DE2436630C2 - Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit Zentralhydraulik - Google Patents

Description

— jeder cLr Steuerzapfen (12; i2A) greift in je einen Steuerkolbcn in de'.en mittlerem Bereich seiner Langserstreckung ein:

— auf der einen Stirnseitf (54, 54A) jedes Steuerkolbens (10; \0A)\sl einer der die erste Druckkammer (64; MA) abschließenden Rückwirkungskolben (56; 56/V eingesetzt:

— auf der anderen Stirnseite (58; 58/4,/ jedes Steuerkolbens (10; XOA) befindet sich jeweils die Rückwirkungskammer (80; 804Jl von denen in den Schaltstellungen der Steuerkolben (10; \QA) jeweils eine an den Zulaufkanal (29; 29/.) angeschlossen wird;

— in einem Hohlraum (68; 6SA) jedes Rückwirkungskolbens (56; 56A) ist ein durch den Druck in der ersten Druckkammer (64; MA)gegen die Kraft einer Feder {73; TiA) beaufschlagbarer Kolben (71; 7\A) eines Lenkkraftbegrenzungsventils eingesetzt, wobei durch dessen Zurückweichen beim Anstieg des Arbeitsdruckes auf einen Maximalwert die erste Druckkammer (64; 644JmIt der zweiten an den Rücklaufraum (27) angeschlossenen Druckkammer (67; 67 A) verbunden wird:

— die erste Druckkammer (64; MA) ist über eine Dämpfungsbohrung (76; 76A) an eine mit dem zugehörigen Druckraum (17; 16) des Servozylinders verbundene Ringnut (46; 464J angeschlossen, während der Hohlraum (68; 6SA) jedes Rückwirkungskolbens (56; 56/4) über eine Drosselbohrung (77; 77A) mit der zweiten Druckkammer (67; 67A) und diese über eine weitere Drosselbohrung (78; 7SA) ständig an den Rücklaufraum (27) angeschlossen ist;

— die Dämpfungsbohrung (76; 76A) und die zur zweiten Druckkammer (67; 67A) geführte Drosselbohrung (77; 77A) weisen einen größeren DurchfluBquerschnitt auf als die zum Rücklaufraum (27) führende Drosselbohrung (78; 78AJl

Stand derTechnik

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftfenf'ung für

ίο Kraftfahrzeuge mit Zentralhydraulik nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine derartige Hilfskraftlenkung ist z. B. aus der DE-OS 22 22 334 bekannt, deren Steuereinrichtung aus zwei Steuerkolben und zwei Lenkkraftbegrenzungsven-

K tuen besteht, die jeweils gleichachsig zueinander angeordnet sind. In den Auslenkstellungen des Lenkhandrades wird hierbei dem einen Druckraum eines Servomotors Druckmittel zugeleitet, während der andere Steuerkolben den zu entlastenden Druckraum mit dem Druckmittelbehälter verbindet Die Lenkkraftbegrenzungsventile haben hierbei die Aufgabe, am Lciikhandrad über eine Verstelleinrichtung einerseits eine proportionale Rückwirkungskraft zu erzeugen und andererseits diese Rückwirkungskraft über einen bestimmten Höchstwert hinaus nicht weiter ansteigen zu lassen. Ein solches Lenkkraftbegrenzungsventil besteht im wesentlichen aus einem vjm Arbeitdruck beaufschlagten Reaktionskolben und einem koaxial angeordneten, auf einer Teilfläche vom Speicherdruck

to beaufschlagten Begrenzungskolben. Dieses Ventil arbeitet als Drud".vaage, d. h, die Begrenzung der Rückwirkungskraft wird rein hydraulisch vorgenommen. Um ausreichend große Rückwirkungskräfte am Lenkhandrad zu erhalten, weisen der Reaktionskolben

J5 und der Begrenzungskolben verhältnismäßig große Druchmesser auf. Es hat sich hierbei gezeigt, daß bei der kurzen Führung des Reaktionskolbens eine Klemmneigung nicht auszuschließen ist. Hinzu komm ι der Nachteil einer relativ großen Dichtspaltlänge, insbesondere am Begrenzungskolben.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Erzeugen und Begrenzen der Lenkkraft für eine Hilfskraftlenkung mit Speicherbetrieb anzugeben, die ein einwandfreies Betriebsverhalten sichert und die Rückwirkungskräfte in ausreichender Höhe auch bei kleinem Bauraum ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegeben.

