DE2719895C3

DE2719895C3 - Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2719895C3
Application number: DE2719895A
Authority: DE
Inventors: Erich 7071 Boebingen Jablonsky
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-05-04
Filing date: 1977-05-04
Publication date: 1980-07-17
Also published as: GB1597057A; DE2719895A1; SU833151A3; BR7802808A; IT7849172A0; DE2719895B2; ES469348A1; FR2389524B1; JPS549840A; SE436635B; IT1102057B; SE7805067L; FR2389524A1; JPS6216B2

Description

Stand der Technik

Bekannte Hilfskraftlenkungcn nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 (US-PS 38 22 759) enthalten zwei hydraulische Lsnkungskreisc und eine mechanische Verbindung vom Lenkhandrad zu den gelenkten Rädern sowie ein, einen Lenkmotor einschließendes Lenkgetriebe und ein darin enthaltenes Steuerventil. An das Lenkgetriebe ist ein weiteres Steuerventil für die Betätigung eines ebenfalls auf die gelenkten Räder einwirkenden Lenkmotors angeflanscht. In diesen Anordnungen werden die beiden Lenkmotoren gleichzeitig angesteuert, d. h. auf das Lenkgestänge wirkt immer die Hilfskraft beider Lenkmotoren ein.

Weiterhin sind gemäß der GB-PS 12 05 357 Hilfskraftlenkcinrichtungen für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchen ab einer gewissen Höhe der Lenklast ein zweiter, von einem zweiten Steuerventil aus beaufschlagter Lenkmotor zugeschaltet wird. Diese Lenkeinrichtungen weisen keine zwei voneinander getrennte Lenkungskreise auf. Sie sind vielmehr für den Betrieb von schweren, mit großen ölmengen arbeitenden Arbeitsmaschinen ausgelegt

Aufgabe und Lösung

Ausgehend von der Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs ist es Aufgabe der Erfindung, eine kompakte Zweikreisanlage zu schaffen, bei der es die für die beiden Kreise eingesetzten Lenkventilbauarten ermöglichen, mit einfachen konstruktiven Mitteln den Einsatzpunkt der Lenkhilfe durch das zweite System bei einer gewünschten Lenklast mit hoher Betriebssicherheit zu gewährleisten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebene Merkmal gelöst

Durch die Lenkanlage nach der Erfindung wird eine für Zweikreislenkungen sehr kurze Baulänge erreicht Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß im normalen Fahrbetrieb bei Betätigung der Lenkung nur die halbe ölmenge unter Druck umgewälzt wird. Hieraus ergibt sich ein besonders wirtschaftlicher Betrieb der gesamten Lenkanordnung. Schließlich ist durch die unterschiedliche Steifigkeit der die bei den Lenkventilen in die Neutralstellung zurückbewegenden Federanordnungen auf einfache Weise gesichert, daß die beiden Lenkungskreise nacheinander einschaltbar sind und dadurch der Hilfskraftbedarf auf uen jeweiligen Betriebszustand des Fahrzeugs abgestimmt werden kann.

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieis näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung mit den Steuereinrichtungen für zwei getrennte Lenkungskreise,

Fig. 2 den vergrößerten Schnitt nach der Linie H-Il der F ig. 1 und

Fig.3 den vergrößerten Schnitt nach der Linie 111-111 der Fig. 1.

Nach Fig. 1 besteht ein erster Lenkungskreis aus einem Ölbehälter 1, einer Pumpe 2, einer Steuereinrichtung 3 und einem in ein Lenkgetriebegehäuse integrierten Lenkmotor 4. Ein zweiter, vom ersten Lenkungskreis getrennt wirkender zweiter Lenkungskreis besteht aus einem Behälter 5, einer Pumpe 6, einer Steuereinrichtung 7 und einem an das Lenkgestänge angeschlossenen Lenkmotor 8. Eine Lenkspindel 10, die über ein nicht dargestelltes Lenkhandrad betätigt wird, ist in ihrem unteren Teil als Lenkschneckc (I ausgebildet. Ein Arbeitskolben 12 ist über Druckräume Ij und 14 beaufschlagbar, wobei ein im Druckraum 13 angeordnetes Lenksegment 15 in eine Zahnstange des Arbeitskolbens 12 eingreift. Das Lenksegment 15 ist über eine Lenkstockwelle 19 mit dem nicht gezeigten Lenkgestänge verbunden.

