DE2447722C2 - Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

mern 28, 30 der doppelt wirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung in Verbindung. Ein Reaktionskolben 60 und zwei Schwimmkolben 62, 64 sind in den zugehörigen Bohrungen 48,50 und 52 angeordnet. Die Enden dieser drei Bohrungen stehen über einen Kanal 66 in Verbindung, so daß sie zusammen mit den Schwimmkolben und dem Reaktionskolben eine geschlossene Steuerkammer 68 bilden, die mit einem inkompressiblen Strömungsmittel gefüllt ist Zu diesem Zweck ist eine Ablaßschraube 70 und ein durch eine Füllschraube 74 verschließbarer Füllkanal 72 vorgesehen. Ein zum Reaktionskolben 60 koaxialer Stößel 76 ragt in die Bohrung 48 hinein, wobei der wirksame Querschnitt des Stößels viel kleiner als der des Reaktionskolbens 60 ist. Am freien Ende des Stößels 76 befindet sich eine Walze oder eine Kugel 77, die mit dem Umfang eines Steuerkörpers 80 zusammenwirkt Der Steuerkörper weist einen innenverzahnten Ring 82 auf, der mit einem Zwischenzahnrad 84 in Eingriff steht, das seinerseits mit einem am Gehäuse drehbar gelagerten und durch die Lenkspindel 10 angetriebenen Zahnrad 86 kämmt In F i g. 2 sind die verschiedenen Bauteile der Reaktionseinrichtung in ihrer Ruhestellung gezeigt, die einer stabilen Mittelstellung der Lenkspindel entspricht. Um die Mittelstellung bzw. die Ruhestellung der Lenkspindel zu stabilisieren, ist am Umfang des Steuerkörpers 80 eine Vertiefung 88 vorgesehen. In dieser Stellung fluchten die drei Mittelpunkte Ot, Ch und Ch des Steuerkörpers 80, des Zahnrades 86 und des Zahnrads 84 entlang der Achse XV'der Bohrung 48, die gleichzeitig die Symmetrieachse des Steuerkörpers 80 ist

In diesem Ausführungsbeispiel liegt die elastische Einrichtung für die Reaktionseinrichtung in Form des Reaktionskolbens 60 vor, der dem Druck im Druckspeicher 31 ausgesetzt ist Für diesen Zweck wird die geschlossene Steuerkammer 68, wie folgt gefüllt Nachdem die Schrauben 74 und 70 gelöst worden sind, wird inkompressibles Druckmittel über den Füllkanal 72 eingeführt, so daß die zwei Schwimmkolben 62, 64 in die gezeigten Stellungen gedruckt werden, in denen sie an in das Gehäuse 46 eingesetzten Abschlußschrauben 90, 92 anschlagen. Die Füllschraube 74 wird dann eingeschraubt Aufgrund des hohen Drucks in der Bohrung 48 wird dann der Reaktionskolben 60 gegen den Stößel 76 gedruckt wie in der Figur gezeigt ist worauf die Ablaßschraube 70 wieder eingeschraubt wird. Daher kann mit Hilfe der Schwimmkolbenanordnung in der geschlossenen Steuerkammer ein Steuerdruck aufgebaut werden, der sich in Abhängigkeit der Druckwerte an den öffnungen 56 und 58 ändert, wie in der Beschreibung der Betriebsweise der Servolenkung noch näher erläutert wird.

Die oben beschriebene Reaktionseinrichtung arbeitet wie folgt: Zunächst sei angenommen, daß die zwei Schwimmkolben 62,64 nicht den Drücken in den Druckkammern 28,30 unterworfen sind, d. h, daß kein Druck in der Steuerkammer 68 herrscht und daß der Fahrer des Fahrzeugs das Lenkrad derart dreht daß sich das Zahnrad 84, wie durch den Pfeil V gezeigt, dreht Der Mittelpunkt O\ des Steuerkörpers 80 schwenkt dann um Oi in eine Stellung O'\. Zur selben Zeit bewegt sich der Mittelpunkt der Kugel 77 von einem Punkt G zu einem Punkt C. Aufgrund der Elastizität der durch die Bohrung 48 und den Druckspeicher 31 dargestellten Druckkammer bewegt sich der Reaktionskolben 60 in F i g. 2 nach oben. Um diese Bewegungsabläufe zu zeigen, sind die neuen Stellungen des Steuerkörpers 80 und der Kugel 77 gestrichelt eingetragen. Der Berührungspunkt

zwischen der Kugel und dem Steuerkörper 80 liegt jetzt auf einer geraden Linie C O\, die mit der Achse XX' einen Winkel A bildet. Wenn man annimmt, daß eine Gegenkraft F durch den Stößel 76 übertragen wird. dann ist ihre Komponente entlang der geraden Linie C' O\ gleich F cos A. Ist die kürzeste Entfernung zwischen dem Punkt Oi und der geraden Linie G'O\ gleich d, so ist das Reaktionsdrehmoment auf die Welle 86 gleich

