DE2628017A1

DE2628017A1 - Korrekturvorrichtung fuer eine servolenkung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2628017A1
Application number: DE19762628017
Authority: DE
Inventors: Kimio Miura; Noriyuki Takahashi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1975-07-01
Filing date: 1976-06-23
Publication date: 1977-01-13
Also published as: US4047728A; JPS525121A; JPS5519792B2; DE2628017C3; DE2628017B2

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH Ο —8 MÖNCHEN Dipl.-Ing. K. GUIMSCHMANN SteinsdorfstraBe 10

Dr. r.r. not. W. KÖRBER ^Φ Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE 23. Juni 1976

Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha
27-8, 6-chome, Jingumae
Shibuya-ku

Tokio/Japan

Patentanmeldung

Korrekturvorrichtung für eine Servolenkung für Fahrzeuge.

Die Erfindung betrifft eine Korrekturvorrichtung für eine Servolenkung für Fahrzeuge, wie Kraftfahrzeuge, die die Lenkkraft des Fahrzeuglenkers durch einen hydraulischen Kraftzylinder unterstützt, der zwei durch einen Kolben getrennte Kammern aufweist, die durch Öldruckleitungen mit einer Druckquelle, wie einer Öldruckpumpe, verbunden sind und in die Öldruckleitungen ein Kontrollventil eingeschaltet ist, das den Druckölzufluß von der Öldruckquelle zu den Kammern in Abhängigkeit von der Verdrehung der Lenksäule steuert.

Wenn die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeuges erhöht wird, nimmt der Lenkwiderstand ab und die Lenkeinschläge erfordern einen geringeren Kraftaufwand. Unerfahrene Fahrer unterschätzen dann die Wirkung ihrer Lenkausschläge, wodurch Fehllenkungen bei hoher Geschwindigkeit verursacht werden, da die Lenkausschläge zu groß bemessen werden. Die oben erwähnte Servolenkung, die die Lenkung erleichtert, verführt daher zu solch falscher Lenkungsweise.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Servolenkung mit einer Korrekturvorrichtung zu versehen, bei der seitliche Beschleunigungen, die sich bei Lenkeinschlägen ergeben, erfühlt und als Korrektursignal an ein Hydrauliksystem des Kraftzylinders der Servolenkung zurückgeleitet werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Gehäuse in geeigneter Weise am Fahrzeug befestigt ist, das in einer geschlossenen Kammer ein quer zur Fahrtrichtung schwingfähiges Gewicht enthält,und zwei einander gegenüberliegende rechte und linke Düsenmundstücke die Kammerwände durchdringen, wobei zwischen den Düsen eine mit dem Gewicht einstückige Druckbegrenzungsplatte in festgelegtem Abstand von den Düsen angeordnet ist,und die Düsen mit den Kammern des KraftZylinders in Verbindung stehen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird die von einer Kammer gelieferte Druckölmenge automatisch entsprechend der Vergrößerung der Querbeschleunigung verringert, sodaß der Fahrzeuglenker bei hohen Fahrgeschwindigkeiten den Lenkungswiderstand in ausreichendem Maß wahrnimmt, während bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten oder beim Halten die Kraft der Servolenkung voll genutzt werden kann.

Einzelheiten und weitere Merkmale der Erfindung werden nachstehend bei der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Servolenkung eines Kraftfahrzeuges.

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Korrektureinrichtung quer zur Fahrtrichtung.

Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch die Korrekturvorrichtung entlang der Linie ΙΙΊ--ΙΙΙ in Fig.

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Die Servolenkung des Fahrzeugs ist rait A und die erfindungsgemäße Korrekturvorrichtung ist mit B bezeichnet. Zunächst wird die Anlage nach A beschrieben, in der das Gehäuse 1 des Lenkgetriebes fest am Fahrzeugkörper (nicht gezeigt) angeordnet ist. In dem Gehäuse 1 ist eine Zahnstange 2 quer verschiebbar gelagert. Diese Zahnstange ist zwischen dem rechten und linken Vorderrad Wr bzw. Wl angeordnet. Auf der Zahnstange ist auf etwa halber Länge ein Kraftzylinder 9 angeordnet, der durch einen Kolben 9¹ in zwei Öldruckammern a und b geteilt ist. Der Kolben 9¹ ist einstückig mit der Zahnstange 2 ausgeführt. Eine Ritzelwelle 3 kreuzt die Zahnstange 2 rechtwinklig, deren oberes Ende drehbar und gleitbar im Gehäuse 1 des Lenkgetriebes im Kugellager k gelagert ist. Die Zahnstange 2 und die Ritzelwelle 3 sind mit ineinander greifenden Schrägveözahnungen versehen. Eine Steuersäule 5i die sich bis zum Lenkrad H erstreckt, ist drehbar in dem rückwärtigen Ende des Gehäuses 1 des Lenkgetriebes in den Lagern 6 und 7 gelagert und das rückwärtige Ende der Ritzelwelle 3 ist mit dem vorderen Ende der Steuersäule 5 durch eine drehfeste Kugel/Nutverbindung 8 verbunden, die nur eine axiale Verschiebung der Ritzelwelle 3 zuläßt.

Am vorderen Ende des Gehäuses 1 des Lenkgetriebes ist ein Ventilgehäuse 11 für das Steuerventil Io angeordnet. Das ; Ventilgehäuse 11 enthält einen Kolbenschieber 13 j der mit _; dem vorderen Ende der Ritzelwelle 3 verbunden ist. Im Ventilgehäuse 11 sind ein ringförmiger Öleinlaßkanal Ps, ein Paar ihm gegenüberliegender, zueinander paralleler ! Auslaßkanäle P^ und P„ und ein Paar ringförmiger Ölabflußkanäle Pd vorgesehen, die in ähnlicher Weise zueinander parallel verlaufen. Die Steuerflächen des Kolbenschiebers 13 öffnen bzw. verschließen die verschiedenen Öffnungen durch entsprechende Verschiebung des Schiebers.

Der Öleinlaßkanal Ps ist mit einer Öldruckpumpe Ik durch die Leitung Ls, die Auslaßkanäle P und P₀ sind mit den "

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Öldruckkammern a bzw. b im Kraftzylinder 9 durch entsprechende Öldruckleitungen L. bzw. L und die Ölablußkanäle Pd durch die Ölablußleitung Ld mit einem Ölbehälter 15 verbunden.

Ein Paar Federteller 2o und 21 umgeben das vordere Ende der Ritzelwelle 3 und begrenzen die axiale Verschiebung zwischen dem Kugellager 4 und einem Stopper 19» wozu zwischen den Federtellern 2o, 21 eine &3&t£ vorgespannte Rückholfeder 22 angeordnet ist. Ein Drucklager 4¹ ist zwischen dem vom Stopper 19 gestützten Federteller 2o und dem Ventilgehäuse 11 angeordnet.

Die Korrekturvorrichtung besteht aus einem Gehäuse 31» das an geeigneter Stelle am Fahrzeugkörper (nicht gezeigt) befestigt ist und das eine Olkammer 33 umschließt, die durch einen Deckel 32 verschlossen wird. An der Unterfläche des Deckels sind rechts und links zwei zueinander symetrische Rippen 32a und 32a¹ vorgesehen, die in die Kammer 33 hineinragen. Der untere Teil eines Gewichtes ist durch Bolzen 36 und 36' an den unteren Enden von zwei Blattfedern 34 und 34' befestigt, sodaß das Gewicht 35 in der Kammer 33 quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs schwingen kann.

Das Gewicht weist am oberen Ende eine Druckbegrenzungsplatte 37 auf, deren einander gegenüberliegende senkrechte Endflächen nur eine geringe Ausdehnung aufweisen.

Ein Paar rechter bzw. linker Düsenmundstücke 38 und 38' durchdringen den oberen Teil der Wände des Gehäuses 31 und die Rippen 32a und 32a¹ und liegen einander gegenüber. ! In den Spitzen der Mundstücke 38 und 38' münden Düsenkanäle j

39 und 39'· Die Düsenkanäle 39 und 39' stehen mit Öffnungen j

40 bzw. 4ο¹ im Deckel 32 in Verbindung, die ihrerseits an die Öldruckleitungen I₁ bzw. 1 angeschlossen sind, die von der ersten bzw. zweiten Öldruckleitung L. bzw. L„ ausgehen·

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Die Düsenmundstücke 38 und 38' sind mit Anschlägen 4l und 41· versehen, die aus den Stirnflächen der Düsenmundstücke neben den Düsenöffnungen 39 und 39' herausragen. Die Düsenmundstücke 38 und 38» sind so angeordnet, daß ein festgelegtes Spiel zwischen den Stirnflächen der Druckbegrenzungsplatte 37 und den Anschlägen 4l und 4l' besteht, wenn das Gewicht 35 sich in seiner neutralen Stellung befindet.

Im unteren Teil des Gewichts 35 sind zwei einander gegenüberliegende Bohrungen 42 und 42' vorgesehen, in die je eine Druckfeder 43 und 43' eingreifen. Der Druck dieser Federn kann durch Einstellschrauben 44 und 44' verändert werden, die im unteren Teil des Gehäuses 31 angeordnet sind. Hierdurch kann der Wert der Querbeschleunigung des Fahrzeugs, der durch das Gewicht 35 erfühlt werden soll, eingestellt werden.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung wirkt folgendermaßen:

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich das Lenkrad H in neutraler Stellung und die Rückholfeder 22 ist ganz ausgestreckt zwischen den Federtellern 2o und 21, sodaß sich die Ritzelwelle 3 und der Kolbenschieber I3 in ihrer neutralen Stellung befinden. Somit werden feine Ringöffnungen zwischen den benachbarten Öffnungen Pd, P., Ps und P durch die Kanten der Schließflächen des Kolbenschiebers 13 gebildet. Sadurch sind beide Kammern a und b des KraftZylinders gleicherweise mit den Öldruck- und Ablußleitungen Ls und Ld verbunden. Es ergeben sich also keine Druckunterschiede,und der Kolben 9¹ des Kraftzylinders 9 bewegt sich nach keiner Seite.

Wird nun das Lenkrad H bewegt, um die Lenksäule 5 rechts herum zu drehen, wie- durch den Pfeil angezeigt, um das Fahrzeug nach rechts zu lenken, verschiebt Jtisk die Ritzelwelle 3 die Zahnstange 2 nach links. Die sich aus dem Lenkwiderstand ergebende Reaktionskraft wirkt sich über die

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Zahnstange 2 auf die Ritzelwelle 3 aus. Diese Kräfte sind auf der Ritzelwelle als Kräfteparallelogramm eingezeichnet. Durch die Schrägverzahnung der Ritzeliielle 3 und der Zahnstange 2 ergibt sich eine Kraftkomponente, die die Ritzelwelle 3 nach vorne drückt. Dadurch wird die Rückholfeder 22 über das Kugellager 4 und den Federteller 21 zusammengedrückt. Wenn die genannte Kraft die die Feder zusammendrückt und der Druck der Ritzelwelle bzw. der Kompenente des Lenkwiderstandes ein Gleichgewicht erreicht haben, kommt die Ritzelwelle zum Stillstand. Die durch die Vorwärtsverschiebung der Ritzelwelle 3 hervorgerufene Bewegung des Kolbenschiebers 13 ergibt eine Vergrößerung der Ringöffnungen, die zwischen der vorderen Auslaßöffnung P₁ bzw. der vorderen Ölabflußöffnung Pd und zwischen der hinteren Auslaßöffnung P„ und der Öleinlaßöffnung Ps gebildet sind. Dann fließt der überwiegende Teil des von der Pumpe 14 gelieferten Drucköls durch die zweite Druckölleitung L in die zweite Arbeitskammer b im Kraftzylinder 9·

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Das Öl aus der ersten Arbeitskammer a fließt dann durch die Druckölleitung L. in den Ölbehälter 15 ab. So wird der Kolben 9' durch den hohen Druck in der zweiten Arbeitskammer b verschoben und verschiebt die Zahnstange 2 nach links um die Räder Wl und Wr nach rechts zu verschwenken.

Das der zweiten Druckölleitung L₀ zugeleitete Drucköl fließt zum Teil dem Düsenraundstück 38 durch die Zweigleitung 1_ zu und tritt durch die Düse 39 in. die Kammer 33 ein. Das überschüssige Öl in der Kammer 33 fließt durch die Düse 39* des rechten Düsenmundstücks 38¹, die Zweigleitung T. und die Druckölleitung L in den Ölbehälter 15 ab. Da der Austrittsdruck des Öles aus der Düse 39 auf die linke Stirnfläche der Druckbegrenzungsplatte 37 wirkt, wird diese zusammen mit dem Gewicht 35 gegen die Federkraft der rechten Druckfeder 43' nach rechts verschoben, bis die rechte Stirnfläche der Druckbegrenzungsplatte 37 an den Anschlägen 4l' des rechten Düsenmundstückes 38' zur Anlage kommt. Die Düse 39' ist dann bis auf eine Minimal-Restöffnung verschlossen.

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In diesem Pall kann die Ausflußmenge des Öls durch die Düse 39' bzw. die durch die Düse 39 eintretende Menge klein gehalten werden, sodaß der Öldruck in der zweiten Kammer b im Kraftzylinder 9 nicht sehr absinkt, und der Kraftzylinder 9 eine hohe Kraft erzeugt.

Wird das Fahrzeug so stark nach rechts gelenkt, daß die Querbeschleunigung einen bestimmten Wert übersteigt, wird das Gewicht 35 entsprechend reagieren und sich zusammen mit der Druckbegrenzungsplatte 37 in Richtung auf seine neutrale Position bewegen. Dadurch wird die vorher geschlossene Düse 39' freigegeben und als Folge erhöht sich der Ausfluß aus der Düse 39. Die Bewegung des Gewichts kommt zum Stillstand, wenn der Strahldruck der Düse 39, die Kraft der Druckfeder k3' und die Wuchtkraft des Gewichts 35 infolge der Beschleunigung einen Gleichgewichtszustand erreicht haben. Dadurch wird der Öldruck in der Kammer b des KraftZylinders 9 herabgesetzt, sodaß der Stützungseffekt des Kraftzylinders 9 verringert wird und der Fahrzeuglenker einen entsprechenden Lenkwiderstand verspürt.

Wird die. Lenksäule 5 links herum gedreht, treten gleichartige Wirkungen ein, nur daß die verschiedenen beweglichen Bauteile in entgegengesetzter Richtung bewegt werden. Auf diese Weise wird bei jedem Wechsel der Richtung der Lenksäulendrehung die Fließrichtung des Öls in den Düsenmundstücken 38 und 38' umgekehrt, wodurch das Innere der Düsen 39 und 39' selbstätig gereinigt wird. Hierdurch wird verhindert, daß die kleinkalibrigen Düsen 39 und 39· durch Schmutz, der in das Öl gelangt ist, verstopfen. Da die hin- herschwingende Druckbegrenzungsplatte 37 die Düsen bzw. 39' nie ganz verschließt, weil durch die Anschläge kl bzw. 41» der Düsenmundstücke immer ein Spalt offen bleibt, wird außerdem der Ölfluß in den Düsen 39 bzw. 39» während der Betätigung der Lenkung nie ganz unterbrochen. Dadurch wird das Eintreten einer Hysteresis beim Ölein- bzw. -austritt durch die Düsen 39 bzw. 39¹, der sich mit der Schwingung der Druckbegrenzungsplatte 37 ändert, vermieden. '

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Wenn die Hydraulik ausfällt, sodaß kein Drucköl dem Kraftzylinder zugeführt wird, kann die Lenksäule 5 verdreht werden, um die Ritzelwelle 3 infolge der Reaktionskraft von der Zahnstange 2 zu verschieben, bis sie am inneren Ende des Federtellerpaares 2o, 21 zur Anlage kommt. Danach wird die weitere Drehung der Ritzelwelle 3 auf die Zahnstange 2 übertragen, sodaß diese von Hand betätigt wird.

