DE2545970A1

DE2545970A1 - Servolenkungseinrichtung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2545970A1
Application number: DE19752545970
Authority: DE
Inventors: Takashi Aoki; Masao Nishikawa; Yoshihiko Toshimitsu
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1974-10-14
Filing date: 1975-10-14
Publication date: 1976-05-13
Also published as: DE2545970C2; US3994361A; FR2288023B1; JPS5143529A; JPS5411171B2; AU8553875A; FR2288023A1

Description

Honda Giken Kogyo Kabushiki KaisiLa, No. 27-8, 6-chome, Jingumae,
Shibuya-ku,
Tokyo / Japan

Pat ent anmel dung;

Servolenkungseinrichtung für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Servolenkungseinrichtung für Fahrzeuge wie Motorfahrzeuge oder dgl.

Bei Einrichtungen dieser Art wurde bereits ein Umschaltventil vorgesehen, das in der einen oder anderen Richtung je nach Drehsinn der Steuersäule wirkt, so dass eine Öldruckversorgungsleitung, die mit einer Öldruckquelle, wie einer Öldruckpumpe oder dgl. in Verbindung steht, wahlweise mit einer rechten oder linken Kammer eines Zylinder-Kolben-Kraftaggregats verbunden wird, auf seiner Aussenseite mit mindestens einer auf Öldruck ansprechenden Kammer versehen ist, deren Volumen bei jeder Schaltung des Umschaltventils verringert wird und die mit der Öldruckleitung über ein Steuerventil verbunden ist.

Dabei ist die Öldruckleitung über eine Drosselstelle mit einer abzweigenden ölablaufleitung verbunden, die stromab ein Steuerglied aufweist, das den Durchfluss entsprechend

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der Fahrzeuggeschwindigkeit steuert und das Steuerventil als Differenzdruckventil ausgebildet ist, das durch den Differenzdruck zwischen der Druckölleitung und der Ölablaufleitung geöffnet wird, so dass der Öldruck der in der Öldruckleitung entsprechend dem von der Oberfläche der Strasse herrührenden Widerstand erzeugt wird, auf die auf den Öldruck ansprechende Kammer übertragen wird, nachdem er entsprechend der Fahrzeug— geschwindigkeit durch das Steuerventil adjustiert ist.

Diese bekannte Einrichtung ist insofern zweckmässig,als die vom Fahrer bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten aufzuwendende Kraft zum Drehen der Lenksäule etwa konstant gehalten werden kann, ohne Rücksicht auf die Änderungen der Strassenoberfläche und der sich daraus ergebenden Widerstände gegen Veränderungen der Lenkungseinstellung. Infolgedessen können die Lenkungsmanöver mit geringen Kraftaufwand ausgeführt werden. Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten kann der Kraftaufwand für die Lenkung entsprechend den Anforderungen, die vom Strassenzustand ausgehen, verstärkt werden, so dass eine Übersteuerung wirkungsvoll vermieden werden kann.

Die bekannte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, dass das genannte Steuerglied bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten oder beim Halten in eine solche Stellung gebracht wird, dass die Ölablaufleitung dadurch nahezu verschlossen wird. Dann wirkt der hohe Druck in der Ölversorgungsleitung auf das Steuerglied ein, ohne dass eine Druckreduzierung möglich ist. Durch den hohen auf dem Steuerglied lastenden Druck kann dieses beschädigt und seine Lebensdauer herabgesetzt werden. Schon bei kleinen. Schäden ist eine genaue, der Fahrgeschwindigkeit entsprechende Lenkung dann nicht mehr gewährleistet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zu schaffen, die frei von diesen Nachteilen ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Ölleitung, die die auf den Öldruck ansprechende Kammer mit dem Steuerventil

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verbindet, über eine Drosselstelle mit einer abzweigenden Ölablaufleitung verbunden ist, die stromab ein Steuerglied aufweist, das den öldurchfluss in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit steuert und das Steuerventil ein Differenzdruckventil ist, das durch die Federkraft eines nachgiebigen Gliedes in Öffnungsrichtung und durch den Öldruck in der Ölablaufleitung in Schliessrichtung beaufschlagt wird.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Steuerglied eine Absaugepumpe ist, die entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit angetrieben wird und ein Druckbegrenzungsventil, das bei einem vorgegebenen Druck öffnet, parallel zum Steuerglied in der Ölablaufleitung angeordnet ist.

