DE2356835B2 - Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für ein KraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einem
vom Lenkhandrad aus betätigbaren Lenkventil, durch das von einer Hochdruckpumpe gefördertes Druckmittel den beiden Arbeitsräumen eines Lenkmotors
zugeleitet werden kann und mit einem durch die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit gesteuerten, elektrisch
betätigten Stellglied, das auf den Ventilschieber eines pip<?n Druckmittciabfluß aus d?r Lenkeinrichtun" in
einen Behälter steuernden, federbelasteten Ablaufventils einwirkt.
Bei bekannten Hilfskraftlenkeinrichtungen dieser Art (DE-OS 21 27 187) ist das Lenkhandrad mechanisch mit
einem das Lenkventil bildenden Zwei-Wege-Ventil gekoppelt, um wahlweise den einen oder anderen
Arbeitsraum des Lenkmotors mit der Hochdruckpumpe zu verbinden. Der Ventilschieber des Zwei-Wege-Ventils enthält in seinem Inneren einen Druckmittel
beaufschlagten Raum, der an einander gegenüberliegenden Stirnseiten durch je einen am Gehäuse abgestützten
Kolben begrenzt ist, wobei die Kolben durch mehrere zwischen ihnen eingespannte Schraubenfedern auseinandergehalten werden. Einer der Kolben ist axial
durchbohrt und leitet durch ein Ablaufventil in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert Druckmittel aus dem Raum im Inneren des
Venulschiebers zu einem Ablauf. Da das Lenkhandrad mit dem Ventilschieber des Zwei-Wege-Ventils verbun-
IQ den ist, wird bei seiner Drehung eine Gegenkraft
erzeugt, die der vom Druck des Druckmittels erzeugten und auf den Ventilschieber wirkenden Rückstell- oder
Gegenkraft entspricht. Damit wird zwar eine am Lenkhandrad zu spürende Gegenkraft von dem
Ablaufventil in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit moduliert Infolge der konstruktiven Gegebenheiten, insbesondere der Schwierigkeit, die Kolben im
Ventilkolben leicht gleitend, jedoch druckmitteldicht zu führen, ist die mit den bekannten Einrichtungen
erzielbare Ansprechempfindlichkeit jedoch begrenzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, auf konstruktiv einfache und gleichbleibend wirksame Weise den Anteil der
hydraulischen Hilfskraftunterstützung an der gesamten aufzubringenden Lenkarbeit in Abhängigkeit von der
Fahrzeuglängsgeschwindigkeit bzw. zusätzlich von der Fahrbahniängsneigung veränderbar zu machen.
Bei einer Hilfskraftlenkeinrichtung der eingangs genannten Art ist.Jiese Aufgabe gemäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß von jedem der Arbeitsräume des
Lenkmotors eine Ablaufleitung mit einem in Richtung
zum Ablaufventil öffnenden Rückschlagventil zu einer gemeinsamen mittleren Ringnut im Gehäuse des
Ablaufventils führt, daß die mittlere Ringnut auf ihrer einen Seite durch einen Ringsteg begrenzt ist, der auf
-ts seiner anderen Seite eine weitere, an den Behälter
angeschlossene Ringnut begrenzt, und daß der Ventilschieber des Ablaufventil» als einseitig durch einen
Boden abgeschlossener Hohlzylinder mit mindestens einem, den Zylindermantel durchdringenden axialen
■»ο Schlitz ausgebildet ist, wobei das e:'ie Schlitzende in der
bei stillstehendem Fahrzeug durch das Stellglied gegen die Kraft einer Feder eingestellten Ventilschieberstellung durch den Ringsteg von der mittleren Ringnut
getrennt ist.
Durch die direkt Verbindung jedes Arbeitsraums über je eine eigene Ablaufleitung mit dem Ablaufventil ist
eine direkte Beeinflussung des Druckes in den Arbeitsräumen, der auf das Lenkhandrad wirkenden
Gegenkraft und auch der auf die zu lenkenden Räder
wirkenden Versteilkraft möglich. Mit dieser Hilfskraftlenkeinrichtung wird daher in konstruktiv sehr einfacher
Weise sichergestellt, daß bei bestimmten Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, wie z. B. einer hohen Geschwindigkeit, nicht nur die auf das Lenkhandrad wirkende
Gegenkraft vergrößert, sondern gleichzeitig auch die zum Verstellen der zu lenkenden Räder aufgebrachte
Servokraft verringert wird. Tatsächlich bedeutet dieses, riaß mit Hilfe des Ablaufventil* der wirksam
65
Druck des Druckmittels mit steigender Fahrzeuglängsgeschwindigkeit kontinuierlich verringert wird, wodurch auch die Servokraft kontinuierlich abnimmt, d. h.
die vom Fahrer am Lenkhandrad tatsächlich aufzubringende Kraft kontinuierlich zunimmt. Auf diese Weise ist
ein Übersteuern des Fahrzeuges bei hoher Geschwindigkeit sicher zu unterbinden.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt
Fig. I schematisch einen Schnitt durch eine bevorzugte
Ausführungsform einer Hilfskraftlenkeinrichtung mit einem Ablaufventil für das Druckmittel,
Fig.2 in (A) und (B) Schnitte in vergrößertem
Maßstab durch den Ventilschieber des Ablaufventils,
F i g. 3 die Beziehung zwischen der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und einem Steuersignal, da von einer
elektrischen Recheneinheit erzeugt wird, die Teil der
Hilfskraftlenkeinrichtung nach F i g. 1 ist, und
F i g. 4 die Beziehung zwischen der Lenkgegenkraft und der Lenkkraft bei der Hilfskraftlenkeinrichtung
nach Fig. 1.
Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Hilfskraftlenkeinrichtung einen Lenkmotor 10
mit einem Gehäuse 12 auf. Im Inneren des Gehäuses 12 ist eine Kammer 14 ausgebildet, in der ein Kolben 16
axial verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben 16 unterteilt die Kammer 14 in einen ersten 18 und einen
zweiten Arbeitsraum 20. An den ersten Arbeitsraum 18 ist eint- Leitung 22 und an den zweiten Arbeitsraum 20
eine Leitung 24 angeschlossen. Die Leitungen 22 und 24 können durch ein Lenkventil 11 über einen Einlaß 26
bzw. einen Auslaß 28 mit einer Hochdruckpumpe 30 oder mit einem Behälter 32 für druckloses Druckmittel
verbunden werden.
Der Kolben 16 ist über einen Kugelumlauf mit einer Lenkspindel 36 verbunden und trägt eine Zahnstange
16a, die mit einem Zahnsegment 34 in Eingriff ist. Die Lenkspindel 36 ist mechanisch mit einem Drehstab 38
verbunden, der seinerseits über einen Zapfen 40 mit einem Lenkhandrad 42 des Fahrzeugs mechanisch
verbunden ist. Der Drehstab 38 betätigt das Lenkventil 11 in herkömmlicher Weise. Der Kolben 16 arbeitet so
als druckmittelbetätigter Stellmotor der Hilfskraftlenkeinrichtung.
Bei der beschriebenen Anordnung wird die Hochdruckpumpe 30 vom Motor des Kraftfahrzeugs
angetrieben und liefert hydraulisches Druckmittel mit konstantem Durchsatz zum Lenkmotor 10.
Ein Ablaufventil 50 umfaßt ein Ventilgehäuse 52 und ist durch eine erste Ablaufleitung 54 sowie eine zweite
Ablaufleitung 56 mit dem ersten Arbeitsraum 18 bzw. dem zweiten Arbeitsraum 20 über ein erstes Rückschlagventil
58 bzw. ein zweites Rückschlagventil 60 verbunder. Die Rückschlagventile 58 und 60 sind im
Ventilgehäuse 52 angeordnet. Das erste Rückschlagventil 58 sowie das zweite Rückschlagventil 60 stehen übet
einen Haupteinlaß 62 mit einer mittleren Ringnut 64c einer Ventilbohrung 64 u Verbindung, die im Ventilgehäuse
52 ausgebildet ist. Die Ventilbohrung 64 enthält symmetrisch zur mittleien Ringnut 64e weitere
Ringnuten 64a und 64Ä zwischen denen sich Ringstege
64c bzw. 64/erstrecken.
Ein Ventilschieber 70 ist axial verschiebbar in der Ventilbohrung 64 angeordnet. Wie am deutlichsten aus
den Fig?A und 2B ersichtlich ist, weist der Ventilschieber 70 axiale Bohrungen 70a und 706 auf, die
durch eine Drosselbohrung 70c in Axialrichtung miteinander verbunden sind. Die Drosselbohriing 70c
wirkt als Dämpfer für den Ventilschieber 70. Der Ventilschieber 70 ist mit mindestens einem sich in
Axialrichtung erstreckenden Schlitz 70c/ versehen. Bei einer axialen Verschiebung des Ventilschiebers 70 hängt
die Druckmittelströmung durch das Ablaufventil 50 von dem wirksamen Querschnitt des Abschnitts des
Schlitzes 70c/ ab, der jach links (Fig. 1) über den Ringsteg 64/"hinausragt. Somit hängt der Durchsatz des
Druckmittels, das durch die Ablauföffnung 66 abfließt, von der Axialstellung des Ventilschiebers 70 relativ zum
Ringsteg 64/"ab.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, wird der Ventilschieber
70 durch ein Paar Federn 72, 74, die in den axialen Bohrungen 70a bzw. 706 angeordnet sind, in seiner
Neutral- oder Ruhestellung gehalten. Die Ruhestellung des Ventil.schiebers 70 wird durch eine Einstellschraube
to 76 eingestellt, die sich in der Ringnut 64/ befindet Die
Einstellschraube 76 wird relativ zum Ventilgehäuse 52 durch eine Kontermutter 78 gesichert
Ein elektrisch betätigtes Stellglied 80 umfaßt eine Tauchspulenanordnung 80b mit einem mechanischen
is Stößel 80a, der mit einem Ende des Ventilschiebers 70
zusammenwirkt Die Tauchspule 806 ist durch ein elektrisches Signal 81 eine· elektrischen Recheneinheit
82 gesteuert, die ihrerseits elektrisch mit einem Fahrzeuglängsgeschwindigkeitsfühler 84 »owie einem
Fahrbahnneigungsfühler 86 verbunden ist
In F i g. 3 ist ein Beispiel für die P rziehung zwischen ^er ^2hrzeuor!äriorscreschvv!nditTk2ii "rd osv Große des
Steuersignais dargestellt Wenn sich das Kraftfahrzeug auf ebener Straße befindet ändert sich die Größe des
2ί Steuersignals nach der Kurve A, wogegen sich die
Größe des Steuersignals nach der Kurve B in F i g. 3 ändert, wenn das Kraftfahrzeug bergab bzw. mit
negativem Gradienten fährt Es ist zu erkennen, daß die Größe des Steuersignals bei zunehmender Fahrzeuggtschwindigkeit
abnimmt und daß die Größe des Steuersignals weiter abnimmt, wenn das Kraftfahrzeug
bergab fährt
Fig.4 zeigt die Beziehung zwischen der Lenkkraft
und der Lenkgegenkraft. In Fig.4 gilt die Kurve Cfür
j> eine herkömmliche Lenkeinrichtung ohne Hilfskraftunterstützung.
Die Kurven D und E geben die Beziehung wieder, die für die neue Hilfskraftlenkeinrichtung bei
hoher bzw. niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit auf ebener Straße gelten, während die Kurven O'und £'für
hohe bzw. niedrige Fahrzeuggeschwindigkeit bei Bergabfahrt des Kraftfahrzeugs gellen. Die gestrichelte
Ku ve Fzeigt die Beziehung, die für eine herkömmliche
Hilfskraftlenkeinrichtung gilt
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkei· Null ist, wird der Tauchspule 806 ein Steuersignal von maximaler Größe
zugeführt, so daß der Stößel 80a auf seintn größten Hub ausfährt Dadurch wird der Ventilschieber 70 in eine
Stellung verschoben, in der der Schlitz 7Od vollständig bedeckt ist.
in Demzufolge kann das unter Druck stehende Druckmittel
im Haupteinlaß 62 nicht zur Ablauföffnung 66 abfließen. Es steht somit für den ersten Arbeitsraum 18
bzw. den zweiten Arbeitsraum 20 Druckmittel zur Verfügung, dessen Druck im wesentlichen dem Förderdruck
der Hochdruckpumpe 30 entspricht.
