DE2356835C3 - Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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 einen Druckmittelabfluß aus der Lenkeinrichtung 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 iu Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert Druckmittel aus dem Raum im Inneren des Ventilschiebers zu einem Ablauf. Da das Lenkhandrad mit dem Ventilschieber des Zwei-Wege-Ventils verbunden 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 Fahrbahnlängsneigung veränderbar zu machen.

Bei einer Hilfskraftlenkeinrichtung der eingangs genannten Art ist diese 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 seiner anderen Seite eine weitere, an den Behälter angeschlossene Ringnut begrenzt und daß der Ventilschieber des Ablaufventils als einseitig durch einen Boden abgeschlossener Hohlzylinder mit mindestens einem, den Zylindermantel durchdringenden axialen Schlitz ausgebildet ist wobei das eine 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 Druokes in den Arbeitsräumen, der auf das Lenkhandrad wirkenden Gegenkraft und auch der auf die zu lenkenden Räder wirkenden Verstellkraft 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, daß mit Hilfe des Ablaufventils der wirksam werdende 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 Geschwindjgkeit sicher zu unterbinden.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen Schnitt durch sine 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 F ig. 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 eine 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 Dk' 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 verbunden. Die Rückschlagventile 58 und 60 sind im Ventilgehäuse 52 angeordnet Das erste Rückschlagventil 58 sowie das zweite Rückschlagventil 60 stehen über einen Haupteinlaß 62 mit einer mittleren Ringnut 64e einer Ventilbohrung 64 in Verbindung, die im Ventilgehäuse 52 ausgebildet ist Die Ventilbohrung 64 enthält symmetrisch zur mittleren Ringnut 64e weitere Ringnuten 64a und 64a zwischen denen sich Ringstege 64c bzw. 64/erstrecken.

Ein Ventilschieber 70 ist axiai verschiebbar in der Ventilbohrung 64 angeordnet. Wie am deutlichsten aus den F i g. 2A und 2B ersichtlich ist, weist der Ventilschieber 70 axiale Bohrungen 70a und 70i> auf, die durch eine Drosselbohrung 70c in Axialrichtung miteinander verbunden sind. Die Drosselbohrung 70c wirkt als Dämpfer für den Ventilschieber 70. Der Ventilschieber 70 ist mit mindestens einem sich in Axialrichtung erstreckenden Schlitz 70d versehen. Bei einer axialen Verschiebung des Ventilschiebers 70 hängt die Druckmittelströmung durch das Ablaufventil 50 von dem wirksamen Querschnitt des Abschnitts des Schlitzes 7Od ab, der nach 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 ig. 1 ersichtlich ist, wird der Ventilschieber 70 durch ein Paar Federn 72, 74, die in den axialen Bohrungen 70a bzw. 70b angeordnet sind, in seiner Neutral- oder Ruhestellung gehalten. Die Ruhestellung des Ventilschiebers 70 wird durch eine Einstellschraube 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 806 mit einem mechanischen Stöße? 80a, der mit einem Ende des Ventilschiebers 70 zusammenwirkt Die Tauchspule 80Z> ist durch ein elektrisches Signal 81 einer elektrischen Recheneinheit 82 gesteuert, die ihrerseits elektrisch mit einem Fahrzeuglängsgeschwindigkeitsfühler 84 sowie einem Fahrbahnneigungsfühler 86 verbunden ist

In F i g. 3 ist ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und der Größe des Steuersignals dargestellt Wenn sich das Kraftfahrzeug auf ebener Straße befindet, ändert sich die Größe des 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 Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt und daß die Größe des Steuersignals weiter abnimmt, wenn das Kraftfahrzeug bergab fährt

F i g. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Lenkkraft und der Lenkgegenkraft In F i g. 4 gilt die Kurve C für 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 D'und E'für hohe bzw. niedrige Fahrzeuggeschwindigkeit bei Bergabfahrt des Kraftfahrzeugs gelten. Die gestrichelte Kurve F zeigt die Beziehung, die für eine herkömmliche Hilfskraftlenkeinrichtung gilt

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist, wird der Tauchspule 8Ot ein Steuersignal von maximaler Größe zugeführt, so daß der Stößel 80a auf seinen größten Hub ausfährt Dadurch wird der Ventilschieber 70 in eine Stellung verschoben, in der der Schlitz 7Od vollständig bedeckt ist

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 dies in F i g. 3 dargestellt ist Dadurch wird der Stößel 80a nach links in F i g. 1 verschoben, wodurch ein Teil der Schlitze 7Od freigegeben und der wirksame Querschnitt dieser Schlitze vergrößert wird. In dieser Stellung strömt Druckmittel vom Haupteinlaß 62 durch die Schlitze 7Od und die Ablauföffnung 66, 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

aufwenden muß und ein Übersteuern verhindert wird.

Bei weiterem Anstieg der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit ändert sich die Lenkgegenkraft in der durch die Kurve D in F i g. 4 wiedergegebenen Weise. Wie sich deutlich aus F i g. 3 ergibt, bewirkt die Recheneinheit 82, daß der Druck des Druckmittels in der Kammer 14 unter den Wert des Drucks in der Hochdruckpumpe 30 abfällt, wenn wenigstens entweder das erste elektrische Signal oder das zweite elektrische Signal unter einen ersten bzw. einen zweiten vorbestimmten Wert abfällt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. 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 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) im Gehäuse (52) des Ablaufventils (50) führt, daß die mittlere Ringnut (64e^auf ihrer einen Seite durch einen Ringsteg (64/? begrenzt ist, der auf seiner anderen Seite eine weitere, an den Behälter (32) angeschlossene Ringnut (64i) begrenzt, und daß der Ventilschieber (70) des Ablaufventils (50) als einseitig durch einen Boden abgeschlossener Hohlzylinder (7Qb) mit mindestens einem, den Zylindermantel durchdringenden axialen Schlitz (JOd) 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 (64f) von der mittleren Ringnut (64ejgetrenntist

2. Hydraulische Hilfskraftlcnkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit entsprechende elektrische Signal (84) über einen Summierverstärker (82) zum elektrisch betätigten Stellglied (80) geleitet wird und dem Summierverstärl,.er 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 (70cjdurchdringt.