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vervounterstützte Lenkeinrichtung für Fahrzeuge,
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insbesondere Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine servounterstützte
Lenkeinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 angegebenen Art Solche servounterstützten Lenkeinrichtungen mit veränderbarer
Servokraft sind entwickelt worden, um die wirksame Servounterstützung beim Ansteigen
der Fahrzeuggeschwindigkeit verringern zu können, um dadurch eine Übersteuerung
des Fahrzeuges während der hohen Fahrgeschwindigkeit zu vermeiden Bekanntlich sind
die bei schnellen Autobahnfahrten benötigten Lezikkräfte sehr gering. Wenn diese
geringen Kräfte durch Servounterstütsung weiter verringert würden, ginge dem Fahrzeugienker
das-Gefühl jür den Kontakt mit der Fahrbahn weitgehend verloren, d. h.
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das- Fahrgefiihl würde sich verschlechtern. Es bestunde die Gefahr
einer Übersteuerung des Fahrzeuges- während der hohen 1?ahrge-schwindigkeit.
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Durch die Verringerung der Servounterstütz-ung mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit
steht die Servokraft dann, wenn sie wirklich benötigt wird, nämlich bei niedrigen
Fahrzeuggeschwindigkeiten, Z. B. bei Parkmanöver, in voller Höhe zur Verfügung,
während sie dann, wenn sie nicht benötigt oder unter Umständen sogar störend wäre,
nämlich bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten, zunehmend verringert wird Bei einer
bekannten servounterstützten Lenkeinrichtung (DEOS 2049 759) wird die Servokraft
fahrgeschwindigkeitsabhängig durch ein zusätzliches
schieberähnliches
Steuerglied mit kontinuierlich veränderbarem Durchflußquerschnitt verändert, welches
in einer Umgehungsleitung liegt, die die Saug- und Druckseite der Hydraulikpumpe
unter Umgehung des hydraulischen Steuerventils direkt miteinander verbindet. Das
eingangsseitig parallel zum hydraulischen Steuerventil geschaltete-Steuerglied bewirkt
statisch und dynamisch eine Druckbegrenzung des von der Hydraulikpumpe gelieferten
Bydrauliköldrucks. Eine solche Druckbegrenzung wirkt wie eine begrenzung der Hilfskraft.
Das bedeudet, daß der Gradient der Lenkkraft bei wachsender Spurstangenkraft immer
gleichgroß und unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit ist.
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Dies gilt allerdings nur so lange, als nech genügend Arbeitsdruck
vorhanden ist. Bei Erreichung der Druckbegrenzung vergröbern sich der Gradient allerdings
sprungartig und die Spurstangenkraft wird voll am Lenkrad spürbar. Nach allen bIsherigen
Kenntnissen über die Qualität der Lenkmomenteninformation als Fahrhilfe wird gerade
der Gradient der Lenkkraft vom Fahrzeuglenker sehr stark bewertet, so daß ein tnlck
im Gradientenverlauf als ungünstig angesehen werden muß.
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Ausgehend von einer servounterstützten Lenkeinrichtung der eingangs
genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese so auszubilden, daß
sich ein stetiger Gradientenverlauf ohne Knickstellen sowie mit steigender Geschwindigkeit
größer werdende Gradienten für die Lenkkraft ergeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsge£iäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst. Dem mechanisch mit der Lenkspindel oder dem Lenkgestänge
in Verbindung stehenden, zwischen Bydraulikpumpe und hydraulischem Arbeitszylinder
liegenden hydraulischen Steuerventil wird also der gesamte von der Hydraulikpuape
geförderte Volumenstrom zugeführt; erst hinter dem Steuerventil findet eine Aufteilung
in einen dem hydraulischen Arbeitszylinder zugeführten ersten ITydraulikölstrom
und in einen am hydraulischen Arbeitszylinder vorbeigeführten zweiten Hydraulikölstrom
statt.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung erläutert.
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In der schematischen Darstellung ist mit 1 das Lenkrad des Kraftfahrzeuges
und mit 2 die zum Lenkgetriebe oder dem Lenkgestänge führende Lenkspindel bezeichnet.
Im Zuge der Lenkspiniel ist ein hydraulisches Steuerventil 6 angeordnet, dessen
Aussteuerung in bekannter Weise von der Ausler=ung des Lenkrades 1 bzw. der Ter>-spindel
2 abhängt. Von einer Rydraulikpumpe 5 wird dem hydraulischen Steuerventil über eine
Eingangsleitung 7.3 Hydrauliköl mit konstantem Druck und mit von der Pumpendrehzahl
abhängigem Volumen zugeführt. Ausgangsseitig ist das hydraulische Steuerventil 6
über zwei Hydræulikleitungen 7.1 und 7.2 mit einem zweiseitig wirkenden hydraulischen
Arbeitszylinder 4 verbunden, über den die Servokraft in das Lenkgestänge des Kraftfahrzeuges
eingeleitet wird. Das eine Ende dieses Arbeitszylinders ist am nicht weiter dargestellten
Yanrzeugaufbautangelenkt, während die Kolbenstange 4.1 des Kolbens 4.2 am nicht
weiter dargestellten Lenkgestänge des Kraft fahrzeuges angreift. Entsprechend der
Auslenkung des Lenkrades 1 wird dem Arbeitszylinder 4 entweder über die Hydraulikleitung
7.1 oder über die Hydraulikleitung 7.2 Hydrauliköl zugeführt, wobei der Volumenstrom
des das hydraulische Steuerventil 6 verlassenden Hydrauliköls unter anderem von
der Spurstangenkraft abhängt. Entsprechend der Aussteuerung des hydraulischen Steuerventils
wird von der Kolbenstange 4.1 entweder eine nach rechts oder eine nach links gerichtete
Servokraft abgegeben.
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Im Ausführungsbeispiel ist diese Servokraft nach rechts gerichtet
und mit F beziffert, da angenommen wurde, daß das Rydrauliköl über die Hydraulikleitung
7.1 zu- und über die Rydraulikleitung 7.2 abgeleitet wird. Zuviel befördertes sowie
über die Hydraulikleitung 7.2 aus dem Arbeitszylinder 4 zurückfließendes Hydrauliköl
wird über die Rücklaufleitung 7.4 in einen Hydraulikbehälter 9 zurückgeführt.
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Zwischen die Hydraulikleitungen 7.1 und 7.2, welche das hydraulische
Steuerventil 6 mit dem Arbeitszylinder 4 verbinden, ist ein schieberähnliches Steuerglied
8 geschaltet. Der Durchflußquerschnitt dieses Steuergliedes ist kontinuierlich verstellbar.
Im Ausführungsbeispiel ist die Durchgangsbohrung dieses Steuergliedes mit 8.1 beziffert.
in den Figuren 1 und 2 sind die beiden extremen Aussteuerungen dieses Steuergliedes
dargestellt. In Figur 1 nimmt das Steuerglied eine
Stellung ein,
in der die Durchgangsbohrung 8.1 völlig geschlossen ist. In Figur 2 dagegen ist
die Aussteuerung gezeigt, in der die Durchgangsbohrung 8.1 voll wirksam ist. Zwischen
diesen beiden extremen Stellungen kann der Durchfluß querschnitt kontinuierlich
verändert werden. Man erkennt, daß der vom hydraulischen Steuerventil 6 ausgehende
Volumenstrom mit Hilfe des Steuergliedes 8 in zwei Ströme aufgeteilt werden kann,
nämlich in einen über die Hydraulikleitung 7.1 bzw. 7.2 zum Arbeitezylinder 4 fließenden
ersten Strom und in einen unmittelbar über das Steuerglied 8 fließenden By-Pass-Strom.
In der in Figur 1 gezeigten Stellung des Steuergliedes fließt der vom hydraulischen
Steuerventil 6 ausgehende Volumenstrom voll zum Arbeitszylinder 4, so daß über die
Kolbenstange 4.1 eine große Servokraft abgegeben wird. Bei der in Figur 2 gezeigten
Aussteuerung des Steuergliedes 8 fließt ein Großteil des vom hydraulischen Steuerventil
6 ausgehenden Volumenstroms unmittelbar über das Steuerglied 8. Da der Volumenstrom
in diesem Falle nahezu ungehindert über das Steuerglied 8 fließen kann, nimmt der
über die Hydraulikleitungen 7.1 bzw. 7.2 dem Arbeitszylinder zugeführte Volumenstrom
stark ab, so daß über die Kolbenstange 4.1 eine vergleichsweise geringe oder aber
sogar gar keine Servokraft mehr abgegeben wird. Die Größe dieser Rest-Servokraft
hängt von der Bemessung der Durchgangsbohrung 8.1, d. h. vom maximalen Durchflußquerschnitt
des Steuergliedes 8 ab und kann durch eine entsprechende Bemessung dieser Bohrung
den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden.
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Die Verstellung des Steuergliedes 8 kann von unterschiedlichen Betriebsparametern
des Kraftfahrzeuges abhängig gemacht werden. In erster Linie wird die Aussteuerung
des Steuergliedes fahrgeschwindigkeitsabhängig erfolgen und zwar derart, daß die
Durchgangsbohrung 8.1 bei geringer Geschwindigkeit völlig geschlossen und bei hoher
Geschwindigkeit völlig geöffnet ist. Je nach den Bedürfnissen kann die Aussteuerung
des Steuergliedes dabei entweder erst von einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit
ab oder aber bereits bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten beginnen. In entsprechender
Weise kann im oberen Geschwindigkeitsbereich verfahren werden. Anstelle der fahrgeschwindigkeitsabhängigen
Aussteuerung
oder auch zusätzlich zur fahrgeschwindigkeitsabhängigen Aus steuerung des Steuergliedes
kann eine Verstellung in Abhängigkeit von der Beladung des Fahrzeuges erfolgen,
um die mit zunehmender Beladung wachsenden Lenkkräfte zu kompensieren. In diesem
Falle wird das Steuerglied 8 so ausgesteuert, daß sein wirksamer Burchflußquerschnitt
mit zunehmender Fahrzeugbeladung verkleinert wird. Die vorgeschlagene Anordnung
kann mit Vorteil auch bei Fahrzeugen mit einer variablen Lenkungsübersetzung Anwendung
finden. In diesem Falle erfolgt die Aussteuerung des Steuergliedes in der Weise,
daß der wirksame Durchflußquerschnitt mit größer werdender Lenkungsübersetzung vergrößert
wird.
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Zur Erläuterung ist in Figur 3 für die eingangs erwähnte bekannte
Anordnung und in Figur 4 für die erfindungsgemäße Anordnung die Lemkkraft als Funktion
der Spurstangenkraft jeweils für eine niedrige Fahrgeschwindigkeit und für eine
hohe Fahrgeschwindigkeit prinzipienhaft dargestellt, wobei die für die niedrigere
Geschwindigkeit geltende Kurve gestrichelt und die für die höhere Fahrgeschwindigkeit
geltende Kurve voll ausgezogen ist. Während sich für die erfindungsgemäße Anordnung
stetig verlaufende Kurven ergeben mit unterschiedlichen Gradienten für die Lenkkraft
bei den verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten, ergeben sich für die vorbekannte Anordnung
unstetig verlaufende Kurven mit in bestimmten Bereichen gleichem Gradienten der
Lenkkraft bei den verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten.