltet ist.