F χ cos A χ d χ K,

wobei Aider mechanische Übertragungsfaktor in bezug auf das direkt auf den Steuerkörper 80 wirkende Drehmoment ist. Dieses Drehmoment nimmt in der Tat der Fahrer des Fahrzeugs wahr. Falls S der wirksame Querschnitt des Reaktionskolbens 60 ist, dann ist die Kraft F gleich dem Produkt aus diesem wirksamen Querschnitt und dem Druck P in der Kammer des Druckspeichers 31. Das Reaktionsdrehmoment C_r wirkt in der durch den Pfeil C_r gezeigen Richtung, also entgegengesetzt zum Pfeil V. Da die Auslenkung des Steuerkörpers 80 und sein Profil derart gewählt sind, daß das Produkt d χ cos A eine steigende Funktion des Winkels A bleibt nimmt das Reaktionsdrehmoment zu, je weiter das Lenkrad aus seiner Mittelstellung herausgedreht wird.

Nun sei vorausgesetzt daß die zwei Schwimmkolben 62, 64 den in den Kammern 28, 30 der doppelt wirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung herrschenden Drükken ausgesetzt sind. Sowie der Stößel 76 durch eine Drehbewegung des Steuerkörpers und damit der Reaktionskolben 60 in F i g. 2 nach oben gedrückt werden, kann sich aufgrund der Aufwärtsbewegung des Reaktionskolbens einer der Schwimmkolben 62,64 aus seiner Anschlagstellung herausbewegen. Es sei nun beispielsweise angenommen, daß der Schwimmkolben 62 dem größeren der in den Kammern 28, 30 herrschenden Drücke ausgesetzt ist Der in der geschlossenen Steuerkammer herrschende Steuerdruck P_c ist daher im we· sentlichen gleich dem in der Betätigungskammer der Kolben-Zylinder-Anordnung herrschenden Druck. Dieser Druck wird als Arbeitsdruck P, bezeichnet Ist s der wirksame Querschnitt des Stößels 76, dann ist die Gegenkraft

F= Px S- P_cx (S-s).

Da Pc = Pt aufgrund des Gleichgewichts des Schwimmkolbens 62 in der Bohrung 50 ist, ist es klar.

daß die durch den Stößel 76 übertragene Gegenkraft F eine inverse lineare Funktion des Arbeitsdrucks P, ist.

wenn der Druck P im Druckspeicher im wesentlichen konstant bleibt

Es sei ausdrücklich festgestellt daß bei einigen bekannten hydraulischen Servolenkungen für Kraftfahrzeuge sich der Wert des Arbeitsdrucks P, auf einem Wert stabilisiert der im wesentlichen proportional der durch die Zahnstange 14 zu übertragenden Lenkkraft ist Wie es allgemein bekannt ist ist beim Parken die Lenkkraft besonders groß, so daß ein Arbeitsdruck benötigt wird, der viel größer als der bei hohen Geschwindigkeiten benötigte Arbeitsdruck ist Die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern des Servozylinders ist im wesentlichen proportional zur an der Zahnstange benötigten Lenkkraft Wenn das Steuerventil derart aufgebaut ist daß es in der Mittelstellung geschlossen ist dann ist die Druckdifferenz im wesentlichen gleich dem Arbeitsdruck, wenn man von der Annahme au«;-

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geht, daß die nichtunterstützende Kammer mit dem un- net oder schließt. Der Schwimmkolben 162 ist abgestuft, ter niedrigem Druck stehenden Vorratsbehälter ver- wobei sein äußerer Abschnitt 163 mit kleinerem wirksabunden ist. Bei anderen bekannten Ventilen dieser Art mem Querschnitt S₄ durch eine im Gehäuse 146 durch kann jedoch in der Ruhestellung ein Restdruck P_n in den einen Klemmring 171 gehaltene Manschette 167 bis zur beiden Kammern aufrechterhalten werden. Bei diesen 5 öffnung 156 vorsteht Die innenliegende Stirnfläche des Ventilen ist der Arbeitsdruck gleich dem Restdruck plus Schwimmkolbens 162 weist die größere wirksame der halben auf den Hilfskraftkolben 20 wirkenden Querschnittsfläche S₃ auf, wobei das Verhältnis Druckdifferenz. In beiden Fällen ist daher der in der B = S₃ISa gleich dem Verhältnis S)ZS₂ gewählt ist. Da-Steuerkammer 68 erzeugte Steuerdruck variabel, wobei mit sich der Schwimmkolben 162 bewegen kann, ist die im Ungleichgewichtszustand auf den Hilfskraftkol- 10 schließlich noch ein Loch 169 im Gehäuse vorgesehen, ben wirkende Druckkraft und damit die Gegenkraft F Für eine gegebene Lenkkraft an der Zahnstange 114 eine lineare und inverse Funktion der an der Zahnstan- liegt je nach Richtung der Lenkkraft entweder ein ge benötigten Lenkkraft ist. Folglich ändert sich der Druck P, in der Kammer 130 oder ein Druck B χ P, in Arbeitsdruck P, in der Betätigungskammer der Kolben- der Kammer 128 vor, vorausgesetzt, daß die nicht unterZylinder-Anordnung entsprechend der Lenkkraft, und 15 stützende Kammer im wesentlichen den Druck des Vor- _ damit auch das Reaktionsdrehmoment am Lenkrad. Wie ratsbehälters aufweist Da die Kammer 128 mit der öff-

bereits eingangs erwähnt, ist dieses Merkmal sehr wich- nung 156 derart verbunden ist, daß die entsprechenden tig. weil sich dadurch das Reaktionsdrehmoment am Stirnflächen des Hilfskraftkolbens und des abgestuften Lenkrad allen Haft- und Geschwindigkeitsbedingungen Schwimmkolbens 162 unabhängig von der Drehrichanpaßt. Insbesondere ist beim Parken die Lenkkraft an 20 tung der Lenkspindel zusammenwirken, ist der Steuerder Zahnstange besonders groß, was einen Anstieg des druck in der geschlossenen Steuerkammer gleich P₁, wo-Arbeitsdrucks P, und eine beträchtliche Verminderung durch sich ein symmetrisches Reaktionsdrehmoment erdes Reaktionsdrehmoments C_r zur Folge hat Umge- gibt, sobald sich der Druck in den Kammern der Kolkehrt ergibt bei gleicher Reifenhaftung ein Anstieg der ben-Zylinder-Anordnung einmal eingestellt hat.
Fahrzeuggeschwindigkeit eine wesentliche Verminde- 25 Schließlich gibt es noch andere Servolenkungen mit rung der Lenkkraft an der Zahnstange, worauf der Ar- asymmetrischen Kolben-Zylinder-Anordnungen, die beitsdruck fällt und dadurch das Lenken erschwert wird. durch ein in Mittelstellung schließendes Dreiwegeventil Falls sich z. B. die Haftung eines Rades plötzlich verrin- gesteuert werden. In den F i g. 5 und 6 ist eine diese Art gern sollte, so würde sich folglich ein größerer Lenkwi- von Servolenkungen betreffende Ausführungsform darderstand ergeben. 30 gestellt. Auch hier sind die Bauteile, die den in den

Es sei darauf hingewiesen, daß die Einstellung des Fig. 1 und 2 gezeigten Bauteilen entsprechen, bis auf Arbeitsdruckgleichgewichts einige Zeit dauert. Aus die- die Addition von 200 mit den gleichen Bezugszahlen sem Grund ist die Gegenkraft F während dieser Über- versehen.

gangszeit zur Einstellung des Arbeitsdrucks P, größer Wie in F i g. 5 gezeigt ist ist die Kolben-Zylinder-An-

als nach Erreichen des endgültigen Arbeitsdruckwertes. 35 Ordnung 222 asymmetrisch. Die Druckkammer 228, die Wenn das Lenkrad nun plötzlich gedreht wird, ist daher an die Stirnfläche des Hilfskraftkolbens mit dem kleinedas auf das Lenkrad wirkende Reaktionsdrehmoment ren wirksamen Querschnitt angrenzt ist direkt mit dem im Vergleich zu einer langsamen Drehung des Lenkra- Druckspeicher 231 verbunden. Die andere Druckkamdes momentan größer. Dieses Merkmal ist im Hinblick mer 230, die an die Stirnfläche des Hilfskraftkolbens mit auf die Sicherheit von Vorteil. . 40 dem größeren wirksamen Querschnitt angrenzt ist mit

Zur Erzeugung der Hilfskraft kann auch eine doppelt dem zwischen dem Druckspeicher 231 und dem Vorwirkende Kolben-Zylinder-Anordnung asymmetrischer ratsbehälter 238 angeordneten Dreiwegesteuerventil Bauart verwendet werden, wobei die Zahnstange dann 233 verbunden. Der in der Kammer 230 erhältliche madurch einen abgestuften Differentialkolben angetrieben ximale Druck P_m„ ist daher der im Druckspeicher herrwird. Um dabei ein in beiden Drehrichtungen des Lenk- 45 sehende konstante Druck P, wohingegen der minimale rads gleich großes Reaktionsdrehmoment auf die Lenk- Druck P_min gleich dem im Vorratsbehälter herrschenden spindelsäule zu vermitteln, kann eine der folgenden An- Druck ist Andererseits befindet sich in der Ruhestellung passungen vorgenommen werden: der Hilfskraftlenkung der Hilfskraftkolben 220 im

Gleichgewicht womit also ein Restdruck P_r in der Kam-

a) Verwendung eines modifizierten bzw. asymmetri- 50 mer 230 vorliegt Im allgemeinen werden die wirksamen sehen Steuerkörperprofils und Querschnitte des Servokolbens 220 so gewählt daß der

b) Verwendung der Schwimmkolben in asymmetri- Restdruck P_r im wesentlichen gleich der Hälfte des mascher Weise; z. B. kann einer der beiden Schwimm- ximalen Drucks ist, also ^p/₂ (wobei das Verhältnis der kolben abgestuft sein, um eine Änderung im Druck- wirksamen Querschnitte des Servokolbens gleich 2 ist), verhältnis zu erzielen. 55 Folglich ändert sich in Abhängigkeit von der Drehrichtung R der Lenkspindel der Druck in der Kammer 230

Die Fig.3 und 4 zeigen eine Ausführungsform, bei gemäß einer in Fig.7 gezeigten Kurve M. Ist P_v die der die zuletzt genannte Abänderung verwirklicht ist absolute Druckänderung in der Kammer 230, dann ist Die Bauteile, die den in den Fig. 1 und 2 gezeigten diese Änderung proportional zu der auf die Zahnstange Bauteilen entsprechen, sind bis auf die Addition von 100 60 214 übertragenen Lenkkraft die gleich dem Produkt aus mit den gleichen Bezugszahlen versehen. Die Kolben- P„und dem wirksamen Querschnitt der an die Kammer Zylinder-Anordnung 122 weist eine Druckkammer 130 230 angrenzenden Stirnfläche des Servokolbens 220 ist auf. die an die Stirnfläche des Hilfskraftkolbens 120 mit Abhängig von der Drehrichtung R ist dann der Arbeitsdem größeren wirksamen Querschnitt Si angrenzt so- druck in der Kammer 230:
wie eine Druckkammer 128, die an die Stirnfläche des 65

Kolbens mit dem kleineren wirksamen Querschnitt S₂ M\ = H₂ + P_v oder M₂ = ^p/₂ — Pv

angrenzt Die Anordnung wird durch ein Vierwege-Ventil gesteuert das in der Mittelstellung entweder öff- Bei einer besonderen Ausführungsform wird in der

geschlossenen Steuerkammer der Reaktionseinrichtung ein Steuerdruck erzeugt, der unabhängig von der Drehrichtung der Lenkspindel immer gleich ^pl₂ + P_v ist. Wenn N die den Steuerdruck darstellende Kurve ist, dann fällt N und M zusammen, wenn die Richtung der Drehung der Lenkspindel aus der Ruhestellung einem Anstieg des Arbeitsdrucks entspricht, und N und die Kurve M sind im entgegengesetzten Fall bezüglich einer geraden, zur Achse der Abszisse parallelen und den Wert P_r = ^p/2 darstellenden Linie symmetrisch. Dadurch kann ein Reaktionsdrehmoment auf die Lenkspindel erhalten werden, das auf beiden Seiten der Ruhestellung gleich groß ist (symmetrisch).

Zu diesem Zweck ist die in F i g. 2 gezeigte Reaktionseinrichtung, insbesondere im Hinblick auf die Erzeugung des Steuerdrucks, auf die teilweise in F i g. 6 dargestellte Form abgeändert. Die Bohrung 250, in der sich der Schwimmkolben 262 bewegt, ist zur Aufnahme eines Rings 312, durch den sich eine Stange 316 mit einem wirksamen Querschnitt S₆ verschiebt, und zur Aufnahme einer Manschette 318, in der ein Hilfskolben 320 mit demselben wirksamen Querschnitt 5s wie der Schwimmkolben 262 verschiebbar angeordnet ist, abgestuft. Der Ring 312 bildet eine Strömungsmitteldichte Abtrennung zwischen einem Hohlraum 322, der an den Schwimmkolben 262 angrenzt und mit der Atmosphäre über ein Loch 324 verbunden ist, und einem anderen Hohlraum 326, der über eine öffnung 304 mit der Kolben-Zylinder-Anordnungs-Kammer 230 variablen Drucks verbunden ist. Ferner trennt der Hilfskolben 320 den Hohlraum 326 von einem dritten Hohlraum 328, der über eine öffnung 306 mit der Kolben-Zylinder-Anordnungs-Kammer 228 konstanten Drucks verbunden ist Eine Abschlußschraube 330 bildet für den Hilfskolben 320 und damit für die Stange 316 und den Schwimmkolben 262 einen Anschlag und hält den Ring 312 und die Manschette in der Bohrung 250 fest Die Manschette 318 ist derart geschlitzt, daß das Strömungsmittel ungehindert von den öffnungen 304,306 zu den Hohlräumen 326,328 gelangen kann. Zwei Federn 308,310 drücken die Schwimmkolben in ihre Ruhestellungen, wie in Fig.6 gezeigt ist Schließlich weist eine Abschlußschraube 292 eine öffnung 302 auf, die mit der Kammer 230 variablen Drucks verbunden ist

Diese Reaktionseinrichtung arbeitet wie folgt:
Unter der Voraussetzung, daß sich die Servolenkung in Ruhestellung befindet, ist der an den Öffnungen 302, 304 herrschende Druck gleich ^p/₂, wohingegen der Druck an den öffnungen 254, 306 gleich P ist Daher wird, wenn die geschlossene Steuerkammer 268 gefüllt und die Schraube 274 herausgeschraubt ist, die durch den Schwimmkolben 262, die Stange 316 und den Hilfskolben 320 gebildete bewegliche Anordnung durch eine Kraft

^ph x (S₅ -S₆) +T

in Fig. 6 nach rechts gedrückt, wobei Γ die Rückstellkraft der Feder 310 ist (durch das Füllen der Steuerkammer 268 bei einer Freigabe durch die Schraube 274 ist deren Druck einem Steuerdruck von P äquivalent). Wenn die Füllschraube 274 wieder eingeschraubt und die Slcucrkammer 268 entlüftet ist, nimmt der Reaktionskolbcn 260 seine Ruhestellung ein. wie in der Figur gezeigt ist und der Druck in der Steuerkammer wird im wesentlichen gleich dem Restdruck P_r = ^pl₂, der in der Kammer 230 herrscht, wenn man von der Feder 308 absieht die im Vergleich mit den auf die Schwimmkolben 262,264 wirkenden Drücken schwach ist. Insbesondere ist die die bewegliche Anordnung in F i g. 6 nach rechts in ihre Ruhestellung drückende Kraft durch den Ausdruck

T- ^ph χ S₆

gegeben. Die Feder 310 ist gerade stark genug, um den auf die Stange 316 wirkenden Druck auszugleichen,
to Es sei nun angenommen, daß die Lenkspindel derart bewegt wird, daß ein Arbeitsdruck

P₁ = iy₂ + p_v

in der Kammer 230 erzeugt wird. Der Schwimmkolben 264 löst sich dann von der Abschlußschraube 292 und erzeugt einen Steuerdruck von ^pl₂ + P_x, in der geschlossenen Steuerkammer 268, während die bewegliche Anordnung in Ruhe bleibt.

Da die Kraft, die die bewegliche Anordnung in der Figur nach rechts drückt, gleich

2 P, χ S₅ - P χ S₅ - P, χ & + T
und somit gleich

T- ^p/₂ χ S₆ + P_v{2 S₅ - S₆)ist,

bleibt diese Kraft positiv und nimmt mit dem Wert P_x. zu. Es sei nun vorausgesetzt, daß die Lenkspindel derart bewegt wird, daß ein Arbeitsdruck von ^pl2 — P_x- erzeugt wird. Dann bewegt sich die bewegliche Anordnung in Fig.6 nach links, wobei der Schwimmkolben 264 in Ruhe bleibt. Für den Gleichgewichtszustand der bewegliehen Anordnung gilt dann:

T+ P_cx S₅ + {^ph - Py) S₅ = CV₂ - Pv) S₆ + S₅

also

Pe = ^ph + Py-PvX S₆IS₅ - (T- ^pl₂ x 5s) S₅.

Der Ausdruck T — ^pl₂ χ S₆ wird durch die eigene Kalibrierung der Feder 310 so klein wie möglich gemacht. Der Ausdruck P_v x S₆IS₅ wird ebenso so klein wie möglich gemacht, indem eine Stange von minimalem Querschnitt verwendet wird; insbesondere wird das Verhältnis S₅IS₆ in der Größenordnung von 10 gewählt. Demnach ist der Steuerdruck P₀ im Gleichgewichtszustand kleiner als der Wert ^pl₂ + P_n kommt aber diesem sehr nahe. Dadurch ist sichergestellt daß der Schwimmkolben 264 in seiner Ruhestellung bleibt. Aus obigem ist klar, daß der Druckänderung P₁- in der Kammer 230 im wesentlichen ein gleicher Steuerdruckanstieg in der geschlossenen Steuerkammer 268 entspricht

Aufgrund dieses modifizierten Aufbaus ist die Steuerdruckänderung proportional zur Änderung 'der an den Rädern benötigten Lenkkraft und die derart modifizierte Reaktionseinrichtung arbeitet in ähnlicher Weise wie die im Zusammenhang mit Fig.2 beschriebene und weist auch die gleichen Vorteile auf.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug mit einer Strömungsmitteldruckquelle und einem Druckspeicher, der eine doppelt wirkende und am Lenkgestänge angreifende Kolben-Zylinder-Anordnung beaufschlagt, mit einem zwischen dem Druckspeicher und den beiden Druckkammern der doppelt wirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung angeordneten, von der Lenkspindel betätigten Steuerventil zum Steuern der Verbindung zwischen dem Druckspeicher und den beiden Druckkammern in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung der Lenkspindel, und mit einer das an der Lenkspindel aufzubringende Drehmoment beeinflussenden Reaktionseinrichtung, die einen die Lenkspindel in Richtung Ruhestellung drückenden Stößel aufweist, dessen von der Lenkspindel abgewandter Teil in einer in dem Gehäuse der Reaktionseinrichtung vorgesehenen Bohrung gleitend aufgenommen ist, wobei koaxial über diesem Stößel in einer zylindrischen Bohrung ein Reaktionskolben angeordnet ist, dessen Durchmesser größer als derjenige des Stößels ist, und der dem Stößel zugewandte Raum der zylindrischen Bohrung mit inkompressiblem Strömungsmittel gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Stößel (76, 176, 276) an dem Reaktionskolben (60, 160,260) abstützt, daß die den Reaktionskolben aufnehmende Bohrung (48,148,248) auf der dem Stößel zugewandten Seite des Kolbens mit zwei weiteren zylindrischen Bohrungen (50,52; 150,152; 250, 252) verbunden ist, in denen jeweils ein Kolben (62, 64; 162, 164; 262, 264) schwimmend angeordnet ist, so daß sich auf der dem Stößel zugewandten Seite eine geschlossene Steuerkammer (68, 168, 268) ergibt, und daß der Reaktionskolben auf der von dem Stößel abgewandten Seite von dem Druckspeicher (31, 131,231) und die beiden schwimmend angeordneten Kolben auf der vom Stößel abgewandten Seite jeweils von einer Druckkammer (28,30; 128,130; 228, 230) der am Lenkgestänge angreifenden doppelt wirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung (22, 122, 222) beaufschlagt werden.

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vom Stößel (76,176, 276) abgewandten Seite der schwimmend angeordneten Kolben (62,64; 162,164'; 262,264) Anschläge (90,92; 190,192; 292,330) zur Begrenzung der Kolbenbewegung vorgesehen sind.

3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionseinrichtung einen durch die Lenkspindel (10) über ein Zahnrad (86) angetriebenen Steuerkörper (80) aufweist, der durch die vom Stößel (76, 176, 276) übertragene Kraft beaufschlagt wird, wobei der Stößel entlang der im wesentlichen zur Drehachse der Spindel senkrechten Translationsachse (XX') beweglich ist.

4. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Umfang des Steuerkörisu\\

Kai/ίαη Cailan Ar,

(XX') des Stößels (76,176,276) eine Vertiefung (88) vorgesehen ist.

5. Hilfskraftlenkung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das Steuerventil ein symmetrisches Vierwegeventil ist, das mit der Strömungsmitteldruckquelle, einem Vorratsbehälter und den beiden Druckkammern der Kolben-Zylinder-Anordnung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil ein Gehäuse (46,146,246) aufweist, in dem die mit einem kikompressiblen Strömungsmittel gefüllte, geschlossene Steuerkammer (68,168, 268) untergebracht ist die von dem Reaktionskolben (60, 160, 260) und den schwimmenden Kolben (62, 64; 162,164; 262,264) begrenzt wird.

6. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 5 mit einer asymmetrischen Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem abgestuften Hilfskraftkolben, dadurch gekennzeichnet, daß der eine schwimmende Kolben (162) derart abgestuft ist,"daß die Verhältnisse der wirksamen Querschnitte des Hilfskraftkolbens fSiASi) und der wirksamen Querschnitte des abgestuften schwimmenden Kolbens (S3/Si) gleich sind, und daß die Druckkammern der Kolben-Zylinder-Anordnung mit der Reaktionseinrichtung derart verbunden sind, daß jeweils die Kolbenstirnflächen mit dem kleineren wirksamen Querschnitt und die Kolbenstirnflächen mit dem größeren wirksamen Querschnitt zusammenwirken.

7. Hilfskraftlenkung nach den Ansprüchen 3 und 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper (80) ein kreisförmiges Profil aufweist und exzentrisch zur Lenkspindel (Zahnrad 86) angeordnet ist.

8. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 5 mit einer asymmetrischen Kolben-Zylinder-Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper mit einem asymmetrischen Profil versehen ist.

9. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche I bis 4 mit einer doppelt wirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung asymmetrischer Bauart, die eine an die Stirnfläche des Hilfskraftkolbens mit kleinerem wirksamem Querschnitt angrenzende erste Druckkammer und eine an die Stirnfläche des Hilfskraftkolbens mit größerem wirksamem Querschnitt angrenzende zweite Druckkammer aufweist, und einem in Mittelstellung schließenden Dreiwegesteuerventil, das mit dem Druckmittelspeicher, dem Vorratsbehälter und der zweiten Druckkammer verbunden ist, wohingegen die erste Druckkammer direkt mit dem Druckspeicher verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die von der geschlossenen Steuerkammer (268) abgewandte Stirnfläche eines schwimmenden Kolbens (264) mit der zweiten Druckkammer (230) verbunden ist und die entsprechende außenliegende Stirnfläche dies anderen schwimmenden Kolbens (262) an einen ersten unter niedrigem Druck stehenden Hohlraum (322) angrenzt, der durch eine feste Gehäusewand (312) von einem zweiten, mit der zweiten Druckkammer verbundenen Hohlraum (326) getrennt ist, der seinerseits durch einen Hilfskolben (320) von einem mit der ersten Druckkammer verbundenen dritten Hohlraum (328) getrennt ist, und daß eine sich quer durch die feste Gehäusewand erstreckende Stange (316) zwischen dem anderen schwimmenden Kolben (262) und dem Hilfskolben (320) eingespannt ist, wobei der wirksame Querschnitt (Se) der Stange (316) im Vergleich zum wirksamen Querschnitt (Ss) des Hilfskolben» (320) klein lsi.

10. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Querschnitte (Sj) des anderen schwimmenden Kolbens (262) und des Hilfskolben (320) gleich sind.

11. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die schwimmen-

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den Kolben (262,264) durch Federn (308,310) gegen aus den Unteransprüchen hervor,

ihre Anschläge gedruckt werden. Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen und anhand der Figuren näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Hilfskraftlen-

5 kung mit einem Vierwegesteuerventil und einer symmetrischen Kolben-Zylinder-Anordnung;

p Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkung für F i g. 2 einen Querschnitt durch eine Reaktionsein-

Il ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentan- richtung für die Hilfskraftlenkung der F i g. 1;

H Spruchs 1. Fig.3 schematisch einen Teilausschnitt aus einer

\>i Eine Hiifskraftlenkung dieser Art ist aus der FR-PS io Hilfskraftlenkung mit einem Vierwege-Steuerventil und

i! 12 80 647 bekannt. Bei dieser bekannten Lenkung ist der einer asymmetrischen Kolben-Zylinder-Anordnung;

p auf den Reaktionskolben einwirkende Steuerdruck F i g. 4 schematisch einen Ausschnitt aus einer Reak-

ffl nicht vom Druckunterschied in den Kammern der am tionseinrichtung für die in Fig.SgezeigteHilfskraftlen-

H Lenkgestänge angreifenden Kolben-Zylinder-Anord- kung;

j'|j nung abhängig. Dies führt dazu, daß derartige Lenkun- 15 F i g. 5 schematisch einen Ausschnitt aus einer Hilfs-H gen nicht zufriedenstellend arbeiten, da die Lenkkraft kraftlenkung mit einem Dreiwege-Steuerventil und eilt im wesentlichen sowohl von der Haftung zwischen Rei- ner asymmetrischen Kolben-Zylinder-Anordnung;
j| fen und Boden als auch von der Fahrzeuggeschwindig- Fi g. 6 schematisch einen Ausschnitt aus einer Reak-Il keit abhängt Insbesondere wird die Lenkkraft stark tionseinrichtung für die Hilfskraftlenkung der F ig. 5;
Jf vermindert, sowie sich das Fahrzeug plötzlich bewegt 20 F i g. 7 den in der geschlossenen Steuerkammer der M Aus der FR-PS 15 98 825 ist es bereits bekannt, daß sich Reaktionseinrichtung der F i g. 6 herrschenden Steuer-Kj die Einstellung der vorgesehenen elastischen Einrich- druck in Abhängigkeit vom Drehwinkel R der Lenkjäj tung für die Reaktionseinrichtung mit der Fahrzeugge- spindel.

i$ schwindigkeit ändert In diesem Fall wird die Einstellung Die in F i g. 1 dargestellte Servolenkung weist eine ß| der elastischen Einrichtung durch die Bewegung eines 25 Lenkspindel 10 auf, die eine ein Lenkgetriebe (Zahn-IS' Teils geändert, das auf den durch eine Pumpe erzeugten Stangenantrieb) und ein Steuerventil enthaltende Einjpj Steuerdruck anspricht wobei die Pumpe ihrerseits über richtung 12 antreibt Die Zahnstange 14 ist sowohl mit |ä eine Welle durch den Motor angetrieben wird. einem Gestänge 16 für den Einschlag der Fahrzeugräl'i Diese Anordnung weist zwei Nachteile auf. Erstens der 18 als auch mit dem Hilfskraftkolben 20 einer dopip ist sie von der Haftung zwischen den Reifen und dem 30 peltwirkenden Kolben-Zylinder-Anordnung 22 verbun- :ί:' Boden bzw. der Straße unabhängig, und zweitens ist bei den. Diese Anordnung 22 ist symmetrisch aufgebaut Iff ihr die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindig- d. h, daß die entgegengesetzten Enden des Kolbens 20 ';;■:> keit, oder besser gesagt der Drehzahl der Antriebswelle, im wesentlichen denselben wirksamen Querschnitt aufp und der Einstellung der elastischen Einrichtung der Re- weisen.