Nachstehend wird unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch Lenksäule und Umschaltventil, Fig. 2 einen Schnitt gemäss Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schaltplan der Einrichtung, Fig. 4 ein Arbeitsdiagramm der Erfindung

Die Lenksäule 1 des Fahrzeugs mit dem am oberen Ende aufgesetzten Lenkrad 2 trägt am unteren, verlängerten Ende die Schnecke 4 eines Schneckentriebes 5, dessen Schneckenradteil 5 im Lagergehäuse für die Lenksäule fest angeordnet ist. Am vorderen Ende trägt die Lenksäule 1 den Ventilkörper 7 eines Umschal tv ent ils, das durch Vor- bzw. Rückverschiebung im Ventilgehäuse 6, die sich aus dem Schneckentrieb bei Verdrehung der Lenksäule ergibt, umgeschaltet wird. Der Ventilkörper 7 ist ein hohler Steuerzylinder, der sich mit der Lenksäule verschiebt und arbeitet in der Weise, dass normalerweise Drücköl durch den Drucköleinlass, an den die Druckölversorgungsleitung" 9 angeschlossen ist, in das Ventil 6/7 eintritt. In der Einlassöffnung ist eine Drosselstelle 9a angeordnet. Das Drucköl wird von einer Druckölquelle 8 (Fig. 3) geliefert. Die Druck-

b (J 9 8 2 Ü / Ü 2 b

Ölquelle besteht aus einer von einer besonderen Maschine angetriebenen Druckölpumpe. Das Drucköl verlässt das Ventilgehäuse 6 durch den Auslass 10 und wird in den Öltank 11 zurückgeleitet, Durch Vor- bzw. Rückwärtsverschiebung des Umschaltventilkörpers 7 wird das Drucköl entweder der einen oder der anderen Kammer 14· des KraftZylinders durch eine der beiden Leitungen 12 zugeführt. Dadurch wird der Kraftkolben 13 verschoben und seine Bewegung wird auf die Lenkung in bekannter Weise übertragen. So wird die manuelle Lenkkraft durch eine vorausbestimmte mechanische Kraft unterstützt.

So wird erreicht, dass ein dem von der Strasse herrührenden Widerstand entsprechender Öldruck auf die Kammer 14 und rückwirkend über die Drossel 9a auf die Druckölversorgungsleitung einwirkt.

Das Mengensteuerventil 8a hält die Druckölmenge, die durch die Ölversorgungsleitung 9 und damit dem Umschaltventil zufliesst, konstant. Durch das Druckbegrenzungsventil 8b wird erreicht, dass der Öldruck einen gewünschten Höchstwert nicht übersteigt und durch das Rückschlagventil 8c wird die Entstehung eines Unterdrucks verhindert.

Ausserhalb des Umschaltventilkörpers 7 sind Kammern 15 angeordnet, die auf den Öldruck ansprechen und zwar so, dass ihr Volumen sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsverschiebung des Umschaltventilkörpers 7 verringert wird. Ein paar vorderer und hinterer Kolben 17 in den Kammern 15 werden durch Federn 16 auseinander gedrückt. Die Auseinanderbewegung der Kolben 17 wird durch Flansche 18 begrenzt, die über den Umschaltventilkörper 7 hinausragen (s. Fig. 1)·. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel sind vier solcher auf den Öldruck ansprechender Kammern 15 gezeigt (Fig. 3)· Sie sind durch die Ölleitung 19 miteinander verbunden. Ein Steuerventilkörper 20 ist verschiebbar in einem Ventilgehäuse 23 angeordnet, das an einer Seite eine Auslassöffnung 21 aufweist, an die die Ölleitung 19 anschliesst. Auf der anderen Seite des Gehäuses 23 ist

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die Einlassöffnung 22 angeordnet, an die die Ölversorgungsleitung 9 angeschlossen ist.

Der Steuerventilkörper 20 ist an einem Ende mit einer Querbohrung 20a versehen, die normalerweise mit der Auslassöffnung 21 verbunden ist. In seinem Mittelteil weist der Ventilkörper 20 eine umlaufende Nut 20b auf, die normalerweise mit der Einlassöffnung 22 verbunden ist. Der Ventilkörper 20 wird durch die auf das andere Ende des Ventilkörpers einwirkende Kraft der Eeder 20c in die Öffnungsrichtung (in 3?ig. 3 nach rechts) gedrückt, so dass die Ölversorgungsleitung 9 und die Ölleitung 19 über die Hut 20b miteinander verbunden sind.

