DE2352018A1

DE2352018A1 - Lenkeinrichtung mit hilfskraftunterstuetzung fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2352018A1
Application number: DE19732352018
Authority: DE
Inventors: Erich Jablonsky
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1973-10-17
Filing date: 1973-10-17
Publication date: 1975-04-24

Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft
Friedrichshafen

Lenkeinrichtung mit Hilfskraftunterstützung für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkeinrichtung mit Hilfskraftunterstützung für Kraftfahrzeuge, mit einer von dem Fahrzeugmotor antreibbaren Druckmittelpumpe, einem Steuerventil, das eine Reaktionskammer aufweist und über ein Lenkhandrad betätigbar ist, mit mindestens einem Servomotor, einem Druckmittelbehälter und zugehörigen Leitungen.

Zweck der Anordnung derartiger Einrichtungen an Lenkgetrieben von Kraftfahrzeugen ist eine Verringerung der vom Fahrer zum Lenken aufzubringenden Kraft.

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Bisher bekannte Lenkeinrichtungen mit Hilfskraftunterstützung werden derart ausgeführt, daß die Lenkkraft im Bereich um die Mittelstellung der Lenkung stärker ansteigt als im Bereich größerer Lenkausschläge. Dieser Kraftanstieg dient zur Zentrierung der Lenkung und ist erforderlich, um dem Fahrer ein ausreichendes Fahrgefühl zu vermitteln.

Der gleiche Kraftanstieg muß bei diesen Lenkungen auch beim Parkieren, d. h. bei größeren Lenkbewegungen mit sehr niedriger Fahrgeschwindigkeit, überwunden werden. Ein starker Kraftanstieg beim Parkieren ist jedoch nicht erwünscht.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Lenkeinrichtung der oben genannten Art zu schaffen, bei der im Bereich sehr kleiner Fahrgeschwindigkeiten, beispielsweise beim Parkieren, die volle Hilfskraftunterstützung ohne Reaktionskraft wirksam ist, während bei darüberliegenden Fahrgeschwindigkeiten durch eine mit dem Lenkausschlag ansteigende Reaktionskraft ein gutes Fahrgefühl erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche angeführten Merkmale gelöst.

Nachstehend wird die Erfindung mit ihren weiteren Merkmalen anhand zweier in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

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Fig. 1 und Fig. 2 die Anordnung des erfindungsgemäßen

Schaltventils im Hydraulikkreis einer Lenkeinrichtung in schematischer Darstellung, mit verschiedenen Betätigungsarten des Schaltventils,

Figi 3 ein Diagramm mit der. Abhängigkeit der Kraft am Lenkhandrad von der Anzahl der Lenkhandrad-Umdrehungen .

Der Hydraulikkreis für die Hilfskraftunterstützung der Lenkeinrichtung besteht im wesentlichen aus einer vom Fahrzeugmotor antreibbaren Druckmittelpumpe 1, einem Steuerventil 2, einem Servomotor 3_; einem Druckmittelbehälter 4 und zugehörigen Leitungen. Das Steuerventil 2 ist über ein nicht dargestelltes Lenkhandrad in bekannter Weise mechanisch oder hydraulisch betätigbar. Außer den für die Steuerung des Servomotors 3 erforderlichen Nuten und Kanälen weist das Steuerventil 2 eine Reaktionskammer 5 auf, die.durch zwei Abschlußringe 6 und 7 im Ventilgehäuse 8 abgedichtet ist. Der Ventilkolben 9 wird durch eine Feder 10 in seiner Mittellage gehalten. Derartige Steuerventile sind dem Fachmann bekannt. Deshalb wird auf eine nähere Beschreibung verzichtet.

Zur Steuerung des Reaktionsdruckes in der Reaktionskammer in Abhängigkeit vom Bewegungszustand des Fahrzeugs dient ein Schaltventil 11, das durch eine Leitung 12 mit der Drucklei-

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tung 13 der Druckmittelpumpe 1, durch eine Leitung 14 mit der Rückleitung 15 zu dem Druckmittelbehälter 4 und durch eine Leitung 16 mit der Reaktionskammer 5 verbunden ist. Der Kolben 17 des Schaltventils 11 wird durch eine Feder 18 in seiner neutralen Schaltstellung gehalten. In dieser Neutralstellung ist, wie in Fig. 1 dargestellt, die Reaktionskammer 5 durch entsprechende Nuten und Kanäle im Schaltventil 11 über die Leitungen 16, 14 und 15 mit dem Druckmittelbehälter verbunden. In dieser ersten Schaltstellung des Schaltventils wirkt also auf den Ventilkolben 9 des Steuerventils 2 keine hydraulische Reaktionskraft. Wird der Kolben 17 des Schaltventils 11 gegen die Kraft der Feder 18 verschoben, so ergibt sich eine Verbindung von der Druckleitung 13 zu der Reaktionskammer 5-über die Leitungen 12 und 16. Dadurch kommt in dieser zweiten Schaltstellung des Schaltventils 11 der Arbeitsdruck der Druckmittelpumpe 1 in der Reaktionskammer 5 zur Wirkung.

Die beiden Schaltstellungen des Schaltventils 11 sind in Abhängigkeit vom Bewegungszustand des Fahrzeugs einstellbar. Bei Stillstand des Fahrzeugs und bei sehr niedriger Geschwindigkeit, wie sie etwa beim Parkieren auftritt, bleibt der Kolben 17 in seiner Neutralstellung. Erst bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit wird der Kolben 17 durch geeignete Mittel gegen die Kraft der Feder 18 in die zweite Schaltstellung verschoben, in der die Druckleitung 13 mit der Reaktionskammer 5 verbunden ist.

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Eine Ausführungsform für die Betätigung des Schaltventils 11 in Abhängigkeit vom Bewegungszustand des Fahrzeugs besteht in einer Koppelung der Schaltstellungen des Schaltventils 11 mit den Schaltstellungen des Fahrzeuggetriebes. Zweckmäßigerweise wird das Schaltventil 11 über geeignete, bekannte Verbindungselemente (z.B. mechanisch, hydraulisch oder elektrisch) mit der in der Zeichnung nicht dargestellten Schalteinrichtung des Getriebes gekoppelt. Dabei wird im ersten Gang und im Rückwärtsgang das Schaltventil 11 durch die Feder 18 in seiner Neutralstellung gehalten. In den anderen Gängen wird der Kolben 17 gegen die Kraft der Feder 18 verschoben. Dadurch wird erreicht, daß in den beim Parkieren verwendeten Gängen, dem ersten Gang und dem Rückwärtsgang, die volle hydraulische Hilfskraftunterstützung zum Lenken zur Verfügung steht, während in den anderen Gängen - und damit bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit - die in der Reaktionskammer 5 erzeugte Reaktionskraft spürbar wird.

Eine andere Ausführungsform für die Betätigung des Schaltventils 111 ergibt sich durch die Erzeugung eines in Abhängigkeit vom Bewegungszustand des Fahrzeugs veränderbaren hydraulischen Druckes (Fig. 2). Eine von einer Fahrzeugachse, einer Getriebeausgangswelle oder einem ähnlichen Teil mit fahrabhängiger Drehzahl antreibbare Pumpe 19 ist über eine Druckleitung 20 mit der einen Stirnseite des Kolbens 117 des Schaltventils 111 verbunden. Die Pumpe 19 lie-

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fert bei kleiner Fahrzeuggeschwindigkeit"einen Förderstrom bzw. einen Druck, der nicht zu einer Verstellung des Schaltventils 111 ausreicht. Erst ab einem durch die Feder 18 bestimmten Druck und dadurch ab einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit wird eine Verstellung des Schaltventils 111 bewirkt, so daß erst ab einer bestimmten Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Reaktionskammer 5 des Steuerventils 2 mit unter Druck stehendem Druckmittel versorgt wird. Die Wirkungsweise ist die gleiche, wie bei der oben beschriebenen Betätigung des Schaltventils 11 in Abhängigkeit vom Schaltgetriebe.

Die Pumpe 19 kann aufgrund ihrer nur geringen Belastung eine kleine Pumpe mit niedrigem volumetrischen Wirkungsgrad sein, beispielsweise eine Kreiselpumpe mit Rotor-Schlupf aus Kunststoff-Spritzteilen. Dadurch tritt der zum Schalten des Schaltventils 111 benötigte Druck erst ab einer bestimmten Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf. Außerdem werden Uberlastungsschäden der Pumpe vermieden.

Eine weitere Betätigungsmöglichkeit für das Schaltventil kann über den Tachometer erfolgen. Ein bei 10-20 km/h angeordneter Kontakt läßt einen elektrischen Hubmagneten ansprechen, der das Schaltventil 11 betätigt. Bei Verringerung der Fahrgeschwindigkeit unter 10-20 km/h schaltet der Kontakt wieder ab, und damit geht das Schaltventil 11 wieder auf Neutralstellung.

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In Fig. 3 ist die Abhängigkeit der Kraft P am Lenkhandrad von der Anzahl η der Lenkhandrad-Umdrehungen in einem Diagramm dargestellt. Der Gesamtbereich der Lenkhandrad-Umdrehungen ist mit "b2" bezeichnet. Der Lenkbereich "bl" bei normaler Fahrt beträgt nur etwa ein Drittel des Gesamtbereiches "b2".

Die punktierte Linie "A" zeigt den Kraftanstieg bei einer mechanischen Lenkung. Eine Lenkeinrichtung mit Hilfskraftunterstützung weist einen weniger steilen Kraftanstieg gemäß der Linie "Bl - B2" auf. Ein Kraftanstieg entsprechend der Linie "Bl" ist zur Vermittlung des Fahrgefühls erwünscht und wird durch die Reaktionskraft in der Reaktionskammer erzeugt. Bei einer Lenkhandraddrehung bis in den Bereich von "B2" würden jedoch bei einer normalen hilfskraftunterstützten Lenkeinrichtung bereits zu hohe Kräfte am Lenkhandrad auftreten. Ein Lenkhandradausschlag bis zu diesem Bereich "B2" ist nur bei sehr niedrigen Fahrgeschwindigkeiten, beispielsweise beim Parkieren, möglich. Gerade in diesem Betriebszustand sind große Kräfte am Lenkhandrad aber nicht erwünscht. Eine Abhilfe konnte bei bisher bekannten Lenkeinrichtungen mit Hilfskraftunterstützung nur mit besonderen Lenkkraftbegrenzungsventilen erreicht werden, die den Nachteil haben, daß beim Parkieren immer zuerst die maximale Lenkkraft überwunden werden muß.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung des Schaltventils in der Lenkeinrichtung mit Hilfskraftunterstützung wird

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die Verbindung von der Druckmitte!pumpe zu der Reaktionskammer bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit unterbrochen, so daß dabei keine Reaktionskraft erzeugt wird. Ein Lenkkraftanstieg ist deshalb nur bis zur Höhe der Kraft der Zentrierfeder IO des Steuerventils 2 möglich. Die waagrecht verlaufende Linie "C" zeigt den Kraftbedarf am Lenkhandrad beim Parkieren.

Der Vorteil der Erfindung besteht also darin, daß beim Parkieren mit voller hydraulischer Hilfskraftunterstützung ohne nennenswerten Kraftbedarf am Lenkhandrad gelenkt werden kann. Bei normalem Fahrbetrieb dagegen wird durch den Arbeitsdruck eine ein ausreichendes Fahrgefühl vermittelnde Reaktionskraft in der Reaktionskanuner erzeugt. Der bisherige Nachteil, daß der Anstieg der Reaktionskraft beim Fahren wegen der hohen Parkierkraft weniger steil ausgeführt werden konnte, fällt damit weg.

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Claims

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1. Lenkeinrichtung mit Hilfskraftunterstützung für Kraftfahrzeuge, mit einer von dem Fahrzeugmotor antreibbaren Druckmittelpumpe, einem Steuerventil, das eine Reaktionskammer aufweist und über ein Lenkhandrad betätigbar ist, mit mindestens einem Servomotor, einem Druckmittelbehälter und zugehörigen Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Leitung zwischen der Druckmittelpumpe (I)- und der Reaktionskammer (5) ein in Abhängigkeit vom Bewegungszustand des Fahrzeugs betätigbares Schaltventil (11, 111) mit zwei Schaltstellungen angeordnet ist, in dessen durch die Kraft einer in dem Schaltventil (11, 111) angeordneten Feder (18) bei Stillstand und geringer Geschwindigkeit des Fahrzeugs eingeschalteter neutraler Schaltstellung die Verbindung von der Druckmittelpumpe (1) zu der Reaktionskammer (5) gesperrt ist, während die Reaktionskammer (5) mit dem Ölrücklauf zu dem Druckmittelbehälter (4) verbunden ist und in dessen zweiter Schaltstellung eine Verbindung zwischen der Druckleitung (13) der Druckmittelpumpe (1) und der Reaktionskammer (5) besteht.

2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (11) über Verbindungselemente, beispielsweise hydraulischer oder elektrischer Art, mit einer Schalteinrichtung des Fahrzeuggetriebes derart gekoppelt ist, daß die neutrale, erste Schaltstellung des Schaltventils (11)

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dem ersten Gang und dem Rückwärtsgang und die zweite Schaltstellung des Schaltgetriebes (11) den anderen Gängen des Fahrzeuggetriebes zugeordnet sind.

3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Schaltventils (111) eine von
einer Fahrzeugachse antreibbare Pumpe (19) angeordnet ist.

4. Lenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckleitung (20) der Pumpe (19) mit der einen Stirnseite des Kolbens (117) des Schaltventils (111) verbunden ist.

5. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Tachometerein Kontakt bei der 10-20 km/h-Marke angeordnet ist zur Betätigung eines Hubmagneten für das Schaltventil (11).

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