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Kraftfahrzeug eug-i enke inri chtun
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeug-Lenkeinrichtung
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
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Der dynamische Xahrzustand eines Kraftfahrzeuges kann vom Fahrzeuglenker
i. a. durch Wertung des Lenkeinschlages sowie der jeweilig spürbaren Lenkkraft eingeschätzt
werden. Die Lenkkraft setzt sich im wesentlichen aus der statischen Haltekraft -
z. B.
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bei stationärer Kreisfahrt -, der zu überwindenden Drägheitskraft
bei Lenkwinkeländerungen und der häufig vorhandenen Dämpferkraft zusammen.
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Bei der Auslegung der Lenkeinrichtung wird üblicherweise darauf geachtet,
daß die die Trägheitskräfte hervorrufenden Massen möglichst klein bleiben. Die dynamische
Dämpferkraft dagegen wird möglichst groß gewählt, damit die Lenkung bei von der
Straße oder von den Rädern eingeleiteten Störkräften ruhig bleibt. Da auch bei höheren
gewollten Lenkwinkelgeschwindigkeiten - z. B. beim Einparken - eine ausreichende
Leichtgängigkeit der Lenkung gewährt sein muß, kann die dynamische Dämpferkraft
jedoch nicht so hoch gewählt werden, wie es zur Erzielung einer hohen Lenkruhe ansich
wünschenswert wäre.
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Aus Komfortgründen wird die statische Raltearbeit bzw. die durch das
Reifenrückstellmoment verursachte Lenkkraft häufig durch eine hydraulische Servokrafteinrichtung
auf ein wesentlich tieferes Niveau herabgesetzt, wobei jedoch - nach europäischer
Auffassung -die statische Haltekraft durchaus noch erkennbar bleiben soll, damit
dem Fahrzeuglenker gefühlsmäßig noch der Kontakt zur Fahrbahn erhalten bleibt. Problematisch
sind solche Servokrafteinrichtungen insofern, als es auch Fahrzustände gibt, in
denen ihre Servowirkung überflüssig oder zuweilen sogar unerwünscht ist. Ein solcher
Fall kommt beispielsweise bei schnellen Autobahnfahrten vor. Die benötigten Lenkkräfte
sind dabei gering. Wenn diese geringen Kräfte durch die Servokrafteinrichtung noch
weiter verringert werden, dann kann der Kontakt zur Fahrbahn für den Fahrzeuglenker
mitunter völlig verlorengehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeug-Lenkeinrichtung
der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß einerseits
bei höheren Benkwinkelgeschwindigkeiten die gewünschte Leichtgängigkeit und andererseits
die erwünschte Benkruhe sowie der angestrebte "Kontakt zur Fahrbahn" auch bei Verwendung
von Servokrafteinrichtungen erhalten bleibt Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die dynamische Tämpferkraft
der Lenkungsdämpfungs-Einrichtung wird also in Abhängigkeit von einem oder mehreren
Fahr zus tandsparametern, insbesondere der Fahrgeschwindigkeit, verstellt, so daß
sie den jeweiligen Bedürfnissen bei den unterschiedlichen Fahrzuständen angepaßt
werden kann Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
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Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird
die Erfindung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung Figur i einen
Lenkungsdämpfer gemäß der Erfindung und Figur 2 die wesentlichen Teile der Lenkeinrichtung
eines Kraftfahrzeuges mit einer hydraulischen Servokraft einrichtung und einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung.
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Der in Fi-gur 1 gezeigte rohrförmige und mit Hydrauliköl gefüllte
Lenkungsdämpfer 11 wird wie üblich liegend in der Lenkeinrichtung des Kraftfahrzeuges
eingebaut, wobei das Zylindergehäuse i. a.
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am Fahrzeugaufbau und die Kolbenstange 113 je nach Art der Lenkung
am Lenkstockhebel, an einer Lenkzwischenstange oder an der Zahnstange angelenkt
wird. Die durch den Kolben 114 voneinander getrennten Druckkammern sind mit 111
und 112 und der vom ölgefüllten Zylinderra.um durch eine nicht näher bezifferte
Membran o. ä. getrennte gasgefüllte Ausgleichsraum mit 115 beziffert. Die beiderseits
des Dämpferkolbens befindlichen Druckkammern sind durch eine Umgehungsleitung 12
druckmäßig miteinander verbunden. In der Umgehungsleitung ist eine Drosselanordnung
8 angeordnet, deren wirksamer Durchflußquerschnitt durch eine nur angedeutete elektrische,
hydraulische, pneumatische oder auch mechanische Verstelleinrichtung 10 verändert
werden kann. Im schematischen Ausführungsbeispiel ist die Drosselanordnung als innerhalb
der Umgehungsleitung schwenkbar gelagerte Drosselklappe symbolisiert. Bei Lenkungsbetätigung
wird der Kolben 114 in üblicher Weise innerhalb des Zylinders des Lenkungsdämpfers
verschoben, wobei das in den Druckkammern 111 und 112 befindliche Hydrauliköl über
die Umgehungsleitung 12 durch die Drosselanordnung 8 von der einen Druckkammer in
die andere Druckkammer gepreßt wird. Dabei muß der Drosselwiderstand der Drosselanordnung
8, der je nach Aussteuerung verschieden groß ist, überwunden werden, so daß je nach
Aussteuerung der Drosselanordnung auch verschieden große dynamische Dämpferkräfte
wirksam sind. Die Aussteuerung der Drosselanordnung 8 kann im Prinzip von beliebigen
Fahrzustandsparametern abhängig gemacht werden.
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Besonders vorteilhaft macht sich die Verstellbarkeit der dynamischen
Dämpferkraft
bemerkbar, wenn die Drosselanordnung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit
verstellt wrrd und zwar derart, daß ihr wirksamer Durchflußquerschnitt von einem
bei niedriger Fahrgeschwindigkeit vorliegenden Maximalwert mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit
kontinuierlich verringert wird bis bei einer bestimmten hohen Geschwindigkeit der
minimale Durchfluß querschnitt erreicht ist. Bei niedriger Fahrgeschwindigkeit besitzt
der Lenkungsdämpfer dann eine niedrige dynamische Dämpferkraft, so daß die in diesem
Geschwindigkeitsbereich häufig notwendig werdenden schnellen Lenkwinkeländerungen
- z. B. beim Parken - leichtgängig durchgeführt werden können. Bei höheren Geschwindigkeiten
liegt dagegen eine höhere dynamische Dämpferkraft vor, so daß die Lenkung von den
von der Straße oder von den Rädern eingeleiteten Störkräften in einem höheren Maß
als sonst üblich freigehalten werden kann, weil die bei minimalem Durchflußquerschnitt
vorliegende dynamische Dämpferkraft nunmehr größer gemacht werden kann als die dynamische
Dämpferkraft üblicher nicht verstellbarer Lenkungsdämpfer. Denkbar ist es auch,
die Drosselanordnung 8 in Abhängigkeit von geometrischen Bedingungen, z. B. vom
Lenkeinschlag, zu machen. In diesem Falle würde man die Drosselanordnung so aus
steuern, daß bei geringem Lenkeinschlag, d. h. bei Geradeausfahrt, ein geringer
Durchflußquerschnitt und bei großen Lenkeinschlägen ein großer Durchflußquerschnitt
vorliegt. Die üblicherweise im Lenkungsdämpfer vorgesehenen Bodenventile sind in
der schematischen Darstellung nicht weiter gezeigt. Desgleichen können zur Erzielung
bestimmter Efnekie im Kolben 114 in üblicher Weise Kolbenventile vorgesehen werden.
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Bei Kraftfahrzeug-tenkeinrichtungen, in denen zur Unterstützung des
Fahrzeuglenkers im Lenkgestänge eine hydraulische Servokrafteinrichtung vorgesehen
ist, ist es von Vorteil, die einstellbare dynamische Dämpferkraft in der hydraulischen
Servokrafteinrichtung selbst zu integrieren. In Figur 2 ist eine entsprechende Lenkeinrichtung
gezeigt. Dargestellt sind lediglich die zum Verständnis der Erfindung notwendigen
Bauelemente, wobei das Lenkrad mit 1 und die mit dem nicht weiter dargestellten
Lenkgestänge des Fahrzeuges
in Verbindung stehende Lenkspindel
mit 2 beziffert sind.
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Die hydraulische Servokrafteinrichtung besteht im wesentlichen aus
einer Hydraulikpumpe 5, einem zweiseitig wirkenden hydraulischen Arbeitszylinder
4, einem hydraulischen Steuerventil 6 und einem hydraulischen Vorratsbehälter 9.
Der hydraulische Arbeitszylinder steht in üblicher Weise mit den lenkbaren Fahrzeugrädern
in Verbindung, d. h. er ist. mechanisch zwischen dem nur angedeuteten Fahrzeugaufbau
3 und dem nicht weiter dargestelltentenkgestänge zwischengeschaltet. Zwischen Hydraulikpumpe
5 und hydraulischem Arbeitszylinder 4 liegt das mechanisch mit der Lenkspindel in
Verbindung stehende hydraulische Steuerventil 6.
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Diesem wird von der Hydraulikpumpe 5 über eine Rydrauliköl-Druck leitung
7.3 Hydrauliköl zugeführt. Je nach Betätigung des Lenkrades f wird dieses unter
Druck stehende Hydrauliköl über die Hydraulikleitungen 7.1 bzw. 7.2 entweder der
linken oder der rechten Druckkammer des Arbeitszylinders zugeführt, so daß von der
Kolbenstange 4.1 eine entsprechend gerichtete Servokraft in das Lenkgestänge des
Fahrzeuges eingeleitet wird. Das zurück-.
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fließende Hydrauliköl wird über die Rückleitung 7.4 in den Vorratsbehälter
9 zurückgeführt. Erfindungsgemäß ist nun in der Rydrauliköl-Druckleitung 7.3 eine
Drosselanordnung 8 angeordnet, deren wirksamer Durchflußquerschnitt durch eine nur
a-ngedeutete Verstelleinrichtung 10 pneumatischer, hydraulischer, elektrischer oder
mechanischer Art verstellt werden kann. Mit Vorteil wird die Drosselanordnung in
Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit gesteuert und zwar derart, daß bei niedriger
Geschwindigkeit bzw.
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bei Fahrgeschwindigkeit null ein großer Querschnitt und damit eine
kleine bzw. keine Drosselwirkung vorliegt und daß sich bei hoher Geschwindigkeit
ein kleiner Durchflußquerschnitt und damit eine hohe Drosselwirkung einstellt.
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Durch die Verringerung des wirksamen Durohflußquerschnitts bei höherer
Geschwindigkeit wird der von der Hydraulikpumpe 5 gelieferte Volumenstrom des Hydrauliköls
reduziert, mit der Folge, daß die bei dieser Fahrgeschwindigkeit vom Arbeitszylinder
abgegebene Servokraft bei schnellen Lenkwinkeländerungen nicht in Erscheinung tritt
und erst bei quasi stationären Fahrbedingungen
( z. B. in einer
langen Kurve) zur Auswirkung kommt. las bedeutet, daß dem Fahrzeuglenker einerseits
der "Kontakt zur Fahrbahn" in gewünschter Weise vermittelt wird, weil er bei schnelleren
Lenkungsbetätigungen wegen der fehlenden Servokraft sofort eine Gegenkraft versptrt,
und daß andererseits eine nennenswerte statische Raltearbeit vom Fahrer nicht verlangt
wird, weil die Servokraft dann voll zur Verfügung steht.
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Im fahrdynamisch uninteressanteren niedrigen Geschwindigkeitsbereich,
der vom Fahrzeuglenker unter regelungstechnischen Aspekten leicht zu beherrschen
ist, ist die Drosselanordnung in ihrer Drosselwirkung abgeschwächt oder sogar völlig
ausgeschaltet, so daß in diesem Fahrbereich auch schnelle Lenkwinkelveränderungen
mit dem bei Servokrafteinrichtungen gewohnten großen Komfort durchgeführt werden
können, weil der Arbeitszylinder 4 unbehindert oder nur wenig behindert unverzüglich
zur Wirkung kommt.
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Von Vorteil kann es sein, die mit einer hydraulischen Servokrafteinrichtung
versehene vorbeschriebene Eraftfahrzeug-Lenkeinrichtung mit einem im Vergleich zu
üblichen Fahrzeugen vergrößerten Nachlauf der gelenkten Vorderräder zu kombinieren.
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Ein vergrößerter Nachlauf wirkt bekanntlich spurstabilisierend.
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Die Servokrafteinrichtung kann dann 8o bemessen werden, daß das Fahrzeug
bei einem hohen Servokraftniveau doch noch einerseits über das Lenkrad eine ausreichend
gute Kräfteinformation liefert und andererseits das Fahrzeug noch über einen guten
Geradeauslauf verftigt.