Die Steuereinrichtung 3 des ersten Lenkungskreises ist in den Arbeitskolben 12 eingebaut. Außerdem ist im Arbeitskolben 12 zwischen Axiallagern 16 und 17 eine begrenzt drehbare Lenkmutter 18 mit einem Mitnehmer 20 angeordnet. Dieser Mitnehmer 20 greift Jurch eine Anschlagbohrung 21 im Arbeitskolben 12 hindurch in einen Steuerkolben 22 der Steuereinrichtung 3 ein. Zwei beidseitig auf den Mitnehmer 20 einwirkende und im Arbeitskolben 12 abgestützte Federn 23, 23' wirken als Mittenzentrierung für die Lenkmutter 18 bzw. zur Einstellung der Neutrallage des Steuerkolbens 22. Der

in einer Büchse 24 geführte Steuerkolben 22 ist um ein vorbestimmtes, durch die Anschlagbohrung 21 begrenztes Steuerspiel aus der Neutralstellung verschiebbar.

Wie aus Fig.2 ersichtlich, ist die Pumpe 2 an Zulaufräume 25 und 26 des Steuerkolbens 22 angeschlossen. Dichtungen 27, 28 bzw. 29, 30 sichern die Zulaufräume 25 und 26 gegen Ölverlust In der dargestellten Neutralstellung stehen die ZulauFräume 25 und 26 über geöffnete Zulaufsteuerkanten 31 bzw. 3Z Steuernuten 3ä bzw. 34, Rüclclaufsteuerkanten 41 bzw.

42 und über Bohrungen 35 bzw. 36 mit einer an den Behälter 1 angeschlossenen, zentralen Rücklaufnut 37 in Verbindung. In den Druckräumen 13 oder 14 kann sich daher bei angetriebener Pumpe 2 kein Arbeitsdruck aufbauen. Die Steuernuten 33 und 34 sind über Drosselbohrungen 38 bzw. 39 mit durch Kolbeneinsätze

43 bzw. 44 verschlossenen Rückwirkungskammern 45 bzw. 46 verbunden, die in der gezeigten Neutralstellung gleichfalls entlastet sind. Ein nicht dargestelltes Nachsaugeventil ermöglicht ein Nachsaugen von Druckmittel in den ersten Lenkungskreis bei stillstehender Pumpe 2.

Bei einer Auslenkung des Steuerkolbens 22, z. B. nach links, wird der Zulaufraum 25 über die weit geöffnete Zulaufsteuerkante 31 und über die Steuernut 33 mit dem Druckraum 14 verbunden. Der andere Druckraum 13 ist über die Steuernut 34, die weit geöffnete Rücklaufsteuerkante 42 und über die Bohrung 36 mit der zentralen Rücklaufnut 37 verbunden, so daß sich der Arbeitskolben 12 nach rechts bewegt Da der im Druckraum 14 herrschende Arbeitsdruck über die Drosselbohrung 38 gleichzeitig auch in der Rückwirkungskammer 45 wirkt, baut sich eine der Auslenkung entgegengerichtete Rückwirkungskraft am Steuerkolben 22 auf. Da die Steuernut 34 entlastet ist, bleibt hierbei die andere Rückwirkungskammer 46 druckneutral. Diese in der Rückwirkungskammer 45 in Richtung auf den Mitnehmer 20 gerichtete hydraulische Kraft ist am Lenkhandrad spürbar und erzeugt das sog. Fahrgefühl.

Die Steuereinrichtung 7 (Fig. 1 und 3) des zweiten Lenkungskreises besteht aus zwei Steuerkolben 50 und 50/4, die senkrecht und außermittig zur Achse der Lenkspindel 10 im Kopf 51 der Lenkschnecke 11 gelagert sind. Die Lenkspindel 10 ist über einen Drehstab 52 an die Lenkschnecke 11 angeschlossen. Zwei am unteren Ende der Lenksfindel 10 gebildete Zapfen 53 und 53/4 ragen durch Bohrungen 54 und 54/4 im Kopf 51 und greifen in die Steuerkolben 50 und 50/4 ein, so daß diese beim Einleiten einer Drehbewegung mit dem Kopf 51 drehend, axial gegeneinander verstellt werden. Dabei strömt über an den Steuerkolben 50 und 50,4 gebildete Steuernuten, die geöffnet bzw. geschlossen werden, jeweils einem Druckraum des Stellmotors 8 Drucköl zu, während das Drucköl aus dem anderen Druckraum in den Sehälter 5 verdrängt wird.

Nach Fig.3 fördert die Pumpe 6 Drucköl vom Behälter 5 in einen Zulaufraum 55. Beim Drehen am Lenkhandrad werden die in Büchsen 56 und 56/4 geführten Steuerkolben 50 und 50/4 durch die Zapfen 53 bzw. 53/4 je nach Drehrichtung innerhalb des durch die Bohrungen 54 bzw. 54,4 (Fig. 1) im Kopf 51 festgelegten Steuerspiels aus der gezeichneten Neutralstellung gegeneinander verstellt. Vom Zulaufraum 55 gelangt das Drucköl über eine Steuernut 57 bzw. 57 A zu einem Druckraum 58 bzw. 59. Der Rücklauf des jeweils aus dem Druckraum 59 bzw. 58 ausgeschobenen Ölvolumens erfolgt über eine RUcklaufsteuernut 60 bzw. 60/4 sowie eine Ringnut 61 bzw. 61/4 zum Behälter 5. In der gezeichneten Neutralstellung der Steuerkolben 50 und 50/4 sind sämtliche Steuernuien geöffnet, so daß ein öldurchfl-iß von der Pumpe 6 zum Behälter 5 möglich ist In eine Stirnseite der Steuerkolben 50 und 50/4 ist jeweils eine Federanordnung 62 bzw. 62/1 eingesetzt, die einerseits zum exakten Einstellen der Steuerkolben in bezug auf die Steuernuten dient und andererseits den Drehstab 52 bei der Rückführung der Steuerkolben in die Neutralstellung unterstützt Zwischen den Zulaufraum 55 und den mit dem Behälter 5 in Verbindung stehenden Ringnuten 61 und 61/4 ist wie beim ersten Lenkungskreis ein Rückschlagventil 63 eingesetzt, welches bei einem evtl. Ausfall der Pumpe 6 bzw. bei stillstehendem Fahrzeugmotor ein Nachsaugen von Drucköl zuläßt

Die in der Steuereinrichtung 3 des ersten Lenkungskreises verwendeten Federn 23 und 23' und der in der Steuereinrichtung 7 des zweiten Lenkungskreises eingebaute Drehstab 52 wirken als Rückstellelemente für die Ncutralstellung der Steuerkolben 24 bzw. 50, 50Λ. Werden Rückstellelementc unterschiedlicher Federkraft verwendet, so erreicht man ein unterschiedliches Ansprechen der Steuereinrichtungen 3 und 7. Im vorliegenden Falle sind eine verhältnismäßig steife Drehstabfeder 52 und Federn 23, 23' mit kleinerer Federt <:aft eingebaut

Beim Drehen der Lenkspindel 10 wird daher zunächst über die Lenkmutter 18 und den Mitnehmer 20 der Steuerkolben 22 ausgelenkt, so daß sich der Arbeitsdruck in einem der Druckräume 13 oder 14 aufbaut Die Steuereinrichtung 7 behält dabei ihre in Fig.3. dargestellte Neutralstellung bei, so daß das ölvolumen des mitgeschleppten Stellmotors 8 zirkulieren kann. Erst dann, wenn die Handkraft an der Lenkspindel 10 bei ansteigendem Lenkw'derstand größer wird, z. B. beim Parkieren oder beim Fahren im Gelände, erfährt der Drehstab 52 eine elastische Verdrehung, so daß dann auch die Steuerkolben 50 und 50A gegeneinander verstellt werden. Damit ist der der Orehrv;htung

•»ο entsprechende Druckraum 58 oder 59 des Stellmotors 8 zugeschaltet Sobald die Drehkraft an der Lenkspindel 10 wieder kleiner ist, werden die Steuerkolben 50 und 50/4 durch die Rückstellkräfte des Drehstabes 52 und der Zentriereinrichtung 62 in die Neu'ralstellung zurückbewegt, so daß nur noch der erste L.enkungskreis eingeschaltet ist

Die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung ist vorteilhaft so ausgelegt, daß beide Pumpen 2 und 6 vom Fahrzeugmotor angetrieben werden, so daß bei einer Störung im ersten oder zweiten Lenkungskreis infolge eines Leitungsbruches oder eines Pumpenausfalles die Hilfskraftunterstützung eines Lenkungskreises erhalten bleibt Bei einem Ausfall, beispielsweise des ersten I .enl.ungskreises 1,2,3 und 4, läßt sich das Fahrzeug bei etwas vergrößertem Handkraftanteil, jedoch ohne die sonst übliche proportionale Rückwirkungskraft, mit dem zweiten Lenkungskreis 5, 6, 7 und 8 sicher weiterlenken.