fi aktionseinrichtung für die Servolenkung völlig Willkür- 35 Das Gehäuse der Anordnung 22 ist am Fahrzeugchas-

?|i Hch. Diese Beziehung wird im voraus festgelegt und sis 26 befestigt und weist zwei gegenüberliegende

f:; paßt sich nicht genau und kontinuierlich den sich in Druckkammern 28, 30 auf. Die Einrichtung 12 enthält

ft| Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit an- ein Steuerventil 33 bekannter Bauart, vorzugsweise ein

ψ_; dernden Lenkkräften an, ist also unabhängig von der Vierwege-Drehschieberventil, das in der Mittelstellung

f$s Haftung zwischen Reifen und Boden. Daher wird auf- 40 geschlossen ist. Ein durch eine Pumpe 32 beaufschlagter

fcis grund der erheblichen Reibungszunahme beim Ein- Druckspeicher 31 liefert Druckmittel an die Einlaßöff-

FS-S schlagen der Räder das Einparken erschwert Ferner nung 34 des Steuerventils 33.

ji;i;.; können die bekannten Reaktionseinrichtungen für Das Steuerventil 33 weist ferner zwei Arbeitsöffnun-

f$ Hilfskraftlenkungen niemals auf eine plötzliche Ände- gen 40 und 42 auf, die jeweils mit den Druckkammern 28

Il rung in der Haftung zwischen den Reifen und dem Bo- 45 bzw. 30 verbunden sind, sowie eine Auslaßöffnung 36,

pt den ansprechen. die mit einem Vorratsbehälter 38 verbunden ist (in

|:| Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hilfs- F i g. 2 schematisch in zwei Teilen dargestellt). Wenn das

\s kraftlenkung der angegebenen Art zu schaffen, bei der Steuerventil 33 seine Ruhestellung einnimmt die der

:^!;;; die Reaktionseinrichtung in Abhängigkeit von den er- Mittelstellung bzw. der Geradeausstellung des Lenkra-

!*; forderlichen Lenkkräften arbeitet. 50 des entspricht, liegen in den beiden entgegengesetzt

[i; Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine wirkenden Druckkammern 28 und 30 die gleichen Drfik-

Iί Hilfskraftlenkung mit den kennzeichnenden Merkmalen ke vor. Wenn jedoch die Lenkspindel bzw. das Lenkrad

ii; des Patentanspruchs 1 gelöst. aus seiner Geradeausstellung herausgedreht wird, dann

I Aufgrund der Tatsache, daß die im Ungleichgewichts- kann das Steuerventil für einen Druckunterschied zwi-

⁵ ■ zustand auf den Kolben der am Lenkgestänge angrei- 55 sehen den zwei Druckkammern mit Hilfe des vom

>-J fenden Kolben-Zylinder-Anordnung wirkende Druck- Druckspeicher stammenden Druckmittels sorgen, so

;2; kraft proportional zur erforderlichen Lenkkraft für den daß eine von O verschiedene Gesamtkraft auf den Hilfs-

i|< Radeinschlag ist, paßt sich die Reaktionskraft sehr ge- kraftkolben 20 zur Unterstützung der Zahnsiangenbe-

fij nau der erforderlichen Lenkkraft an, wie immer auch die wegung einwirkt Hilfskraftlenkmechanismen, wie die

ψ Geschwindigkeit und die Haftung der Reifen sein mag. 60 Einrichtung 12, sind allgemein bekennt und brauchen im

|:;; Falls aus irgendeinem Grund die erforderliche Lenk- einzelnen nicht beschrieben zu werden.

^f krafi sehr groß isi, z. B. beim Einparken, wird die Ge- Der Druckspeicher 31 und die beiden Druckkammern

" genkraft stark vermindert. Umgekehrt wird bei einer 28 und 30 sind außerdem mit einer Reaktionseinrich-

t plötzlichen Verringerung der Haftung die Lenkung er- tung 44 verbunden, die im einzelnen im Zusammenhang

schwert. Daher ist das dem Fahrer durch die Reaktions- 65 mit F i g. 2 beschrieben wird. Die Reaktionseinrichtung

einrichtung vermittelte Gefühl abhängig von den Fahr- 44 weist ein Gehäuse 46 mit drei Bohrungen 48,50 und

\l bedingungen. 52 auf. Diese Bohrungen stehen über öffnungen 54,56,

*r: Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen 58 mit dem Druckspeicher 31 bzw. mit den Druckkam-