DE2414870A1

DE2414870A1 - Gegendrehmomenterzeuger fuer eine fahrzeugservolenkung

Info

Publication number: DE2414870A1
Application number: DE2414870A
Authority: DE
Inventors: Naohiko Inoue
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1973-03-27
Filing date: 1974-03-27
Publication date: 1974-10-10
Also published as: US3882954A; GB1437907A; JPS534698B2; JPS49120327A

Description

No. 2» Takara-machi, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

Geqendrehmomenterzeuaer für eine Fahrzeuqservolenkunq

Die Erfindung betrifft ein Servolenkungssteuersystem für ein Kraftfahrzeug und insbesondere einen Gegendrehmomenterzeuger für ein Lenksystem eines Fahrzeugs mit einer von Hand drehbaren Lenkwelle und einer Quelle, die Fluid unter einem Druck liefern kann, der mit der Fahrzeuggeschw indigkeit ansteigt.

Es ist bereits vorgeschalgen worden, ein Kraftfahrzeug mit einem Servolenkungssteuersystem, im folgenden kurz Servolenkung genannt, zu versehen, wobei durch die Servolenkung eine Lenk-

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unterstützung erzeugt wird, damit die vom Fahrer zur Lenkung des Kraftfahrzeugs aufzubringende Kraft vermindert wird. Dabei treten insofern Schwierigkeiten auf, als der.Fahrer beim Drehen des Lenkrades bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten auf einen geringeren Widerstand und bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten auf einen grösseren Widerstand trifft. Diese Schwierigkeiten führen zu einem Übersteuern bei hoher Geschwindigkeit und zu grösseren Lenkanstrengungen bei niedriger Geschwindigkeit. .^

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten sind zahlreiche Systeme entwickelt worden. Eines dieser Systeme, das im folgenden beschrieben wird, umfasst einen Gegendrehmomenterzeuger, der in Antriebsverbindung mit der Lenkwelle steht und dazu dient, auf das Lenkrad ein Gegendrehmoment aufzubringen, das in der Weise mit der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert wird, dass der Widerstand gegen eine Drehung des Lenkrades bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Der Gegendrehmomenterzeuger wird durch hydraulischen Druck betätigt, der von einem hydraulischem Drucksteuerventil gesteuert wird. Das hydraulische Drucksteuerventil wird seinerseits von einer geschwindigkeitsempfindlichen Steuereinheit betätigt, die ein elektrisches, die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs wiedergebendes Signal erzeugt.

Bei diesem herkömmlichen System umfasst der Gegendrehmomenterzeuger ein zylindrisches Gehäuse, das im Inneren in zwei Abteile unterteilt ist, mit einem Trennflügel, der am Aussenumfang einer in Längsrichtung verlaufenden Welle befestigt ist, die entlang der Längsachse des Gehäuses drehbar in diesem angeordnet ist. Bei dieser Konstruktion wird das auf die Welle

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ausgeübte Drehmoment, das durch Steuerung des Druckunterschiedes zwischen den zwei Äbteilen erzeugt wird, zur Lenkwelle übertragen,, damit auf das Lenkrad eine Gegenkraft wirkt, die entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit veränderlich ist.

Da jedoch der Gegendrehmomenterzeuger bei diesem herkömmlichen System einen Steuermechanismus für die Druckdifferenz erfordert, bei dem ein Strömungsrichtungsstouerventil für hydraulisches Fluid bewegbar mit der in Längsrichtung verlaufenden Welle des Gegendrehmomenterzeugers verbunden ist, ist dieser notwendigerweise im Aufbau kompliziert und teuer. Diese Nachteile haben zu Schwierigkeiten beim praktischen Einsatz des Systems geführt.

Der erfindungsgemässe Gegendrehmomenterzeuger der angegebenen Gattung zeichnet sich aus durch ein eine Kammer begrenzendes Gehäuse mit einem ersten an seiner Innenfläche ausgebildeten Anschlag, eine Welle mit einem ersten,in der Kammer drehbaren Abschnitt und einem zweiten, abgedichtet aus dem Gehäuse herausragenden Abschnitt, der mit der Lenkwelle in Drehverbindung steht, wobei am ersten Abschnitt ein zweiter Anschlag ausgebildet ist, der so angeordnet ist, dass sich die Lenkwelle in einer Stellung für Geradeaus-f ahrt ,des Fahrzeugs befindet, wenn der erste Anschlag und der zweite Anschlag winkelmässig ausgerichtet sind bzw. miteinander fluchten, und ein erstes Glied sowie ein zweites Glied, die verschiebbar in der Kammer angeordnet sind und von denen jedes an einem seiner Enden Druck von der QuIIe ausgesetzt ist, wobei das erste Glied mit seinem anderen Ende an den Seiten des ersten und zweiten Anschlags, die in einer Drehrichtung um die .Achse der Welle weisen, zur Anlage kommen kann und das zweite Glied

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an den Seiten des ersten und zweiten Anschlags zur Anlage konnten kann, die in entgegengesetzter Drehrichtung um die Achse der Welle weisen, so dass der zweite Anschlag in winkelmässig fluchtende Stellung mit dem ersten Anschlag gedrückt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ' ein schematisches Blaokdiagramm einer

Servolenkung mit einem erfindungsgemässen Gegendrehmomenterzeuger:

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen erfindungs

gemässen Gegendrehmomenterzeuger; und

Fig. 3 einen Querschnitt nach A-A in Fig. 2.

In den Figuren, insbesondere in Fig. 1, ist ein Servolenkungssteuersystem, das im folgenden kurz als Servolenkung bezeichnet wird, für ein Fahrzeug dargestellt, wobei diese Servolenkung einen erfindungsgemässen Gegendrehmomenterzeuger umfasst. Da die servounterstützten Funktionsabschnitte der Servolenkung bei der Erläuterung der Erfindung keine wichtige Rolle spielen, sind sie aus Gründen der Einfachheit weggelassen. Die in Fig. 1 dargestellte Servolenkung umfasst eine Quelle 10 für unter Druck stehendes hydraulisches Fluid, beispielsweise eine vom nicht dargestellten Motor des Kraftfahrzeugs angetriebene Pumpe mit konstanter Förderleistung. Hydraulisches Fluid mit

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einem Druck P_e von der Quelle 10 wird über eine Leitung 12 zu einem hydraulischen Drucksteuerventil 14 geleitet. Das hydraulische Fluid mit dem Druck P kann über ein nicht dargestelltes Steuerventil geleitet werden, das auf den Lenkwiderstand nicht dargestellter Vorderräder des Kraftfahrzeugs anspricht, damit ein dementsprechender hydraulischer lenkungsunterstützender Druck erzeugt wird.

Die Servolenkung umfasst ferner einen Qeschwindigkeitsfühler 16, der auf die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs anspricht und ein dementsprechendes elektrisches Signal erzeugt. Dieses elektrische Signal wird einem Modul 18 zugeführt, das das Eingangssignal in der Weise umwandeln und verstärken kann, dass ein geeignetes Steuersignal erzeugt wird, das dem hydraulischen Drucksteuerventil 14 zugeführt wird, so dass das dem hydraulischen Drucksteuerventil 14 mit dem Druck P zugeführte hydraulische Fluid entsprechend dem Steuersignal vom Modul 18 in der Weise moduliert v/ird, dass auf einen Druck P_f gesteuertes hydraulisches Fluid erzeugt wird, das einem erfindungsgemässen Gegendrehmomenterzeuger 20 über eine hydraulische Leitung 22 zugeführt wird. Es ist zu beachten, dass das Modul 18 so ausgelegt sein kann, dass die Grosse des von ihm erzeugten Steuersignals mit sinkender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ansteigt.