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Hilfskraftlenkung mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.

F i g. 2 den vergrößerten Querschnitt nach der Linie H-Il der F i g. 1 bei weggelassenem Lenkgetriebegehäuse mit einer schematischen Darstellung des Ölkreislau fes.

Nach F i g. 1 ist in einem als Servozylinder ausgebildeten Lenkgetriebegehäuse 1 ein Arbeitskolben 2 gleichzeitig als Lenkmutter ausgeführt, die einerseits mit einer Segmentwelle 3 und andererseits über eine Kugelreihe 4 mit einer Gewindespindel 5 im Eingriff steht. Die Gewindespindel 5 ist über einen Drehstab 6 mit einer Lenkspindel 7 verbunden, welche durch ein

nicht dargestelltes Lenkhandrad betätigbar ist. In einem Spindelkopf 8 der Gewindespindel 5 ist eine Steuereinrichtung 9 mit quer zur Spindelachse liegenden Steuerkalben 10 und 104 eingebaut Zwei am unteren Ende der Lenkspindel 7 angeordnete Steuerzapfen 12 und 124 raeen durch Bohrungen 14 bzw. *4A im Spindelkopf 8 und greifen in die Steuerkolben 10 und 10/4 ein, so daß diese beim Einleiten einer Drehbewegung mit dem Spindelkopf drehend gegeneinander verstellt werden. Hierbei erfolgt eine elastische VerdThung des Drehstabs 6, bis die Zapfen 12 und 124 das durch die Bohrungen 14 und 14/4 festgelegte Steuerspiel überwinden und die Gewindespindel 5 direkt antreiben. Wenn das Lenkhandrad losgelassen wird, führt der Drehstab 6 die Steuerkolben 10 und 10/4 in die Neutrallage zurück.

Der Arbeitskolben 2 unterteilt das Lenkgetriebegehäuse t in zwei Druckräume 16 und 17. Die Zuführung des Druckmittels zur Steuereinrichtung 9 erfolgt über einen Anschluß 18 im Lenkgetriebegehäuse 1. ein koaxial durch den Arbeitskolben 2 bis in die Gewindespindel 5 geführtes Rohr 21, eine AxialSohrur.g 22 sowie über Verbindungskanäle 23 und 24. die in einem gemeinsamen Zulaufkanal 29/29/4 (F i g. 2) münden. Der Zulaufkanal 29/29-4 kann über die Steuereinrichtung 9 an eine Ringnut 25 bzw. 26 angeschlossen werden die wie strichpunktiert angedeutet, mit dem Druckraum 16 bzw. 17 verbunden ist. Die Ringnut 25 b?w. 26 kann über die Steuereinrichtung 9 außerdem mit einem Rücklaufraum 27 verounden werden, welcher über einen Anschluß 28 zu einem Druckmittelbehälter führt.