Zusätzlich ist eine Öldruckkammer 2Ja an einem Ende des Steuerventilkörpers 20 (s. insbesondere 3?ig. 2) vorgesehen. Diese Kammer 2Ja ist durch eine Ölabflussleitung 24 mit dem Ölbehälter 11 verbunden. Die oben genannte Querbohrung 20a steht über eine Drossel 25 mit der Öldruckkammer 23a in Verbindung. Auf diese Weise stehen die Ölleitung 19, die Querbohrung 20a mit der mit der Öldruckkammer 23a verbundene ölabflussleitung 24 normalerweise über die Drosselstelle 25 in Verbindung.

Die Ölabflussleitung 24 ist stromab mit einer Steuereinrichtung versehen, die den Abfluss in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit steuert. Sie besteht z. B. aus einer Absaugepumpe 26, die durch eine Zwischenwelle des Fahrzeugs angetrieben wird, so dass der Öldruck in der Ölabflussleitung 24 und dadurch der Öldruck in der Öldruckkammer 2Ja durchddie .Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert wird, wie weiter unten noch im einzelnen erläutert wird.

Die sich so ergebende Kraft, die den Steuerventilkörper 20 in Schliessrichtung bewegt, wird so vergrössert oder verkleinert, um das Ventil zu schliessen oder zu öffnen.

Ein Druckbegrenzungsventil 27 ist parallel zur Pumpe 26 in der ölabflussleitung 24 angeordnet. Es öffnet, wenn der Öldruck

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in der Ölabflussleitung 24 einen vorgegebenen Vert überschreitet. Dadurch soll der Kraftaufwand für die Betätigung der Lenkung herabgesetzt werden, wie später noch eingehender erläutert wird. Durch das Rückschlagventil 28, das ebenfalls parallel zur Pumpe 26 liegt, wird verhindert, dass in der Ölabflussleitung 24- ein negativer Druck entsteht.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Anordnung beschrieben:

Bei haltendem Fahrzeug, d. h. wenn seine !Fahrgeschwindigkeit Y_Q = O ist, wird die Absaugpumpe 26 nicht angetrieben, so dass die Ölabflussleitung 24 geschlossen ist. Es fliesst kein Öl durch die Leitung 19 und infolgedessen fliesst auch das Öl in der Ölversorgungsleitung 9> die durch die Nut 20b des Steuerventilkörpers 20 damit verbunden ist, nicht durch die Ölablaufleitung 24 ab. Das öl in der Ölversorgungsleitung 9» cLer Ölleitung 19 und der Ölabflussleitung steht dann überall unter dem gleichen Druck. Der Druck in der Ölabflussleitung 24 wirkt in die Druckkammer 2Ja hinein und drückt den Steuerventilkörper 20 nach links in die Verschlussrichtung, d. h. gegen den Druck der Feder 20c. Die Ölleitung 19 wird dadurch verschlossen und die Verbindung der Kammer 15 und der Ölabflussleitung 24 mit der Öldruckversorgungsleitung 9 ist unterbrochen. Infolgedessen steigt der Öldruck in der Kammer 15 und in der Ölabflussleitung 24 nicht über den vorbestimmten Druck P_Q an, durch den der Steuerventilkörper 20 gegen die Kraft der Feder 20c in seine Verschlussposition bewegt ist.

Wenn die Lenksäule 1 bei dieser Sachlage in die oder die andere .Richtung gedreht wird, wird damit auch die Schnecke 4 verdreht und die in Achsrichtung der Schnecke wirkende Reaktionskraft verschiebt die Lenksäule und damit den Umschaltventilkörper 7 gegen die Kraft der Federn 16, die in der auf den Öldruck ansprechenden Kammern 15 angeordnet sind und gegen den in den Kammern 15 herrschenden Öldruck P . Dadurch wird eine Kammer 14 des Zylinder-Kolben-Kraftaggregats 13» 14 mit der Drucköl-

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quelle 8 verbunden, so dass der Handlenkungseinschlag durch die Wirkung des Kraftaggregats unterstützt wird. Wird nun in der Kammer 14 und in der Ölversorgungsleitung 9 ein vom Strassenwiderstand verursachter Öldruck erzeugt, so kann sich dieser nicht in die Kammer 15 fortpflanzen, da die Verbindung zwischen den Kammern 15 und der Ölversorgungsleitung 9 unterbrochen ist.