Der durch Fluid mit dem gesteuerten Druck P_f betätigte Gegen-' drehmomenterzeuger 20 bringt über ein Untersetzungsgetriebe 26 ein Gegendrehmoment auf ein Lenkrad 24 auf. "Das Untersetzungsgetriebe 26 verbindet mechanisch den Gegendrehmomenterzeuger 20 mit dem Lenkrad 24. Ein Zahnrad des Untersetzungs-

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getriebes 26 ist an einer Längswelle 28 des Gegendrehmoip.enterzeugers 20 befestigt, während das andere Zahnrad des Untersetzungsgetriebes an einer Lenkwelle 3O befestigt ist, die das Lenkrad 24 trägt. In den Figuren 2 und 3 ist der grundsätzliche Aufbau des erfindungsgemässen Gegendrehmomenterzeugers 20 dargestellt. Der dargestellte Gegendrehmomenterzeuger 20 weist ein Gehäuse 32 auf, das einen zylindrischen Hüllkörper 34 und kreisförmige Seitenwände 36 und 38 umfasst. Die Längswelle 28 wird drehbar von den Seitenwänden 36 und 38 getragen. Das Gehäuse 32 begrenzt in seinem Inneren eine zylindrische Kammer 40. Die Längswelle 28 ist drehbar in Lagern 42 und 44 gelagert, die in den Seitenwänden 36 und 38 koaxial zur Kammer 40 angebracht sind. Das eine Zahnrad des Untersetzungsgetriebes 26 ist an einem Ende' der Axialvelle 28 befestigt. Nicht bezifferte O-Ringe sind in Nuten in den Seitenwänden 36 und 38 zum Zweck der Dichtung zwischen dem Hüllkörper 34, den Seitenwänden 36 und 38 sowie der Längswelle 28 angeordnet. Auf der Aussenseite der Seitenwand 38 ist eine Kappe 46 angebracht, die ein Ende der drehbaren Längswelle 28 abdeckt. Am Innenumfang des Hüllkörpers 34 ist ein Anschlag bzw. Vorsprung 48 ausgebildet. Ferner ist in der Wand des Hüllkörpers 34 eine durch diese hindurchgehende Öffnung 50 vorgesehen, durch die hydraulisches Fluid vom hydraulischen, in Fig. 1 gezeigten Drucksteuerventil 14 eintreten kann. Der Anschlag 48 und die Öffnung 50 liegen einander diametral gegenüber. In der zylindrischen Kammer 40 ist eine zylindrische Hülse bzw. ein Rotorelement 52 koaxial auf der Längswelle 28 befestigt. Dieses Rotorelement 52 ist auf seinem Aussenumfang mit einem Anschlag bzw. Vorsprung 54 versehen.

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Zwei bogenförmige Glieder 56 und 58 (siehe Fig« 3) sind gleitend verschiebbar und dichtend zwischen den Innenumf ang des Hüllkörpers 34 und den Aussenumf ang des Rotorelementes 52 eingesetzt. Die bogenförmigen Glieder 56 und 58 sind so angeordnet, dass beide Anschläge 48 und 52 zwischen ihren oberen Enden liegen und dass ihre unteren Enden 62 bzw. 64 zwischen sich eine gekrümmte Kammer 60 begrenzen, die über die Öffnung 50 mit dem in Fig. 1 dargestellten hydraulischen Drucksteuerventil 14 in Verbindung steht. Es ist ersichtlich, dass unter Druck stehendes hydraulisches Fluid vom in Fig. 1 gezeigten hydraulischen Drucksteuerventil 14 auf die unteren Enden 62 und 64 der bogenförmigen Glieder 56 und 58 wirkt.

Wenn während des Betriebes das Lenkrad 24 in einer Neutralstellung für Geradeausfahrt des Kraftfahrzeugs gehalten wird, wird das Rotorelement 52 des Qegendrehmomenterzeugers 20 vom Untersetzungsgetriebe 26, das die Lenk-welle 30 mit der Längswelle 28 des Gegendrehmomenterzeugers 20 mechanisch verbindet, in der in Fig. 3 gezeigten Stellung gehalten. In diesem Zustand wirkt durch die Öffnung 50 des Hüllkörpers 34 zugeführtes, unter Druck stehendes Fluid auf die Enden 62 und 64 der bogenförmigen Glieder 56 und 58 und drückt beide bogenförmigen Glieder 56 und 58 in Berührung mit dem Anschlag 48 des Hüllkörpers 34. Dies hat zur Folge, dass der Anschlag 54 des Rotorelements 52 zwischen dem Paar bogenförmiger Glieder 56 und 58 in ümfangsrichtung mit dem Anschlag 48 ausgerichtet gehalten wird, damit auch das Lenkrad 24 in der Neutralstellung gehalten wird, wodurch die Geradeausfahrstabilität des Kraftfahrzeugs erhöht wird.

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Wenn das Lenkrad 24 gedreht wird, um eine Richtungsänderen des Kraftfahrzeugs hervorzurufen, wird das Rotorelement 52 so gedreht, dass eines der bogenförmigen Glieder 56 bzw. 58 vom Anschlag 48 des Hüllkörpers 34 getrennt wird, wodurch ein Lenkgegendrehmoment vom Druck des Fluids in der bogenförmigen Kammer 60 hervorgerufen wird. Der Widerstand gegen eine Drehung des Rotorelements 52 wird über das Untersetzungsgetriebe 26 zur Lenk-welle 30 übertragen. Demzufolge stösst der Fahrer des Kraftfahrzeugs beim Drehen des an der Lenkwelle 30 befestigten Lenkrades 24 auf einen Widerstand bzw. ein Gegendrehmoment. Da ferner der Druck des in die bogenförmige Kcinmer 60 eingespeisten hydraulischen Fluids so moduliert ist, dass er proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit ist, trifft der Fahrer beim Drehen des Lenkrades 24 bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten auf einen geringen Widerstand, .wogegen bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein starker Drehwiderstand erzeugt wird, um die Gefahr zu vermeiden, dass das Lenkrad und die Strassenräder zu schnell gedreht werden.

Obwohl das hier beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung eine bevorzugte Ausfülmngsform darstellt, versteht es sich, dass andere Ausführungsformen gewählt werden können.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

Gegendrehmomenterzeuger für ein Lenksystem eines Fahrzeugs mit einer von Hand drehbaren Lenkwelle und einer Quelle, die Fluid unter einem Druck liefern kann,, der mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt, gekennzeichnet durch ein eine Kammer (40) begrenzendes Gehäuse (32) mit einem ersten an seiner Innenfläche ausgebildeten Anschlag (48), eine Welle mit einem ersten, in der Kammer drehbaren Abschnitt (52) und einem zweiten, abgedichtet aus dem Gehäuse herausragenden Abschnitt (28), der mit der Lenkwelle (30) in Drehverbindung steht, wobei am ersten Abschnitt ein zweiter Anschlag (54) ausgebildet' ist, der so angeadnet ist, dass sich die Lenkwelle in einer Stellung für Geradeausfahrt des Fahrzeugs befindet, wenn dar erste Anschlag und der zweite Anschlag winkelmässig ausgerichtet sind bzw. miteinander fluchten und ein erstes Glied (56) sowie ein zweites Glied (58), die verschiebbar in der Kammer angeordnet sind und von denen jedes an einem seiner Enden (62, 64) Druck von der Quelle (10) ausgesetzt ist, wobei das erste Glied mit seinem anderen Ende an den Seiten des ersten und zweiten Anschlags, die in einer Drehrichtung um die Achse der Welle (28) 52) weisen, zur Anlage kommen kann und das zweite Glied an den Seiten des ersten und zweiten Anschlags zur Anlage kommen kann, die in entgegengesetzter Drehrichtung um die Achse der Welle (28, 52) weisen, so dass der zweite Anschlag in winkelmässig fluchtende Stellung mit dem ersten Anschlag gedrückt wird.

Gegendrehmomenterzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Glied (56, 58) bogenförmig gekrümmt sind und dichtend und in Drehrichtung verschiebbar

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zwischen der Welle (28, 52) und der Innenfläche der Kammer (40) angeordnet sind.

3, Gegendrehmomenterzeuger nach. Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (28, 52) koaxial innerhalb der Kammer (40) drehbar ist-,

4- Gegendrehmomenterzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschlag (54) an einer Hülse (52) ausgebildet ist, die koaxial mit der Welle (28) drehbar ist.

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