In Fig. 2 fördert eine Pumpe 31 Druckmittel von einem Behälter 32 über ein Speicherladeveniil 33 und eine Leitung 34 zu einem Speicher 35. Von einer zum Zulaufkana! 29 führenden Leitung 34/4 zweigen hinter dem Speicher 35 Leitungen 36 und 37 ab. die an weitere Verbraucher, z. B. die Bremsen und eine Niveauregelung, angeschlossen sind. Der Zulaufkanal 29 und 29/4 leitet das Druckmittel Ringnuten 38 bzw. 38/4 der im Spindelkopf 8 gelagerten Steuerkolben 10 bzw. 104 zu. Diese Ringnuten 38 und 38-4 sind mit einer angefasten Steuerkante 41 bzw. 41/4 versehen, welche mit in einer Hülse 42 bzw. 42/4 eingedrehten Ringnut 43 bzw. 43/4 zusammenwirkt. Die Ringnut 43 b/w. 434 ist über eine Leitung 44 bzw. 45 an den Druckrrum 17 bzw. 16 angeschlossen. Da die Hilfskraftlenkung mit dem Speicher 35 betrieben wird und dieser sich nicht entladen darf, müssen die Ringnuten 38 und 384 in der gezeichneten Neutrallage gesperrt sein. d. h.. es ist kein Durchlauf des Drucköls durch die Steuereinrichtung möglich, solange nicht gelenk' wird.

In der Hülse 42 bzw. 42/4 sind weitere Ringnuten 46 bzw. 46/4 eingedreht, die mit Ringnuten 47 bzw. 47/4 mit angefasten SteuerkaMen 48 bzw. 48/4 zusammenwirken. Von der Leitung 44 bzw. 45 ist eine Zweigleitung 51 bzw. 32 an die Ringnut 46 bzw 46/4 geführt, während die Ringnut 47 mit einem an den Behälter 32 angeschlossenen Rücklaufkanal 53 verbunden ist. der über einen strichpunktiert angedeuteten Kanal 534 auch Verbindung zur Ringnut 474 hat.

Der Steuerkolben 10 bzw. 10/4 weist nach der Erfindung die folgenden wesentlichen Merkmale auf:

Die eine Stirnseite 54 bzw. 544 weist eine Sackbohrung 55 bzw. 554 auf. in welche ein Rückwirkungskolben 53 bzw. 564 eingesetzt ist. In eine weitere, jedoch gestufte Sackbohrung 57 bzw. 57/4 der anderen Stirnseite 58 b/w. !>84 ragt eine in einer Kappe

60 bzw. 604 gehaltene Stellschraube 61 bzw. 614 mit einer Zentrierfeder 62 bzw. 624 hinein, die sich unter Vc,spannung einerseits gegen die Kappe 60 bzw. 604 und andererseits gegen eine an der Stellschraube 61 bzw. 614 anliegende Scheibe 63 bzw, 634 abstützt. DLic Zentriereinrichtung dient sowohl zur exakten Einstellung der Steuerkolben 10 und 104, in bezug auf die steuerbaren Ringnuten, als auch zur Unterstützung des Drehstabs 6 bei der Rückführung der Steuerkolben in die Neutrallage.

Durch den in die Sackbohrung 55 bzw. 554 eingesetzten Rückwirkungskolben 56 bzw. 564 ist eine erste Druckkammer 64 bzw. 644 mit einer Teilfläche 69 bzw. 694 gebildet. Eine weitere Kappe 65 bzw. 654 sowie eine Ringkolbenfläche 66 bzw. 664 schließen eine zweite Druckkammer 67 bzw. 674 zwischen sich ein. Der Rückwirkungskolben 56 bzw. 564 enthält in einem Hohlraum 68 bzw. 684 ein Lenkkraftbegrenzungsventil, welches aus einem kleinen Kolben 71 bzw. 714 mit seitlichen Steuerflächen 72 bzw. 724. einer Feder 73 bzw. 734 und einem Federteller 74 U:w. 744 besteht. Die Feder 73 bzw. 734 hält den kleinen Kolben 71 bzw. 714 normalerweise in der gezeichneten Schließstellung. Eine Endfläche 75 bzw. 754 des Kolbens 71 bzw. 71 4 ist der ersten Druckkammer 64 bzw. 644 zugewandt. Die erste Di^ckkammer 64 bzw. 644 steht über eine Dämpfungsbohrung 76 bzw. 764 mit der in der Hülse 42 bzw. 424 eingedrehten Ringnut 46 bzw. 464 in Verbindung. Der Hohlraum 68 bzw. 6S4 des Rückwirkungskoibens 56 b/w. 564 ist über eine Drosselbohrung 77 b/w. 774 mit der /weiten Druckkammer 67 bzw. 674 verbunden. Die /weite Druckkammer 67 bzw. 674 ist schließlich über eine weitere Drosselbohrung 78 bzw. 784 in der Kappe 65 bzw. 654 mit dem an den Behälter 32 angeschlossenen Rücklaufraum 27 verbunden. Hierbei sind die Zulaufquerschnitte der Dämpfungsbohrung 76 bzw. 764 sowie der Drosselbohrung 77 bzw. 774 größer als der Rücklaufquersch nitt der Drosselbohrung 78 bzw. 784.