Die Lenkkraft, die der Fahrer aufwenden muss, übersteigt daher nicht einen Wert, der durch die Druckkraft der Feder 16 in der Kammer 15 plus dem .Öldruck P in dieser Kammer bestimmt ist. Die für die Lenkung aufzuwendende Kraft ist in Fig. 4 als Kurvenzug O-A-V gezeigt. Der Knickpunkt A wird hier durch die Kraft der Feder 16 in der Kammer 15 und dem in ihr vorhandenen Öldruck P bestimmt.

Wird die Fahrgeschwindigkeit auf V* erhöht, wird die Absaugpumpe 26 entsprechend der Fahrgeschwindigkeit angetrieben und das Drucköl in der ölablaufleitung 24 fliesst in den Öltank ab. Der Druck in der Leitung 24 und der in der mit ihr verbundenen Druckkammer 23a sinkt, so dass der Steuerventilkörper 20 durch die Feder 20c in seine "Offen"-Stellung verschoben wird. Dadurch wird die Verbindung zwischen der Kammer 15 und der Ölversorgungsleitung 9 hergestellt. Wenn das Fahrzeug geradeaus fährt, wird der Kammer 15 ein Druck vermittelt, der dem Druck in der Ölversorgungsleitung 9 reduziert, und den Druckabfall in der Drossel 9a entspricht. Ist dieser Wert höher als P festgelegt, wird die Schubkraft in der Kammer 15 vergrössert, so dass der Punkt A zum Punkt P im Diagramm Fig. 4 angehoben wird.

Wird das Umschaltventil 7 betätigt und in der Ölversorgungsleitung ein Öldruck entsprechend dem Widerstand von der Strasse her erzeugt, so steigt auch der Öldruck in den Kammern 15 entsprechend an.

Fliesst dagegen das Drucköl in der Ölleitung 19 durch die : Drosselstelle 25 in die Ölablaufleitung 24 und steigt der Öldruck in der Ölablaufleitung und damit in der mit ihr verbun-

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denen Druckkammer 23a auf den vorher erwähnten Druck P , so schliesst der Steuerventilkörper 20 die Ölleitung 19 und die Verbindung zwischen der Kammer 15 und der Ölversorgungsleitung 9 ist unterbrochen. Bei diesem Zustand, wird der Öldruck in der Kammer 15» also auf der Einströmseite der Drossel 25 automatisch so gesteuert, dass zum Öldruck P in der Ölablaufleitung 24, also auf der Ausströmseite der Drossel 25 ein Ölteildruck ^P hinzukommt, der dem Druckabfall in der Drossel 25 entspricht. Dies zeigt die Kurve O-P-B^-V^. Der Punkt B^ wird hier durch ein solches Ventil bestimmt, indem zum Öldruck P ein Druck hinzuaddiert wird, der dem Druckabfall ilP in der Drossel 25 entspricht.

Wird das Fahrzeug mit einer höheren !Fahrgeschwindigkeit Vq gefahren, steigt die Drehzahl der Pumpe 26 entsprechend an und der Durchsatz durch die Drossel 25 steigt ebenfalls entsprechend der Steigerung der Geschwindigkeit an. Entsprechend vergrössert sich auch der Druckabfall in der Drossel 25 und so erhöht sich der Öldruck in der Kammer 15 zu dem Zeitpunkt, zu dem das Steuerventil 20 geschlossen wurde. Dadurch wird Punkt Β,, im Diagramm nach Punkt Bp angehoben und der Kurvenzug verläuft 0-P-B₂-Y₂.

Wird das Fahrzeug rückwärts gefahren, wird die Pumpe 26 in entgegengesetztem Sinn angetrieben und dient nun als Versorgungspumpe. Sie speist nun Drucköl in die Ölablaufleitung 24, so dass das Steuerventil 20 geschlossen wird und ein hoher Öldruck wirkt auf die Kammer 15 über die Drossel 25. Wenn in diesem Fall der Öldruck den Einstellwert des Druckbegrenzungsventils 27 erreicht, öffnet dieses. Der Öldruck in der (Abfluss)Leitung 24 und der mit ihr über die Drossel 25 verbundenen Kammer 15 kann also den vorbestimmten Druck nicht überschreiten. Diese Verhältnisse siⁿ⁽l in der Fig. 4 durch den Kurvenzug O-P'-V-g gezeigt. Der Punkt P¹ wird hier durch den Einstellwert des Druckbegrenzungsventils bestimmt.

In dem beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel ist Drossel 25 Teil

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des Steuerventilkörpers 20. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Bauart beschränkt. Es kann auch eine Abwandlung in Betracht gezogen werden, bei der die Ölleitung 19 und die Ölabflussleitung 24 durch eine Bypass-Leitung miteinander verbunden sind, die Drossel 25 in dieser Bypass-Leitung angeordnet ist und der Öldruck am Drosselauslass zur Öldruckkammer 23a geführt wird.

Als Steuerglied kann statt der beschriebenen Absaugpumpe, die entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit angetrieben wird, z. B. ein Gewicht, das auf einer Nebenwelle mit einer mit der Fahrzeuggeschwindigkeit konformen Drehzahl rotiert, vorgesehen werden, wobei seine Zentrifugalkraft ein Nadelventil auf- und zusteuert, so dass die Flüssigkeitsmenge, die dem Öltank 11 zufliesst, entsprechend der Fahrgeschwindigkeit grosser oder kleiner wird.

Das Umschaltventil 6, 7 ist bei dem Ausführungsbeispiel mit vor- und zurückschiebbarem Kolbenschieber ausgerüstet. Es ist einleuchtend, dass ein solches Ventil auch als Drehschieberventil gebaut werden kann.

So kann nach der Erfindung bei stehenden oder langsam fahrendem Fahrzeug die Lenkung mit gleichbleibendem, niedrigem Kraftaufwand ohne Rücksicht auf die sich laufend ändernden, von der Strasse ausgehenden Widerstände betätigt werden. Wird das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit gefahren, so wird die Lenkkraft automatisch entsprechend dem Widerstand der Strassenoberflache vergrössert und eine Übersteuerung wird wirkungsvoll vermieden.

Zusätzlich, ganz gleich ob langsam oder schnell gefahren wird, der Öldruck in der Ölabflussleitung 24 übersteigt nie den festgelegten Druck, durch den der Steuerventilkörper 20 in Richtung auf seine Schliesstellung bewegt wird. Dadurch wird die Überlastung des Steuergliedes, das mit der ölabflussleitung verbunden ist, verhindert. Dies verlängert seine Lebensdauer, da Beschädigungen vermieden werden.

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Eine Beeinflussung der Lenkungskraft entsprechend der !Fahrgeschwindigkeit kann,wie oben ausgeführt, zuverlässig erreicht werden. Da die Absaugpumpe das Steuerglied bildet, die entsprechend der IPahrzeuggeschwindigkeit angetrieben wird, übersteigt der Öldruck in der Üldruck-Reaktions-Kammer nicht den vorbestimmtenüldruck, selbst wenn, die ölabsaugpumpe als 'Versorgungspumpe betrieben wird. Infolgedessen kann die Lenkung mit geringem Kraftaufwand bedient werden.

Ansprüche; 609820/0296

Claims

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Ansprüche

Servolenkungseinrichtung für Fahrzeuge, bei der ein Umschaltventil vorgesehen ist, das durch die Lenksäule entsprechend ihrem Drehsinn in die eine oder andere Stellung geschaltet wird und eine Öldruckleitung, die an eine Öldruckquelle wie einer Druckölpumpe oder dgl. angeschlossen ist, mit einer rechten oder linken Kammer eines Zylinder-Kolben-Kraftaggregats verbindet und an dessen Aussenseite mindestens eine auf den Öldruck ansprechende Kammer angeordnet ist, deren Volumen bei jeder Schaltung des Umschalt— ventils verringert wird und die mit der Öldruckleitung über ein Steuerventil verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölleitung (19), die die auf den Öldruck ansprechende Kammer (15) mit dem Steuerventil (20) verbindet, über eine Drosselstelle (25) mit einer abzweigenden ölablaufleitung (24) verbunden ist, die stromab ein Steuerglied (26) aufweist, das den öldurchfluss in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit steuert und das Steuerventil (20) ein Differenzdruckventil ist, das durch die Federkraft eines
nachgiebigen Gliedes (20c) in Öffnungsrichtung und durch
den Öldruck in der Ölablaufleitung (24) in Schliessrichtung beaufschlagt wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (26) eine Absaugpumpe ist, die entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit angetrieben wird und ein Druckbegrenzungsventil (27), das bei einem vorgegebenen Öldruck öffnet, parallel zum Steuerglied (26) in der Ölablauf—
leitung (24) angeordnet ist.

Der Patentanwalt

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