DE2930048A1 - Hydraulisch unterstuetzte lenkeinrichtung - Google Patents

Description

71-39

Anwendungsgebiet, Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch unterstützte Lenkeinrichtung, die vorzugsweise zum Lenken von Kraftfahrzeugen verwendbar ist, und zwar durch Einwirkung auf ein Lenkhandrad oder (bei Schiffen) Steuerrad. Die im Oberbegriff in Anspruch 1 genannten Merkmale sind bekannt aus der DE-OS 27 29 766, die sich jedoch auf eine Lenkhilfe bezieht, also eine Einrichtung, bei der wahlweise vom Lenkrad her oder von einem eine Leitlinie abtastenden Fühler gelenkt werden kann. Die in Merkmal f von Anspruch 1 genannten Vorsteuerventile werden dort vom Fühler her betätigt, während sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung vom Lenkhandrad zu betätigen sind.

Hydraulisch unterstützte Lenkeinrichtungen müssen eine Einrichtung zur Erzielung des Abschneide-Effekts haben. In einem Propartionalitätsbereich steigt der Druck in dem einen Arbeitsraum des Lenkmotors proportional zu der auf die Betätigungseinrichtung ausgeübten Kraft an. Oberhalb eines bestimmten Wertes von Druck und Kraft soll bei nur noch geringfügiger Zunahme der Kraft der Druck steil ansteigen. Dann steht z.B. für Parkiervorgänge ein hoher Druck bei noch relativ geringer Handkraft zur Verfügung, während (was aber unschädlich ist) im Abschneidebereich Kräfte, die auf die Lenkorgane (z.B. Räder) einwirken, nicht mehr zur Betätigungseinrichtung rückgemeldet werden.

Aufgabe, Lösung

Durch die vorliegende Erfindung soll eine hydraulisch unterstützte Lenkeinrichtung geschaffen werden, die einen hohen hydraulischen Wirkungsgrad hat, bei der die Lenkventile nicht den vollen zum Lenkmotor führenden Arbeitsstrom verarbeiten müssen und infolgedessen weniger aufwendig ausgestaltet

030066/0363

Akte 5612

ORIGiNAL INSPECTED

-7- . 71-39

werden können. Hierbei soll, wie bei hydraulisch unterstützten Lenkeinrichtungen üblich, der Abschneide-Effekt realisiert werden können.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst.

Durch die Verwendung einer saugseitig regelbaren Hubkolbenpumpe und die saugseitigs Steuerung über je ein drittes Steuerkantenpaar der Steuerventile wird eine weitgehend verlustfreie Verarbeitung der von der Servopumpe bereitgestellten hydraulischen Energie erzielt. Dies wird mit einem minimalen Bauaufwand am Lenkgetriebe erreicht. Wegen der geringen Energiedichte an dem mit dem Lenkgetriebe in Verbindung stehenden Steuerteil werden keine störenden Strömungsgeräusche z. B. über die Lenksäule in den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges übertragen.

Durch die Abschneide-Einrichtung nach Merkmal m wird bei der energiesparenden Lenkeinrichtung außerdem der unbedingt erforderliche Abschneide-Effekt erzielt.

Weiterbildungen der Erfindung

Die Einrichtung zur Erzielung des Abschneide-Effekts IaBt sich auf verschiedene Weise realisieren.

Die Ansprüche 2 und 3 beziehen sich auf eine .hydraulische Lösung dieses Problems, die unter· minimalem Bauaufwand realisierbar ist.

Die. Ansprüche 4 und 5 betreffen eine mechanische Lösung dieses Problems, die eine hohe Betriebssicherheit hat.

Akte 5612

030066/0363

-β - 71-39

Erläuterung der Erfindung

Ausführungsbeispiele werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.