Gemäß vorstehenden Darlegungen ergeben sich aus der Erfindung verschiedene, im folgenden aufgeführte Wirkungen: Die Erfindung offenbart eine Anordnung, in der die Querbeschleunigung des Fahrzeuges auf das hydraulische System eines KraftZylinders 9 einer Servolenkung mittels einer Korrekturvorrichtung B zurückgekoppelt wird. Dadurch wird der Druck des Drucköls, das den Arbeitskammern a und b des Kraftzylinders 9 zugeleitet wird, mit wachsender Querbeschleunigung herabgesetzt. Wenn daher das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, bei der das Fahrzeug auf Lenkausschläge schnell reagiert, wird erfindungsgemäß die Wirkung des Kraftzylinders gegebenenfalls bis auf Null herabgesetzt, um dem Fahrzeuglenker ein ausreichendes Gefühl für die Steuerung zu vermitteln. Dadurch werden zu große Lenkausschläge vermieden. Fährt dagegen das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit oder hält es, wird der oben erwähnte Servoeffekt des KraftZylinders 9 genutzt, um eine gute Fahrzeuglenkung zu bewirken. Außerdem besteht keine Möglichkeit, daß die Reaktion auf die Beschleunigung nachläßt, oder daß die Korr.ekturvorrichtung infolge von Verunreinigungen des Hydrauliköls ausfällt, denn gleitende Teile sind j nicht vorhanden. Da die Fließrichtung des Öls bei jeder j Änderung der Fahrtrichtung umgekehrt wird, werden die Düsen 39 und 39' in den Düsenmundstücken 38 und 38' immer wieder durchgespült, sodaß Verstopfungen der Düsen durch Schmutzpartikel im Öl kaum auftreten können, die die Wirkung der Korrekturvorrichtung beeinträchtigen könnten.

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Claims

A. η s ρ r ü c h e.

(1.jKorrekturvorrichtung für eine Servolenkung für Fahrzeuge, Ly wie Kraftfahrzeuge, die die Lenkkraft des Fahrzeuglenkers durch einen hydraulischen Kraftzylinder unterstützt, der zwei durch einen Kolben getrennte Kammern aufweist, die durch Druckölleitungen mit einer Öldruckquelle, wie einer Öldruckpumpe, verbunden sind und in die Öldruckleitungen ein Kontrollventil eingeschaltet ist, das den Druckölzufluß von der Öldruckquelle zu den Kammern in Abhängigkeit von der Verdrehung der Lenksäule steuert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (31) in geeigneter Weise am Fahfzeug befestigt ist, das in einer geschlossenen Kammer (33) ein quer zur Fahrtrichtung schwingfähiges Gewicht (35) enthält und zwei einander gegenüberliegende rechte und linke Düsenmundstücke (38, 38¹) die Kammerwände durchdringen, wobei zwischen den Düsen (39 ₅ 39') eine mit dem Gewicht (35) einstückige Druckbegrenzungsplatte (37) in festgelegtem Abstand von den Düsen (39» 39') angeordnet ist, und die Düsen (39» 39¹) mit den Kammern (a, b) des Kraftzylinders (9) in Verbindung stehen.
2. Korrekturvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenmundstücke (38, 38¹) mit Anschlägen ( 4l,4l') versehen sind, die die Querschwingung der Druckbegrenzungsplatte (37) begrenzen und einen vorbestimmten Abstand zwischen den Stirnflächen der Druckbegrenzungsplatte (37) und den Düsen (39» 39') bestimmen.
3.Korrekturvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Druckfedern (4«5, 43') zwischen dem Gewicht (35) und den Wänden des Gehäuses (31) angeordnet sind, die das Gewicht (35) in seine neutrale Stellung drücken und Federdruck-Einstellschrauben (44,44') am Ende jeder Druckfeder (43,43') vorgesehen sind, durch die die Querbeschleunigung des Fahrzeugs, die durch die Querschwingung des Gewichts (35) gemessen wird, im voraus festgelegt werden kann.

Der Patentanwalt

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