Da₁ wie bereits vorstehend näher erläutert, in der Steuereinrichtung 3 des ersten Lenkungskreises eine aus den Rückwirkungskammern 45 und 45 bestehende Rückwirkungseinrichtung vorgesehen ist, kann der zweite Lenkungskreis reaktionskraftfrei ausgeführt sein. Die Steuereinrichtung 7 ist somit kostengünstiger.

Nach der Zuschal'iing des zweiten Lenkungskreises steigt somit die Handkraft nicht weiter an, wie es zur Erleichterung des Lenkvorganges beim Parkieren auch erwünscht ist.

Durch die Aufspaltung der benötigten Gesamtleistung auf zwei Lenkungskreise ergibt sich eine Leistungsersparnis. Da im normalen Fahrbetrieb bei Betätigung der Lenkung nur die halbe ölmenge unter Druck zirkuliert, wird der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung nur die halbe Leistung entnommen. Außerdem erhält man im normalen Fahrbetrieb eine Verbesserung des Fahrgefühls, da die Rückwirkungs kraft stärker ausgelegt werden kann, wodurch sich di Geradeausfahrt- Eigenschaften verbessern.

Es ist weiter möglich, eine vom Achsantrieb oder del Fahrzeugrädern angetriebene Reservepumpe Ober eii Zuschaltventil dem ersten oder zweiten Lenkungskrei: zuzuschalten. Dadurch wird eine hohe Sicherheit de Lenkbarkeit auch bei Ausfall des Motors, insbesondere bei schweren Fahrzeugen, gewährleistet

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit zwei voneinander getrennten, hydraulischen Lenkungskreisen, von denen der eine einen ersten Lenkmotor aufweist, dessen Kolben an seiner Mantelfläche eine mit einem Lenksegment kämmende Zahnstange trägt und eine durch einen Gewindeabschnitt einer Lenkspindel bewegte Lenkmutter enthält, durch deren Bewegungen von einer ersten Servopumpe gefördertes Druckmittel über ein erstes, im Kolben aufgenommenes Lenkventil dem ersten Kolben zugeführt wird und von denen der zweite ein zweites, an das Lenkgetriebe angeflanschtes und von der Lenkspindel koaxial durchdrungenes und durch deren Drehbewegungen betätigtes Lenkventil aufweist, das von einer zweiten Servopumpe gefördertes Druckmittel einem zweiten, auf ein Lenkgestänge wirkenden Lenkmotor zuführt, wobei die beiden Lenkungskreise in ihrer Maximalleistung auf etwa die Hälfte der von der Hilfskraftlenkung benötigten maximalen Leistung ausgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lenkventil in an sich bekannter Weise einen im Arbeitskolben (12) quer zur Lenkspindel (10) geführten Steuerkolben (22) aufweist, in den ein mit der begrenzt drehbar gelagerten Lenkmutter (18) verbundener, sich im Arbeitskolben (12) parallel zur Lenkspindel (10) erstreckender und durch Federn (23,23') zentrierter Mitnehmer (20) eingreift, daß das zweite Lenkventil in an sich bekannter Weise zwei quer und außerhalb der LenkspiiiJelachse im Kopf (51) des Gewindespindelabschnitts eingebaute '"".euerkolben (50 und 50A) aufweist, die durch je einen an der Lenkspindel angeordneten Zapfen (53, 53,4,' betätigt und durch eine Federanordnung (62, 624; 52) in ihre Neutralstellung zurückgeführt werden und daß die dem ersten Ventil zugeordneten Federn (23, 23') und die dem zweiten Ventil zugeordnete Federanordnung (62, 62A; 52) unterschiedliche Steifigkeit aufweisen, so daß der eine Lenkungskreis (5, 6, 8) erst nach Erreichen des maximalen Druckes im anderen Lenkungskreis (1,2,4) mit Druckmittel beaufschlagt wird.