Figur 1 zeigt schematisiert das Prinzip der Erfindung, jedoch ohne Einrichtung zur Erzielung des Abschneide- Effektes,

Figur 2 und 3 zeigen schematisch zwei verschiedene Anwendungsarten der Erfindung auf Zahnstangenlenkungen,

Figur 4 ist eine Prinzipdarstellung einer Lenkeinrichtung mit hydrostatischen Mitteln zur Erzielung des Abschneide -Ef f ekt es t

Figur 5 und 6 zeigen im Axialschnitt bzw. Querschnitt eine mechanische Einrichtung zur Erzielung des Abschneide-Effektesj

Figur 7 zeigt eine Lenkungskennlinie. Prinzip der Lenkeinrichtung

Wie Figur 1 zeigt, hat eine hydraulisch unterstützte Lenkeinrichtung nach der Erfindung drei Hauptabschnitte, nSmlich eine innerhalb eines Kreises dargestellte Energieversorgungseinheit 1, eine Betätigungseinheit 2 und einen Lenkmotor 3.

Zu der Energieversorgungseinheit 1 gehören zwei Lenkventile 5 und 5' und eine saugseitig regelbare Kolbenpumpe 7. im folgenden einfach "Pumpe" genannt, die beiden Lenkventile haben je einen Ventilkolben 9, 9¹ und Je eine Arbeitefeder 11. 11' und wirken als Druckwaagen. Die zugehörigen Ventilgehäuse sind nur schematisch dargestellt.

Akte 5612 03 0066/0363

- 3 - 71-39

Die Pumpe 7 fördert in eine Hochdruckleitung 12, deren Zweige zu den beiden Ventilgehäusen führen. Im folgenden wird nur die linke Hälfte der Einrichtung beschrieben. Die rechte ist in gleicher Weise ausgebildet. Die Hochdruckleitung 12 steht im Lenkventil 5 über ein Steuerkantenpaar 15 mit einer Ringnut 17 in Verbindung. Diese steht durch Wanddurchbrüche 19 des Ventilkolbens mit dessen Innenraum, dem Druckraum 21 in Verbindung. Dieser ist durch eine Arbeitsleitung 23 mit dem einen Arbeitsraum des Lenkmotors 3 verbunden.

Von einem Tank 25 für die Arbeitsflüssigkeit führt eine Tankleitung 28 mit Abzweigen zu den beiden Lenkventilen. Die Tankleitung dient sowohl als Ansaug- wie als Rücklaufleitung. Im Lenkventil 5 steht der Anschluß der Tankleitung 28 über ein Steuerkantenpaar 29. mit einer Ringnut 31 des Ventilgehäuses in Verbindung. An die Ringnut 31 schließt sich eine Ansaugleitung 34 der Pumpe 7 an.

Durch ein weiteres Arbeitskantenpaar 35 läßt sich eine Verbindung vom Oruckraum 21 des Lenkventils zur Tankleitung 28 herstellen.

Der Ventilkolben 9 hat an seiner der Arbeitsfeder 11 benachbarten Seite eine Drossälöffnung 37. Der sich anschließende Federraum 39 steht über eine Steuerleitung 41 mit einem Vorsteuerventil 43 in Gestalt eines·Druckhalteventils in Verbindung. Die Federräume beider Vorsteuerventile 43 und 43' sind an eine Tankleitung 28a angeschlossen.

Akte 5612

030066/0363

. ₁₀ _ 71-39

Die Betätigungseinheit 2 weist eine Betätigungseinrichtung 45 (z.B. ein Lenkhandrad] auf, die bei Lenkeinschlägen in gegenläufigem Sinne auf die beiden Federn 47, 47' der Vorsteuerventile einwirkt. Außerdem wirkt die Betätigungseinrichtung mechanisch auf ein Lenkorgan ein, was hier durch die gestrichelte Linie 49 schematisch dargestellt ist. Die Vorsteuerventile 43, 43' sind in Neutralstellung, wenn die Betätigungseinrichtung 45 kräftefrei ist, offen. Bei einem Lenkeinschlag wird die eine oder andere Feder 47, 47' proportional der auf die Betätigungseinrichtung einwirkenden. Kraft belastet.

