DE2448702B2 - Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit Zentralhydraulik - Google Patents
Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit ZentralhydraulikInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit Zentralhydraulik nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Hilfskraftlenkungen sine] z. B. aus der
DE-OS 2222334 bekannt.
In Kraftfahrzeugen mit Zentralhydraulik werden mehrere voneinander unabhängige Verbraucher, wie
z. B. Lenkung, Bremsen und Niveauregelung, deren Druckölbedarf unterschiedlich groß ist, von einer einzigen
Druckquelle versorgt. Um die Größe der Druckquelle klein zu halten, ist zur Deckung von Bedarfsspitzen
ein Druckspeicher vorgesehen. Infolge des hohen Speicherdruckes, der etwa doppelt so hoch
liegt wie der höchste Arbeitsdruck im normalen Lenkbereich, wird die Steuereinrichtung der Hilfskraftlenkung
mit geschlossener Mittenstellung ausgebildet.
In den Auslenkstellungen des Lenkhandrades wird hierbei dem Druckraum eines Servomotors Drucköl
zugeleitet, während der andere Steuerkolben den zu entlastenden Druckraum mit dem ölbehälter verbindet.
Die Lenkkraftbegrenzungsventile haben dabei die Aufgabe, am Lenkhandrad 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 vom Arbeitsdruck beaufschlagten Reaktionskolben und einem koaxial angeordneten, auf einer
Teilfläche vom Speicherdruck beaufschlagten Begrenzungskolben. Dieses Ventil arbeitet als Druckwaage,
d. h. die Begrenzung der Rückwirkungskraft wird rein hydraulisch vorgenommen. Um ausreichend
große Rückwirkungskräfte am Lenkhandrad zu erhalten, weisen der Reaktionskolben und der Begrenzungskolben
verhältnismäßig große Durchmesser auf. Es hat sich hierbei gezeigt, daß bei der kurzen Führung
des Reaktionskolbens eine leichte Klemmneigung nicht auszuschließen ist. Hinzu kommt der Nachteil
einer relativ großen Dichtlänge, 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 Rückwirkungskräfte in ausreichender Höhe auch bei kleinem Bauraum ermöglicht. Die Begrenzungseinrichtung
soll des weiteren Vorteile hinsichtlich der Fertigung und der benötigten Bauteile
aufweisen.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben.
Erläuterung der Erfindung
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Hilfskraftlenkung mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung,
Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie
H-II der Fig. 1 bei weggelassenem Lenkgetriebegehäuse mit einer schematischen Darstellung des Ölkreislaufes.
Nach Fig. 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 Gcwifidcs—iridc! 5 ist über einen Drehstab 6
mit einer Lenkspindel 7 verbunden, welche ein nicht dargestelltes Lenkhandrad trägt. Im Spindelkopf 8
der Gewindespindel 5 ist eine Steuereinrichtung 9 mit einem quer zur Spindelachse liegenden Rückwirkungskolben
10 und einem ebenso angeordneten Steuerkolben 11 eingebaut. Zwei am unteren Ende
der Lenkspindel 7 angeordnete, ungleich lange Zapfen 12 und 13 ragen durch Bohrungen 14 bzw. 15
im Spindelkopf 8 und greifen in den Rückwirkungskolben 10 bzw. den Steuerkolben 11 ein, so daß diese
Kolben beim Einleiten einer Drehbewegung mit dem Spindelkopf drehend, axial gegeneinander verstellt
werden. Hierbei erfolgt eine elastische Verdrehung des Drehstabs 6, bis am Steuerkolben 11 gebildete
Ringnuten geöffnet bzw. geschlossen werden, so daß jeweils einer Seite des Arbeitskolbens 2 Drucköl zuströmt.
— Bei einem evtl. Ausfall der ölpumpe oder beim Bruch einer Hydraulikleitung kann a>ich mechanisch
weitergelenkt werden. In diesem Falle treiben die Zapfen 12 und 13 nach Überwinden des durch
die Bohrungen 14 bzw. 15 festgelegten Steuerspiels S (Fig. 2) die Gewindespindel 5 direkt an. Wenn das
Lenkhandrad losgelassen wird, führt der Drehstab 6 die beiden Kolben 10 und 11 in die Neutrallage zurück.
Der Arbeitskolben 2 unterteilt das Lenkgetriebegehäuse 1 in zwei Druckräume 16 und 17. Die Zuführung
des Drucköls 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 Axialbohrung
22 sowie über einen angedeuteten Verbindungskanal 23, der in Zulaufkanäle 29 und 30 (Fig. 2) mündet.
Der Zulaufkanal 29 bzw. 30 kann über den Steuerkolben 11 an eine Ringnut 25 bzw. 26 angeschlossen werden,
die, wie strichpunktiert angedeutet, mit dem Druckraum 16 bzw. 17 verbunden ist. Die Ringnut
25 bzw. 26 kann über die Steuereinrichtung 9 außerdem mit einem Rücklaufraum 27 verbunden werden,
der zu einem Anschluß 28 führt. Dieser hat über eine nicht gezeichnete Schlauchleitung mit einem ölbehälter
Verbindung.
In Fig. 2 fördert eine Pumpe 31 Drucköl von dem Behälter 32 über ein Speicherladeventil 33 und eine
Leitung 34 zu einem Speicher 35. Von einer zum Zulaufkanal 29 bzw. 30 führenden Leitung 24 zv/eigen
hinter dem Speicher 35 Leitungen 36 und 37 ab, die an weitere Verbraucher, z. B. die Bremsen und eine
Niveauregelung, angeschlossen sind. Da Rückwirkungskolben 10 und Steuerkolben 11 symmetrisch
ausgebildet sind, werden in der folgenden Beschreibung für die übereinstimmenden Baumerkmale dieselben
Bezugsziffern verwendet, zur Unterscheidung ist jedoch jeweils eine Kolbenhälfte mit dem zusätzlichen
Buchstaben A bezeichnet. Der Zulaufkanal 29 bzw. 30 leitet das Drucköl Ringnuten 40 bzw. 41 im
Spindelkopf 8 zu. Diese Ringnuten 40 und 41 wirken mit Ringnuten 43 und 43v4 am Steuerkoiben 11 zusammen.
Die Ringnut 43 bzw. 43/4 ist über eine Leitung 44 bzw. 45 an den Druckraum 16 bzw. 17 angeschlossen.
Da die Hilfskraftlenkung mit dem Speicher 35 betrieben wird, sind die Ringnuten 40 und 41 in
der gezeichneten Neutrallage gegenüber den zu den Druckräumen 16, 17 führenden Ringnuten 43 und
43/4 gesperrt.
Im Spindelkopf 8 sind weitere mit den Steuerkolben-Ringnuten 43 und 43/4 zusammenwirkende
Ringnuten 38 bzw. 39 eingedreht, welche über eine
gemeinsame Rücklaufleitung 47 an den Behälter 32 angeschlossen sind.
Der Steuerkolben 11 weist zu beiden Seiten Sackbohrungen 48 und 48/4 auf, in welche jeweils eine
in einem Deckel 50 bzw. SOA gehaltene Stellschraube 51 bzw. 51/4 mit einer Zentrierfeder 52 bzw. 52/4
hineinragt. Die Zentrierfeder 52 bzw. 52A stützt sich
unter Vorspannung einerseits am Deckel 50 bzw. 50/4 und andererseits an einer von der Stellschraube 51
bzw. 51/1 gehaltenen Scheibe 49 bzw. 49A ab. Diese
Zentriereinrichtung 51, 52 bzw. 51/4, 52/4 dient sowohl
zur exakten Einstellung des Steuerkolbens 11 bei der Montage in die dargestellte Neutrallage, als
auch zur Unterstützung des Drehstabes 6 bei der Rückführung des Steuerkolbens in die Neutrallage.
Zum schnelleren Auffüllen des Servozylinders sind Nachsaugeventile 53 und 54 zwischen die Rücklaufleitung
47 und die zu dem Druckraum 16 bzw. 17 führende Leitung 44 bzw. 45 eingebaut.
Von der Leitung 45 bzw. 44 ist eine Zweigleitung 55 bzw. 56 zu einem Kanal 57 bzw. 58 geführt. Diese
Kanäle 57 und 58 münden in Ringnuten 60 bzw. 6OA des Rückwirkungskolbens 10. In den Rückwirkungskolben 10 sind beidseitig Hülsen 61 und 61/4 eingesetzt,
in welchen jeweils ein Abschaltkolben 62 bzw. 62/4 axial verschieblich geführt ist. Die durch eine
Feder 63 belasteten Abschaltkolben 62 und 62 A stützen sich in ihrer Ausgangsstellung an einer eine Steuerkante
64 bzw. 64/4 bildenden Stirnfläche der Hülse 61 bzw. 61/4 ab. Der Federraum 65 steht über einen
Rücklauf kanal 66 mit der Rücklaufleitung 47 in Verbindung. Die mit den Druckräumen 17 bzw. 16 verbundenen
Ringnuten 60 bzw. 6OA im Rückwirkungskolben 10 sind über eine Querbohrung 67 bzw. 67A
in der Hülse 61 bzw. 61A und über eine im Abschaltkolben
62 bzw. 62/4 vorgesehene Ringnut 70 bzw. 70/4, eine Radialbohrung 71 bzw. 71/4 und eine Sackbohrung
72 bzw. 72/4 mit einer Rückwirkungskammer 80 bzw. 80/4 verbunden. In der Rückwirkungskammer 80 bzw. 80/4 ist eine Stirnfläche 81 bzw. SlA
am Rückwirkungskolben 10 vom Arbeitsdruck beaufschlagbar. Die durch einen Stift 82 im Rückwirkungskolben 10 befestigte Hülse 61/4 kann zusammen mit
dem Abschaltkolben 62/4 auf einfache Weise ausgebaut werden, so daß die die maximale Rückwirkungskraft am Lenkhandrad bestimmende Feder 63 austauschbar
ist.
Die Wirkungsweise
Beim Lenken im normalen Fahrbetrieb arbeitet die Hilfskraftlenkung wie folgt:
Wird in Fig. 2 die Lenkspindel 7 mit den Zapfen 12 bzw. 13 aus der Neutrallage beispielsweise nach
rechts gedreht, so verstellen die Zapfen den Rückwirkungskolben 10 und den Steuerkolben 11 um einen
gewissen Betrag innerhalb des Steuerspiels »5« in Richtung der Pfeile. Die so von Hand eingeleitete
Drehbewegung wird nunmehr durch eine vielfach größere hydraulische Hilfskraft unterstützt, indem das
unter Speicherdruck stehende D. ucköl über den Steuerkolben
11 dem Arbeitskolben 2 zugeleitet wird. Dadurch, daß der Steuerkolben 11 gegen die Kraft
der Zentrierfeder 52 nach links verstellt ist, erhält dit den !Tpeicherdruck führende Leitung 24 über die beiden
miteinander verbundenen Ringnuten 40 und 43 mit der zum Druckraum 16 führenden Leitung 44
Verbindung, so daß sich der Arbeitskolben 2 nach rechts bewegt. Das dabei aus dem Druckraum 17 verdrängte
ö! kann über die Leitung 45, die miteinander
verbundenen Ringnuten 43/4, 39 und über die Rücklauflcitung
47 zum Behälter 32 abströmen. Während dieses Lenkvorganges wird der im Druckraum 16
herrschende Arbeitsdruck über die Zweigleitung 56 der Ringnut 60/1 des Rückwirkungskolbens 10 züge- >
führt. Von der Ringnut 60/1 gelangt der Arbeitsdruck über die Querbohrung 67/4, die Ringnut 70/1 und
über die Sackbohrung 72/4 in die Rückwirkungskammer 80/4, in welcher dieser Druck die Stirnfläche 81/1
belastet. Da der Rückwirkungskolben 10 in Pfeilrich- m tung nach rechts bewegt wird, muß demzufolge der
Arbeitsdruck in der Rückwirkungskammer 80/4, der als proportionale Rückwirkungskraft am Lenkhandrad
spürbar ist, vom Fahrer überwunden werden. Hieraus ergibt sich das sogenannte Lenkgefühl, d. h., ι -.
die Hilfskraftlenkung vermittelt den erwünschten Kontakt mit der Fahrbahn, da der normale Lenkbereich
etwa nur ein Drittel des Gesamtlenkradweges ausmacht, ist der Anstieg der Rückwirkungskraft auf
einen Höchstwert nur innerhalb dieses Bereiches er- :<> wünscht. 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 Rückwirkungskammer 80/4 wird die Kraft der Feder 63 durch die auf die Endfläche des Abschaltkolbens
62/4 wirkende Druckkraft überwunden, so daß sich der Abschaltkolben nach links bewegt. Dabei
wird die Ringnut 70/4 an der Querbohrung 67/4 vorbeibewegt
und der ölzustrom von der Ringnut 60/4 zur Rückwirkungskammer 80/4 gesperrt. Stellt sich
durch Lecköl ein weiterer Druckanstieg in der Rückwirkungskammer 80/4 ein, so verschiebt sich der Abschaltkolben
62/4 so weit nach links, bis die Steuerkante 64/1 die Ringnut 70/1 freigibt. Die Rückwirkungskammer
80/4 ist auf diese Weise kurzzeitig über den Federraum 65 und den Rücklauf kanal 66 mit dem
Behälter 32 verbunden, so daß der Drucküberschuß abgebaut werden kann. Die am Lenkhandrad spürbare
Rückwirkungskraft ist damit auf einen Höchstwert begrenzt.
Wird die Lenkspindel 7 gemäß Fig. 2 nach links gedreht, so verstellen die Zapfen 12 bzw. 13 den
Rückwirkungskolben 10 nach links und den Steuerkolben 11 nach rechts. Dabei gelangt das Drucköl von
der Leitung 24 über die Ringnuten 41, 43/4 und die Leitung 45 in den Druckraum 17. Der Druckraum
16 ist dagegen über die Leitung 44, die Ringnuten 43, 38 und die Rücklaufleitung 47 zum Behälter 32
entlastet. Der Arbeitskolben 2 bewegt sich nach links. Da in dieser Linksrichtung die Rückwirkungskraft in
der Kammer 80 erzeugt wird, erfolgt die Lenkkraftbegrenzung beim Einparken durch den Abschaltkolben
62, der in gleicher Weise wirkt wie der Abschaltkolben 62/4.
Hierzu 2 Blau Zeichnungen
Claims (3)
1. Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit Zentralhydraulik, mit einem mit einem Lenkgetriebe
vereinigten Servomotor und einer durch das Lenkhandrad über eine Lenkspindel betätigbaren
Steuereinrichtung mit einer quer zur Lenkspindelachse in einem Ventilgehäuse aufgenommenen
und durch zwei an der Lenkspindel angeordnete Betätigungszapfen in entgegengesetzten Richtungen
verschiebbaren Steuer- und einer Rückwirkungskolbeneinheit, von denen die Steuerkolbeneinheit
in der durch eine Zentriereinrichtung bestimmten Neutralstellung den Druckölzufluß
sperrt und die Rückwirkungskolbeneinheit an ihren beiden, vom Betätigungszapfen abgelegenen
Stirnseiten mit Arbeitsdruck beaufschlagbare Rückwirkungskammern abschließt und mit
Schaltkolben zur Erzeugen und Begrenzen einer am Lenkhandrad spürbaren Rückwirkungskraft
zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwirkungskolbeneinheit einen einstöckig
ausgebildeten, in axialer Richtung durchbohrten Rückwirkungskolben (10) umfaßt, der
eine Querbohrung aufweist, in die der eine Betätigungszapfen (12) eingreift und der in der axialen
Durchgangsbohrung an deren Stirnenden jeweils eine konzentrische Hülse (61 bzw. 61/4) mit darin
verschieblich gelagertem Abschaltkolben (62 bzw. 62/4) sowie zwischen den beiden Abschaltkolben
eine die maximale Höhe des Rückwirkungsdrukkes bestimmende und die Abschaltkolben (62 und
62A) in Ausgangsstellung haltende Feder (63) enthält, wobei jeder Abschaltkolben in axialer
Richtung eine in die zugehörige Rückwirkungskammer (80 bzw. 80/4) mündende Sackbohrung
(72 bzw. 72/4) enthält, die durch eine Radialbohrung (71 bzw. 71/4) in der Ausgangsstellung des
Abschaltkolbens mit einer Querbohrung (67 bzw. 67/4) in der zugehörigen Hülse (Ci bzw. 61/4) in
Verbindung steht und durch diese mit Arbeitsdruck beaufschlagt ist und in der Abschaltstellung
von dieser getrennt ist.
2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Feder (63) zugewandte
Ende jeder Hülse (61 bzw. 61/4) als Anschlag
und als Steuerkante (64 bzw. 64/4) für die Abschaltkolben (62 bzw. 62/4) ausgebildet ist,
wobei die Radialbohrungen (71 bzw. 71/4) eines jeden Abschaltkolbens bei über den Abschaltdruck
hinaus ansteigendem Reaktionsdruck mit der Durchgangsbohrung des Rückwirkungskolbens
(10) in Verbindung tritt, die an den Rücklauf der Steuereinrichtung angeschlossen ist.
3. Hilfskraftlenkung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
eine der Hülsen (61 b~w. 61/4) durch einen demontierbaren
Stift (82) gesichert ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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