Wenn die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs
zunimmt, nimmt die Größe des Steuersignals ab, wie Hipc in P j IT^ 3 dsrCTeste!!t !St. Dadurch wir-d der Stöße!
80a nach links in Fig. 1 verschoben, wodurch ein Teil
der Schlitze 70·.' freigegeben und der wirksame Querschnitt dieser Schlitze vergrößert wird. In dieser
Stellung strömt Druckmittel vom Haupteinlaß 62 durch die Schlitze 7Od und die Ablauföffnung 6'i, von der das
Druckmittel zum Behälter 32 abfließt. Auf diese Weise wird der Druck des Druckmittels in dem ersten bzw.
zweiten Arbeitsraum: unter den Druck der Hochdruckpumpe
30 abgesenkt und die Hilfskraft vermindert, so daß der Fahrer zum Lenken eine größere Kraft
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aufwenden muß und ein Übersteuern verhindert wird. daß der Druck des Druckmittels in der Kammer 14
Bei weiterem Anstieg der Fahrzeuglängsgeschwin- unter den Wen des Drucks in der Hochdruckpumpe 30
digkcit ändert sich die Lenkgegenkraft in der durch die abfällt, wenn wenigstens entweder das erste elektrische
Kurve O in Fig. 4 wiedergegebenen Weise. Wie sich Signal oder das zweite elektrische Signal unter einen
deutlich aus F i g. 3 ergibt, bewirkt die Recheneinheit 82, >
ersten b/.w. einen /weiten vorbestimmten Wert abfällt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichiung Tür
Kraftfahrzeuge, mit einem vom Lenkhandrad aus betätigbaren Lenkventil, durch das von einer
Hochdruckpumpe gefördertes Druckmittel den beiden Arbeitsräumen eines Lenkmotors zugeleitet
werden kann und mit einem durch die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit gesteuerten, elektrisch betätigten Stellglied, das auf den Ventilschieber eines
einen Druckmittelabfluß aus der Lenkeinrichtung in einen Behälter steuernden, federbelasteten Ablaufventils einwirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß von jedem der Arbeitsräume (18, 20) des Lenkmotors (10) eine Ablaufleitung (54, 56) mit
einem in Richtung zum Ablaufventil (50) öffnenden Rückschlagventil (58, 60) zu einer gemeinsamen
mittleren Ringnut (64e,l im Gehäuse (52) des Ablaufventils (50) führt, daß die mittlere Ringnut
(64ejauf ihrer einen Seite durch einen Ringsteg (64/9
begrenzt öt, der auf seiner anderen Seite eine weitere, an den Behälter (32) angeschlossene
Ringnut (Mi) begrenzt, und daß der Ventilschieber (70) des Ablaufventils (50) als einseitig durch einen
Boden abgeschlossener Hohlzylinder (70b) mit mindestens einem, den Zylindermantel durchdringenden axialen Schlitz (7Od) ausgebildet ist, wobei
das eine Schlitzende in der bei stillstehendem Fahrzeug durch das Stellglied (80) gegen die Kraft
einer Feder (74) eingestellten Ventilschieberstellung durch den Ringsteg (64/? von der mittleren Ringnut
(64e,>getreniHist.
2. Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der
Fahrzeuglängsgeschwindigkeit entsprechende elektrische Signal (84) über einer; Summierverstärker
(82) zum elektrisch betätigten Stellglied (80) geleitet wird und dem Summierverstärker gleichzeitig ein
der Neigung der Fahrbahn in Fahrtrichtung entsprechendes elektrisches Signal (80) aufgeschaltet ist.
3. Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den
Boden des Ventilschiebers (70) des Ablaufventils (50) eine Drosselbohrung (70c/)durchdringt.
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