Auf der anderen Stirnseite 58 b/w. 584 des Steuerkolbens 10 b/w. 104 schließt tlic Kappe 60 bzw. 604 eine Rückwirkungskammer 80 b/w. 804 ab. welche über eine Dämpfungsbohrung 81 b/w. 814 und die Ringnuten 43, 38 b/w. 434. 38 4 an den Zulauikanal 29 bzw. 294 anschließbar sind. Über die R'ickwirkungskammer 80 bzw. 804 ist eine Gesamtfläche 82 b/w. 824 des Steuerkolbens 10 bzw. 104 vom Arbeitsdruck beaufschlagbar.

Die Wirkungsweise

Beim Lenken im normalen Fahrbetrieb arbeitet die Hilfkraftlenkung wie foigt-

Wird beispielsweise nach rechts gelenkt, so verstellen die Zap.en 12 und 124 die Steuerventile 10 und 104 im Uhrzeigersinn um das Steuerspiel in Richtung der Pfe-Ie R. bis die Zapfen in den Bohrungen 14 und 144 zur Anlage gelangen und dadurch die Gewindespindel 5 in derselben Drehrichtung mitnehmen. Die von Hand eingeleitete Drehbewegung wird durch eine vielfach größere hydraulische Hilfskraft unterstützt, indem das unter Speicherdruck stehende Druckmittel über die Steuereinrichtung 9 dem Arbeitskolben 2 zugeleitet wird. Durch das Verstellen des Steuerkolbens 10 nach rechts wird nämlich der Speicher 35 über die Leitung 344, den ZJaufkanal ?9, die Ringnuten 38 und 43 und übei die Leitung 44 mit dem Druckraum 17 verbunden, so daß der Arbeitskolben 2 nach rechts bewegt wird. Da der Steuerkolben 104 gleichzeitig nach links verstellt

ist. kann das aus dem Driickraum 16 verdrängte Druckmittel über die I .citiing ">2, die Ringnuten 46Λ und 47A. den Kanal 53Λ und über den Rücklaufkanal 5.3 /um Behälter abströmen. Während dieses Lenkvorganges wird der in der Ringnut 43 und in der Leitung 44 herrschende Druck über die Dämpfungsbohrung 81 sowohl in die Rückwirkungskammer 80 als auch über die Leitung 51 und die Dämpfungsbohrung 76 in die erste Druckkammer 64 übertragen. Die aus dem in der ersten Druckkammer 64 wirksamen Arbeitsdruck resultierende Kraft wird einerseits über den Rückwirkungskolben 56 an der Kappe 65 und andererseits an der Teilfläche 69 abgestützt, wobei diese Kraft, der Druckkraft an der Gesamtfläche 82 in der Rückwirkungskammer 80 entgegengerichtei ist. Infolge der größeren Gesamtfläche 82 entsteht daher eine auf den Zapfen 12 gegen die Lenkrichtung wirkende Differenzkraft, die am Lenkhandrad als proportionale RUckwirkungskraft spürbar

ist uftu uic uus .tugciiiuititc r dm gciuiu vci mitten, ua UCl normale Lenkbereich etwa nur ein Drittel des Gesamtlenkweges ausmacht, ist der Anstieg der Rückwirkungskraft auf einen Höchstwert nur innerhalb dieses Bereiches erwünscht. Beim Einparken soll kein weiterer Lenkkraftanstieg spürbar sein. Die Begrenzung der Rückwirkungskraft auf einen Höchstwert geschieht wie folgt:

Bei einer bestimmten Höhe des Arbeitsdruckes in der ersten Druckkammer 64 wird die Kraft der Feder 73 durch die auf die (indfläche 75 des kleinen Kolbens 71 wirkende Druckkraft überwunden, so daß über die seitlichen Steuerflächen 72 Druckmittel zum Hohlraum 68 abströmen kann. Da der Hohlraum 68 über die Drosselbohriing 77 an die zweite Druckkammer 67 .!«geschlossen ist. baut sich in dieser ein Druck auf. der die Ringkolbenfläche 66 beaufschlagt. Da die Größe der Dmsselbohrungen 77 und 78 so bemessen sind, daß die zweite Druckkammer 67 nicht leerlaufen kann, wird in dieser ein gegenüber der ersten Druckkammer 64 verringerter Druck gehalten. Durch diese zusätzliche, in der /weiten Druckkammer 67 in Lenkrichtung auf die Ringkolbenflächc 66 wirkende Druckkraft, die der an der Gesamtfläche 82 erzeugten Differenzkraft entgegenwirkt, bleibt am Lenkhandrad nur noch eine geringe Resikraft als Rückwirkungskraft spürbar.

Beim Lenken gegen den Uhrzeigersinn wird der Steuerkolben 104 nach rechts ausgelenkt, so daB der Zuiiiufkafiai 29/i über die Ringnuten 3SÄ und 43/i und die Leitung 45 mit dem Druckraum 16 Verbindung erhält. Gleichzeitig wird der Druckraum 17 bei nach links aiisgelenktem Steuerkolben 10 über die Leitungen 44 und 51, die Ringnuten 46 und 47 und über den Rücklaufkanal 53 zum Behälter 32 entlastet. Die Begrenzung der Rückwirkungskraft beim Einparken erfolpt in dieser Lenkrichtung durch das l.enkkraftbegrenzungsventil 71A, 73Λ, 74Λ wie vorstehend beim Lenkei. nach rechts bereits näher erläutert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit Zentralhydraulik, die eine Druckmittelpumpe, eine zu der Hilfskraftlenkung und weiteren Verbrauchern führende Zulaufleitung, an die ein Druckmittelspeicher angeschlossen ist, einen mit einem Lenkgetriebe vereinigten Servomotor und eine durch das Lenkhandrad über zwei mit der Lenkspindel verbundene Steuerzapfen betätigbare Steuereinrichtung mit zwei quer zur Lenkspindelachse gelagerten und in entgegengesetzten Richtungen verschiebbaren Steuerkolben, denen jeweils eine Einrichtung zugeordnet ist, durch die eine Rückwirkungskraft am Lenkhandrad erzeugt und auf einen Höchstwert begrenzt wird, aufweist, wobei diese Einrichtung jeweils mit zwei in unterschiedlichen Drehrichtungen auf die Lenkspindel einwirkende, durch einen Rückwirkungskolben auf einer Seite abgeschlossene erste Druckkammern sowie in Rückwirkungskamrnern vom Druck im Zulaufkanal beaufschlagte Koibenfiächen an den Steuerkoiben enthält, auf der der ersten Druckkammer abgewandten Seite des Rückwirkungskolbens eine zweite, mit in der Neutralstellung mit einem Rücklaufraum verbundene Druckkammer liegt und in den Schaltstellungen der Steuerkolben jeweils eic; der Rückwirkungskammern an den zugehörigen Servozylinderdruckraum angeschlossen wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: