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Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Stand der Technik:
Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine derartige Hilfskraftlenkung ist beispielsweise aus der DT-PS
1 480 698 bekannt, deren Lenkgetriebe aus einer durch eine Lenkschnecke axial bewegbaren
Lenkmutter besteht, die ihrerseits in ein mit dem Lenkstockhebel verbundenes Zahnsegment
eingreift. Mit der Lenkschnecke ist die Lenkspindel verbunden, auf welcher eine
Steuerbüchse geführt ist. Diese ist mit der Lenkspindel um ein bestimmtes Steuerspiel
axial verstellbar, so daß das von einer Pumpe geförderte Drucköl über die Steuerbüchse
je nach Lenkrichtung einem der Druckräume des Servomotors zugeführt wird. In der
Neutralstellung der Steuerbüchse sind die beiden Druckräume und die Pumpe an einen
ölbehälter angeschlossen. Wirkt in einer solchen Hilfskraftlenkung ein von den gelenkten
Rädern ausgehender Stoß über die Spurstange,
die Lenkstockwelle
und das Zahnsegment auf die Lenkmutter ein, so wird die Lenkspindel und damit auch
die Steuerbüchse um den Betrag des Steuerspiels axial verstellt. Als Folge davon
baut sich ein der Stoßrichtung entgegengerichteter Druck im Servomotor auf, so daß
über die an der Spurstange angreifende Servomotor-Kolbenstange eine entsprechende
Gegenkraft erzeugt wird und sich die Räder nicht verstellen können. Ein solcher
Stoß wirkt sich daher kaum auf die Lenkrichtung aus, jedoch können beim Pendeln
der Steuerbüchse unangenehme Stöße im Lenkhandrad spürbar werden. Die vorstehende
Wirkungsweise trifft nur unter der Voraussetzung zu, daß der Fahrer das Lenkhandrad
festhält.
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Sobald er das Lenkhandrad losläßt, können die Räder durch Störkräfte,
die von Fahrbahnunebenheiten herrühren, verstellt werden.
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Aufgabe und Lösung: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Hilfskraftlenkung so auszubilden, daß sich die Räder bei losgelassenem Lenkrad nicht
durch Fahrbahnstöße verstellen können. Des weiteren sollen Fahrbahnstöße während
einer Lenkbewegung, d. h. also bei ausgelenktem Steuerventil, vom Lenkhandrad ferngehalten
werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 angegeben.
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Durch den Einbau des erfindungsgemäßen Blockierventils in die Leitungen
zwischen Steuerventil und Servomotor ist gesichert, daß in der Neutralstellung des
Steuerventils ein selbsttätiges Verstellen der lenkbaren Räder durch Bodenunebenheiten
ausgeschlossen ist. Eine derart ausgelegte Lenkung findet insbesondere Anwendung
in selbstfahrenden Arbeitsmaschinen, z. B. im Straßenbau, bei welchen zum Betätigen
der Steuereinrichtungen für die Arbeitsgeräte zeitweise beide Hände benötigt werden.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 können außerdem
solche Rad-Störkräfte vom Lenkgetriebe und damit vom Lenkhandrad ferngehalten werden,
die während eines Lenkvorganges auftreten.
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Erläuterung der Erfindung: Die Erfindung ist nachstehend anhand von
zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 das ölschema einer Hilfskraftlenkung mit einem erfindungsgemäßen
Blockierventil mit gesperrter Mitten stellung
Fig. 2 die konstruktive
Ausführungsform eines Blockierventils nach Fig. 1 Fig. 3 eine weitere Ausführungsform
eines Blockierventils mit gesperrter Mittenstellung und zusätzlich gesperrten Endstellungen.
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In Fig. 1 ist ein Steuerventil 1 mit einem Lenkhandrad 2 mechanisch
gekoppelt, wie z. B. aus der DT-PS 1 480 698 näher ersichtlich. In der dargestellten
Neutralstellung des Steuerventils 1, in welcher keine Kräfte auf das Lenkhandrad
2 einwirken, ist eine Hochdruckpumpe 4 über die Kanäle des Steuerventils 1 mit einer
zu einem Ölbehälter 6 führenden Rücklaufleitung 7 verbunden. Das Steuerventil 1
steht über Leitungen 8, 8 A bzw. 9, 9 A, in welche das erfindungsgemäße Blockierventil
10 eingesetzt ist, mit Druckräumen 11 bzw. 12 eines Servomotors 13 in Verbindung.
Eine Kolbenstange 14 des Servomotors ist an eine nicht gezeichnete Spurstange des
Lenkgestänges angeschlossen. Die Leitung 8 A enthält ein in Richtung zur Leitung
9 öffnendes Sicherheitsventil 5. Desgleichen ist in die Leitung 9 A ein in Richtung
zur Leitung 8 öffnendes Sicherheitsventil 5 A eingebaut Diese Sicherheitsventile
schützen die Leitungen 8 A und 9 A bei hohen Druckstößen im Servomotor 13 vor Uberlastungen.Beim
Ansprechen des Sicherheitsventils 5 oder 5 A sichet ein Nachsaugeventil 3 A bzw.
3 die zum Volumenausgleich nötige ölmenge.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht das Blockierventil 10 aus einem
in einem Ventilgehäuse 15 axial verschiebbaren Kolben 16, der durch Zentrierfedern
17 und 18 sowie Zentrierringe 19 bzw. 20 in seiner Mittenlage gehalten wird. In
den Kolben 16 ist ein an die Leitung 8 bzw. 9 angeschlossener Ringkanal 21 bzw.
22 und ein Steuerkanal 23 bzw. 24 eingearbeitet. Der die Zentrierfeder 17 bzw. 18
aufnehmende Raum ist als Druckkammer 25. bzw. 26 ausgebildet, in welchen der Steuerkanal
23 bzw. 24 einmündet, so daß eine Stirnfläche 27 bzw. 28 des Kolbens 16 vom Drucköl
beaufschlagbar ist. Ein an die Leitung 8 A bzw.
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9 A angeschlossener Gehäuse-Ringkanal 29 bzw. 30 wirkt beim axialen
Verschieben des Kolbens 16 entweder mit dem Ringkanal 21 bzw. 22 oder mit an der
Stirnfläche 27 bzw. 28 gebildeten Steuerkanten 31 bzw. 32 zusammen.
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Das Blockierventil 10 nach Fig. 1 und 2 wirkt wie folgt: Solange
am Lenkhandrad nicht gedreht wird, befindet sich das Steuerventil 1 in der gezeichneten
Neutralstellung. In dieser Stellung herrscht in den Leitungen 8 und 9 und damit
auch in den Druckkammern 25 und 26 Druckgleichheit, so daß das Blockierventil 10
seine durch die Zentrierfedern 17 und 18 bestimmte Mittenstellung einnimmt, in welcher
kein Durchfluß möglich ist. Der Servomotor 13 ist somit hydraulisch blockiert, und
die Räder werden über die Kolbenstange 14 in ihrer Lenkstellung festgehalten.
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Wirkt in der Mittenstellung des Blockierventils 10 ein sehr starker
Stoß beispielsweise nach rechts auf die Kolbenstange 14 (Fig. 1) ein, so öffnet
der dadurch erzeugte Druckstoß in der Leitung 9 A das Sicherheitsventil 5 A, und
es kann eine gewisse Ölmenge über die Leitung 8 zum Behälter 6 abströmen.
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Gleichzeitig wird die im Druckraum 11 fehlende ölmenge über das Nachsaugeventil
3 und die Leitung 8 ergänzt.
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Angenommen das Steuerventil 1 wird über das Lenkhandrad 2 nach rechts
verstellt,so strömt das von der Pumpe 4 geförderte Drucköl über die Leitung 9 und
den Steuerkanal 24 in die Druckkammer 26. Die auf die Stirnfläche 28 wirkende Druckkraft
verstellt den Kolben 16 in die eine Endstellung nach links, so daß das Drucköl über
dieSSuerkante 32, den Gehäuse-Ringkanal 30 und über die Leitung 9 A in den Druckraum
12 gelangen kann, wodurch schließlich der Arbeitskolben des Servomotors 13 nach
links bewegt wird. Das aus dem Druckraum 11 verdrängte Drucköl strömt über die Leitung
8 A, den Gehäuse-Ringkanal 29, den Ringkanal 21, die Leitung 8 und über das Steuerventil
1 zurück zum Behälter 6. Sobald der Fahrer am Lenkhandrad nicht mehr dreht; bewegt
sich das Steuerventil 1 in die Neutralstellung zurück. Daraus ergibt sich wieder
Druckgleichheit in den Leitungen 8 und 9 und das Blockierventil 10 stellt sich auf
Mitte.
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Das Blockierventil 100 nach Fig. 3 weist in einem Kolben 116 einen
an einen Gehäuse-Ringkanal 129 bzw. 130 angeschlossenen Steuerkanal 123 bzw. 124
mit einem in Richtung zum Servomotor 13 öffnenden Rückschlagventil 133 bzw. 134
auf. Eine Druckkammer 125 bzw. 126 mit einer Stirnfläche 127 bzw. 128 steht über
eine kleine Steuerbohrung 135 bzw. 136 mit einem Ringkanal 121 bzw. 122 der Leitung
8 bzw. 9 in Verbindung.
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Das Blockierventil 100 wirkt in der Neutralstellung des Steuerventils
1 ähnlich wie das Blockierventil 10 nach Fig. 2.
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Da der Servomotor 13 durch die Rückschlagventile 133 und 134 gesperrt
ist, können die Räder nicht verstellt werden. Die in Fig. 1 dargestellten Nachsaugeventile
3 und 3 A sind bei Verwendung des Blockierventils 100 nicht erforderlich, da beim
Ansprechen der Sicherheitsventile 5 bzw. 5 A über die Rückschlagventile 134 bzw.
133 Drucköl nachgesaugt werden kann.
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Wird das Steuerventil 1 beispielsweise durch das Lenkhandrad 2 nach
rechts verstellt, so strömt Drucköl über die Leitung 9 und das durch den öldruck
geöffnete Rückschlag ventil 134 zum Druckraum 12, so daß sich der Arbeitskolben
des Servomotors 13 nach links bewegt. Da der Kolben 116 des Blockierventils 100
durch den über die Steuerbohrung 136 auf die Stirnfläche 128 wirkenden Druck nach
links verstellt ist,
kann das aus dem Druckraum 11 ausgeschobene
Drucköl über die Leitung 8 A, den Gehäuse-Ringkanal 129, den Ringkanal 121 und über
die Leitung 8 zum Behälter 6 entweichen. Kommt in dieser linken Endstellung des
Blockierventils 100 ein nach rechts gerichteter Stoß auf die Kolbenstange 14, so
kann diese wegen des ansprechenden Rückschlagventils 134 nicht verstellt werden.
Wirkt dagegen in der linken Endstellung des Blockierventils 100 ein nach links gerichteter
Stoß auf die Kolbenstange 14, so bricht dadurch der Druck im Druckraum 12 zusammen
und der Kolben 116 stellt sich auf Mitte in die Blockierstellung.
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Durch diese Wirkungsweise ist sichergestellt, daß auch die während
eines Lenkvorganges durch die Räder verursachten Druckstöße vom Blockierventil 100
abgefangen werden.