Funktion

Der Stromverlauf der Arbeitsflüssigkeit wird im folgenden für die linke Seite der Figur 1 und die dort gezeichnete Neutralstellung beschrieben. Aus der Tankleitung 28 gelangt Arbeitsflüssigkeit über das Steuerkantenpaar 29 und die Ansaugleitung 34 zur Ansaugseite der Pumpe 7. Die von ihr geförderte Druckflüssigkeit strömt durch die Hochdruckleitung 12 und das Steuerkantenpaar 15 in den Druckraum. 21, durch die Drosselöffnung 37, die Steuerleitung 41 und das geöffnete Vorsteuervsntil 43 zum Tank 25. In diesem Falle sorgen das Steuerkantenpaar 29 und die Arbeitsfeder 11 dafür, daß das Vorsteuerventil 43 mit einem konstanten Steuerstrom versorgt wird. Die Pumpe 7 wird saugseitig geregelt. :

Wird bei einem Lenkeinschlag z.B. die Kraft, die auf die Feder 47 des Vorsteuerventils 43.ausgeübt wird, erhöht, so wird dessen DurchfluBquerschnitt verkleinert. Damit erhöht sich der Druck im Federraum 39, und dar Vantilkolben 9 bewegt sich in Figur 1 nach unten, wodurch das Steuer-Akte 5612

030066/03S3

- 11 - 71-39

kantenpaar 29 so weit geöffnet wird, daB die Pumpe 7 den erforderlichen Ansaugstrom erhält. Der erhöhte Druck im Druckraum 21 des Lenkventils 5 wirkt sich auf den linken Arbeitsraum 4 des Lenkmotors aus, und die Pumpe fördert die zur Verstellung erforderliche Flüssigkeitsmenge. Die aus dem Arbeitsraum 4' verdrängte Flüssigkeitsmenge gelangt in den Druckraum 21' des rechten Lenkventils 5¹. Durch den dort sich erhöhenden Druck wird der Ventilkolben 9' in Figur 1 aufwärts bewegt, bis das'Steuerkantenpaar 35' öffnet, so daß Arbeitsflüssigkeit in die Tankleitung 2Θ abströmen kann.

Die beiden Lenkventile wirken also als Begrenzungsventile für den Ansaugstrom der Pumpe, wodurch die erwünschte Energieeinsparung erzielt wird. Der durch die Arbeitsfedern 11, 11' und den Querschnitt der Lenkventile gegebene Differenzdruck hält den durch die Drosselöffnungen 37, 37' fließenden Strömen die Waage. Die Ströme in den Stauerleitungen 41, 41* sind klein gegenüber den Arbeitsströmen. In der Betätigungseinheit tritt daher nur eine geringe Energiedichte auf, so daß keine störenden Strömungsgeräusche, z.B. über eine Lenksäule in den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges gelangen.

Die beiden voneinander unabhängigen Lenkventile führen zu einer einwandfreien Betriebsweise, was die folgende Überlegung zeigt.

Es sei angenommen, daß in Neutralstellung oder bei einem Lenkeinschlag z.B. durch die Drosselöffnung 37 ein fur dia Lenkstellung zu kleiner Strom fließt. Die Folge ist eine zu kleine Druckdifferenz zwischen dem Druckraum 21 und dem Federraum 39. Die Arbeitsfeder 11 drückt infolgedessen den Ventilkolben 9 in Figur 1 nach unten. Dadurch wird das Steuerkantenpaar 29 weiter geöffnet und die Fördermenge der Pumps 7 so lange vergrößert, bis der Strom durch die Drossslöffnung 37 seinen Sollwert erreicht hat.

030066/0363
Akte 5612

- 12 - 71-39

Fließt umgekehrt durch die Drosselöffnung 37 ein zu großer Strom, beispielsweise weil das Steuerkantenpaar 29' des Lenkventils 5' weit geöffnet hat, so kann es vorkommen, daß ein Schließen des Steuerkantenpaares 29 wegen des Bypasses des Steuerkantenpaares 29' nicht ausreicht, um das Gleichgewicht an dem (als Druckwaage wirkenden) Lenkventil 5 herzustellen. In diesem Falle begrenzt das Steuerkantenpaar 15 den Strom aus der Hochdruckleitung 12 zum Druckraum 21. '

Sollte auch dies nicht ausreichen, um den durch die Drosselöffnung 37 fließenden Strom zu begrenzen, weil beispielsweise durch Verschiebung des Kolbens des Lenkmotors 3 nach links über die Arbeitsleitung 23 zusätzliche Arbeitsflüssigkeit in den Druckraum 21 gefördert wird, so wird der Ventilkolben noch weiter gegen seine Arbeitsfeder 11 geschoben, und die überschüssige Arbeitsflüssigkeit kann über das dann geöffnete Steuerkantenpaar 35 zum Tank 25 abfließen.

Damit ist sichergestellt, daß unabhängig von der Stellung der Ventilkolben 9, 9' zueinander, in jedem Betriebszustand, die zur Betätigungseinrichtung 2 fließenden Steuerströme konstant sind. Die Druckwaagen bilden in bekannter Weise die an den Vorsteuerventilen 43, 43' eingestallten Drücke in den beiden Arbeitsräumen des Lenkmotors 3 ab.

Betriebssicherheit dar Einrichtung

Zunächst sei der Fall angenommen, daß in dam .einen Arbeitsraum des Lenkmotors 3, z.B. im Arbeitsraum 4, Druck herrscht, ohne daß von der Betätigungseinrichtung 45 her die Fader 47 gespannt wurde. Dadurch vergrößert sich die Druckdifferenz zwischen dam Druckraum 21 und dem Betätigungsraum 39, so daß auf den Ventilkolben 9 eine aufwärts (Fig.1) gerichtete

Akte 5612

030068/0363

- 13 - 71-39

Kraft ausgeübt wird. Sollte diese Kraft nicht ausreichen, so läßt sich durch Gegenlenken im Arbeitsraum 4' ein Druck aufbauen, der auf den Kolben des Lenkmotors einwirkt und damit den Druck im Arbeitsraum 4 erhöht. Durch das Gegenlenken hat das Vorsteuerventil 43 geöffnet, und der Federraum 39 ist drucklos geworden. Auf den Ventilkolben 9 wirkt also die volle Kraft infolge des Druckes im Arbeitsraum 4 des Lenkmotors ein. Der Ventilkolben wird gegen seine Arbeitsfeder 11 geschoben, so lange, bis das Steuerkantenpaar 35 öffnet, und Arbeitsflüssigksit zum Tank abströmt, so daB der Arbeitsraum 4 druckentlastet wird.

Es sei nun der entgegengesetzte Fall angenommen, daß man wünscht, im Arbeitsraum 4 einen Druck aufzubauen, daß dies aber nicht gelingt, weil z.B. der Ventilkörper des Vorsteuerventils 43 wegen eingedrungener Fremdkörper nicht abdichtet, oder die Vorsteuerdrossel 37 verstopft ist. Dann wird der Ventilkolben 9 infolge des im Druckraum 21 herrschenden Drucks nach oben geschoben, so daß der Druckraum 21 und der Arbeitsraum 4 drucklos werden. Dieser Fall ist aber nicht kritisch,, denn er kommt einem Ausfall der Pumpe 7 gleich, und in diesem Falle wird über die mechanische Verbindung 49 gelenkt.

Anwendungsformen im Zusammenhang mit einer Zahnstangenlenkung

Figur 2 zeigt eine Lenkeinrichtung mit einer mechanischen Zahnstangenlenkung 52 mit Steuerkopf 54 und einer vom Motor getriebenen Energieversorgungseinheit 1, die die Pumpe 7 und die Lenkventile 5, 5' (Figur 1) enthält, dem Tank 25 und dem Lenkmotor 3. Besonders zu beachten ist, daß zum

Akte 5612

030066/0363

71-39

Steuerkopf nur Leitungen mit vergleichsweise kleinem Querschnitt gefuhrt werden müssen, nämlich die beiden Steuerleitungen 41, 41' und die Tankleitung 28a. Dagegen werden die die eigentliche Lenkenergie übertragenden Arbeitsleitungen 23, 23' nur zwischen der Energieversorgungseinheit 1 und dem Lenkmotor 3 geführt bzw. von der Einheit 1 [Leitung 25) zum Tank 25.

Der Lenkmotor 3 kann in bekannter Weise auch mit der ZahnstangenlBnkung 52 integriert werden. Die.getrennte Anordnung bietet aber, insbesondere bei nachtraglichem Einbau, Vorteile,da bei mechanischen Zahnstangenlenkungen ohnehin meist ein Lenkungsdämpfer vorgesehen ist, an dessen Stelle dann der Motor einsetzbar ist.

Bei der AusfQhrungsform nach Figur 3 sind die Lenkventile statt mit der Pumpe 7 mit dem Tank zu einer Einheit 56 integriert, was dann Vorteile bietet, wenn die Pumpe 7 aus Einbaugründen nur über Leitungen 12, 34 in Form von Schlauchleitungen angeschlossen werden kann.

Abschneide-Effekt - Hydraulisch erzielt

Figur 4 zeigt eine Ausfuhrungsform, bei der dBr Abschneide-Effekt durch hydraulische Mittel erzielt wird. Sinngemäß gleichwirkende.Teile wie in Figur 1 tragen gleiche Bezugszeichen und werden nicht mehr beschrieben.

Hier sind die beiden Lenkventile -60 und 60' nicht mit der Pumpe 7, sondern mit dem Tank 25 integriert. Die Steuerkantenpaare haben hier eine andere Lage als nach Figur 1, aber die gleiche Funktion, was aus ihren Bezugszeichan hervorgeht. Die Ventilkolben 62 und 62' haben

Akte 5612

030066/0363 _cr

- 15 - 71-39

an ihrer den Arbeitsfedsrn abgekehrten Seite

Drosselöff-

nungen 64 und 54', nämlich die Rückwirkungsdrosseln. Dis zugehörigen Rückwirkungsräume BB, 66' der Lenkvsntile sind über je ein Rückschlagventil 68, 63' mit einem gemeinsamen Druckbegrenzungsventil 70 verbunden. Der Feuerraum dieses Ventils ist an die Tankleitung 25 angB-schlossen. ■

Funktion

Die Rückwirkungsdrosseln 64, 64' begrenzen.in Verbindung mit den Rückschlagventilen 68, 68' und dem Druckbegrenzungsventil 70 den Druck in den Rückwirkungsräumen 66, 65' der Druckwaagen und damit den Steuerdruck. Wird beispielsweise bei einem Lenkeinschlag das Vorsteuerventil 43 auf einen höheren Druck eingestellt als das Druckbegrenzungsventil 70, so fließt durch die Vorsteuerdrossel 37 kein Strom mehr. Dadurch wird die Regelwirkung der DruckwaagB gestört. Die Arbeitsflüssigkeit strömt durch die Rückwirkungsdrossel ZA, das Rückschlagventil 68 und das Druckbegrenzungsventil 70 zum Tank. Der Ventilkolben B2 wird unabhängig von noch größeren auf das Vorsteuerventil 43 einwirkenden Kräften in Figur 4 nach unten verschoben. Dadurch wird der Druck im Arbeitsraum 4 des Lenkmotors erhöht. In diesem Falle wird der Lenkmotor 3 rückwirkungsfrei verstellt.

Abschneide-Effekt. - Mechanisch erzielt

Figur 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Betätigungs· einheit 2 (vgl. Figur 1), diB hier mechanische Mittel zur Erzielung des Abschneide-Effektes enthält.

Akte 5612 "

030066/0363

COPY

- tß - 71-39

Eine durch die Betätigungseinrichtung drehbare Lenkspindel 72 ist mit Hilfe von Nadellagern 74 in einem Abtriebsteil 76 drehbar gelagert. Der Abtriebsteil kann im Rahmen einer Zahnstangenlenkung einteilig mit einem Zahnstangenritzel 76 ausgebildet sein. Die beiden Vorsteuerventile 43 und 43' sind in einem Gehäuse θQ untergebracht,dessen Innenraum an die Tankleitung 28a angeschlossen.ist. Die beiden Steuerleitungen 41 und 41' fuhren über getrennte Ringnuten und Kanäle 82, 82' zu den Ventilsitzen.

Die Lenkspindel 72 ist einteilig mit einem Querarm 88 ausgebildet. In einer Querausnehmung 84 der. Lenkspindel 72 auf der Hohe dieses Querarms 88 ist am Querarm mit Hilfe einer Schraube 90 eine Blattfeder 86 befestigt. Am Abtriebsteil 76 sind starre Anschläge 92 für die Enden des Querarmes 88 vorgesehen, wodurch der freie Schwenkbereich der Lenkspindel gegenüber dem Abtriebsteil begrenzt wird und ein Lenken bei Ausfall der hydraulischen Unterstützung möglich bleibt.

Die Blattfeder 86 bildet die beiden Arbeitsfedern der Vorsteuerventile 43 und 43' und sorgt für die Ventilbetätigung im Proportionalbereich.

Oer Querarm 88 hat an seinen Enden zwei Querbohrungen, in die lose zwei Näpfe 94 eingesetzt sind. Sie liegen mit je einem Bund 96 am Querarm an und nehmen je eine von zwei Zentrierfedern 98 auf. Zur Mittenzentrierung dienen zwei Stellschrauben 100, die in mit dem Abtriebsteil 76 feat verbundenen Ansätzen 102 sitzen.

Die Zentrierfedern haben eins wesentlich größere- (z.B.10Ofach«) Federsteife als die Arme der Blattfeder 86. Die Zentrierfedern dienen außerdem zur Druckbegrenzung, also Begrenzung auf einen maximal für die Lenkeinrichtung zuliseigen Arbeitedruck.

Akte 5612 030066/0 363

- 17 - 71-39

Funktion

In dar in Figur 6 dargestellten Neutralstellung üben die Arme der Blattfeder 86 keine Kraft auf die Kugeln der Vorsteuerventile 43, 43' aus. Infolgedessen herrscht im Federraum 39 (vgl. Figur 1) kein Druck, und die Hydraulik ist unwirksam.

Wird van der Lenkspindel 72 ein Drehmoment eingeleitet, so stützt es-sich am Ritzel 78 ab, und beide Teile, verdrehen sich gegeneinander- Wird der Querarm. 88 z.B. in Richtung des Pfeils 104 gegenüber, dem Abtriebsteil 76 verschwenkt, so wird die Zentrierfeder 98' gespannt und die Feder 98 entspannt. Figur 7 zeigt in einer Kurvendarstellung die Abhängigkeit des im Lenkmotor wirksamen Druckes ρ von der auf die Betätigungseinrichtung einwirkenden Kraft F. Zu Beginn eines. Lenkeinschlags nimmt von dem Punkt Q her zunächst nur die Kraft F zu, ohne daB die Hydraulik wirksam ist. Bis der Punkt G (die Grenzkraft) erreicht ist, übt der linke Arm der Blattfeder keine Kraft auf das Vorsteuerventil 43 aus.. Gleichwohl steigt die auf die Betätigungseinrichtung einwirkende Kraft infolge der Wirkung der beiden Zentrierfedern 98, 98' an. Vom Erreichen der Grenzkraft G an übt die Blattfader eine Kraft auf das Ventil 43 aus, und dar Druck ρ im Arbeitsraum des Lenkmotors steigt entsprechend der Geraden 106 an. Die Einrichtung befindet s'ich jetzt im Proportionalbereich. Die an der Betätigungseinrichtung spürbare Kraft kommt fast ausschließlich durch die Wirkung der Zentrierfedern 98, 98' zustande und nur zu einem verschwindenden Teil durch die Wirkung der Blattfeder. Maßgebend für die Einwirkung auf das Vorsteuerventil 43

Akte 5612

030066/0363

- 18 - 71-39

ist jedoch allein die Blattfeder.

Am Ende des Proportionalbereiches soll bei Erreichen des Abschneidepunktes A der Druck p. im Lenkmotor steil ansteigen, wahrend die Kraft F an dar Betätigungseinrichtung nur noch geringfügig zunehmen soll. Die Einrichtung soll also entsprechend dem steilen Ast 108 arbeiten. Dies wird dadurch erreicht, daß der Napf 94 den linken Arm der Blattfeder 86 berührt. Während eines minimalen weiteren Drehwinkels wird das Ventil 43 unter der Wirkung der Zentrierfeder 98 vollständig geschlossen, und der Druck im Lenkmotor steigt- entsprechend dem Ast 108 bis zu seinem höchst zulässigen Druck an.

Von dem dem Abschneidepunkt entsprechenden Moment der Berührung zwischen Napf 94 und Blattfederarm an. fällt die Rückwirkung der Zentrierfeder 98. auf den Querarm und die Betätigungssinrichtung aus, und es bleibt allein die Rückwirkung der schon stark gespannten Zentrierfeder 98' übrig. Gleichwohl ist an der Betätigungseinrichtung beim Durchlaufen des Abschneidepunktes keine sprungartige. Kraftzunähme spürbar. Der im Lenkmotor vom Abschneidepunkt an stark zunehmende Arbeitsdruck sorgt nämlich über die mechanische Verbindung 49 von der Kolbenstange des Lenkmotors über das Lenkorgan 110, die Zahnstange 112 und das. Ritzel. 78 (vgl. Figur 2) für ein Wegdrehen des Ritzels, und Abtriebsteils (Figur 5) von der Lenkspindel- 72. Die Hydraulik wird also wirksam, bevor die oben erwähnte sprungartige Kraftzunahme wirksam werden kann, also ist.keine Kraftzunahme im Punkt A spürbar.

Bei Erreichen des Punktes H (Figur 7) soll der Druck, im Lenkmotor nicht weiter ansteigen. Dies wird-dadurch erreicht,- ■·"

Akte 5612 .

030066/0363

- 19 - 71-39

daß die eine der Zs.ntrierfedern (im Beispielsfall die linke Zentrierfeder 9B) so weit nachgibt, daB Druckflüssigkeit aus dam Vorsteuerventil 43 austreten kann. Infolgedessen bewegt sich der Ventilkolben 9 in Figur 1 so weit aufwärts, daß der Druck im Arbeitsraum 4 des Lenkmotors auf den Höchstdruck H begrenzt bleibt.

Beim Durchlaufen des Punktes H wird der Napf 94 vom Querarm 88 abgehoben. Es bleibt dann die Wirkung der Zentrierfeder 98' auf den Querarm übrig, woraus eine sprungartige Kraftzunahme längs des Astes 114 (Figur 7) an der Betätitungseinrichtung spürbar wird. Diese Kraftzunahme kann durch die Hydraulik nicht unwirksam gemacht werden, da deren Druck ja auf den Maximaldruck H begrenzt ist. Die Kraftzunahme hier ist aber auch erwünscht, denn der Fahrer soll merken, daß eine höhere hydraulische Unterstützung nicht zur Verfugung steht.

Bei weiterem Kraftanstieg längs des Astes 114 wird schließlich ein Punkt erreicht, wo sich der Querarm 88 an den Anschlag 92 legt und somit der Abtriebteil 76 von der Lenkspindel 72 mechanisch mitgenommen wird. Dies tritt auch bei Ausfall der Hydraulik ein.

Mit Hilfe der Schrauben 100 lassen sich.die Zentrierfedern 98 und 98' auf Mitte justieren, d.h. so, daß. in Neutralatellung keine Kraft auf die Betätigungseinrichtung wirkt. Durch Anziehen beider Stellschrauben 100 in gleicher Weise läßt sich die Steilheit der Geraden 106 des Proportionalbereichs erhöhen. Verwendet man Zentrierfedern unterschiedlicher Federsteife, so kann man die Lenkeinrichtung auf unterschiedliche Höchstdrücke für den rechten und linken Arbeitsraum des Lenkmotors einstellen. Dies ist wünschenswert, wenn der Lenkmotor eins einseitig herausgeführte Kolbenstange und da-

Akte 5612

Q30066/0383

20 - 71-39

mit unterschiedlich große Kolbenflachen hat. Dann ist im Arbeitsraum 4' (Figur 1) ein höherer Höchstdruck erwünscht als im Arbeitsraum 4, so. daß beim'einen wie beim anderen Höchstdruck jeweils die gleiche Höchstkraft auf den Kolben einwirkt.

Für den Proportionalbereich hat die Verwendung von Zentrierfedern unterschiedlicher Federsteifeh keine Bedeutung. Während des Durchlaufens dsr Geraden 106 wirkt auf die Betätigungseinrichtung nämlich die Differenz der Kräfte beider Zentrierfedern ein, und es ergibt sich für beide Lenkeinschläge je ein geradliniger Kraftanstieg längs der Geraden 106, die gleiche Neigungen haben.

Akte 5612

030066/0363 ^C0PY

Claims (7)

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft Friedrichs hafen Patentansprüche: HYDRAULISCH UNTERSTÜTZTE LENKEINRICHTUNG Ansprüche ./ Hydraulisch unterstützte Lenkeinrichtung mit folgenden Merkmalen: a) Eine Hochdruckpumpe ("Pumpe")j b) mindestens ein Lenkmotor; c) zwei Lenkventile mit mechanisch voneinander unabhängigen, federbelasteten Kolben, die als Druckwaagen wirken; d) jedes Lenkventil hat einen Druckraum, der mit einem Arbeitsraum des Lenkmotors Lenkmotors dauernd in Verbindung steht; e) der Druckraum steht über ein erstes Steuerkantanpaar mit einer Druckleitung und über ein zweites Steuerkantanpaar mit einer Tankleitung in Verbindung; Akte 5612 030066/0363 293004a - 2 - 71-39 f) jeder Kolben hat eine Drossalöffnung, die vom Druckraum zu einem Betätigungsraum für den Ventilkolben führt, der so angeordnet ist, da3 bei einer Erhöhung des Druckes im Betätigungsraum gegenüber dem im Druckraum das erste Steuerkantenpaar öffnet; g) der Betätigungsraum ist über ein federbelastetes Vorsteuerventil mit der Tankleitung verbunden; h) die Arbeitsfedern der beiden Vorsteuerventile stehen mit der Betätigungseinrichtung in Antriebsverbindung, ;ekennzeichnet durch folgende Merkmale: i) Die Pumpe (7) ist eine saugseitig regelbare Hubkolbenpumpe; j] die Tankleitung (28) fungiert als Ansaug- und Rücklaufleitung und ist über ein drittes Steuerkantenpaar (29) der beiden Lenkventile mit der Ansaugleitung (34) der Pumpe (7) verbunden; k) die Pumpe fördert in eine Druckleitung (12), die an beide Lenkventile unabhängig vom jeweils anderen Lenkventil angeschlossen ist;

1) die Steuerkantenpaare der Lenkventile sind so angeordnet, daß bei einer Schließbewegung der Lenkventile zuerst das dritte (29), dann das erste (15) schliessen, und dann das zweite (35) öffnet;

m) es ist eine Abschneide-Einrichtung (Fig.4, 5, 6) vorgesehen, die im Anschluß an einen Bereich ("Proportionalbereich*),

*" ⁵⁶¹² 030068/0363

- 3 - 71-39

in dem der Druck im Arbeitsraum des Lenkmotors (3) proportional zu der auf die Betätigungseinrichtung (45) ausgeübte Kraft ansteigt, vom Abschneidepunkt an, den Druck bei nur geringfügig weiter ansteigender Kraft steil ansteigen läßt.

2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Jeder Ventilkolben (62, 52') hat eine weitere Drosseloffnung (64, 64'), die vom Druckraum (21, 21') des Lenkventils zu einem weiteren Betätigungsraum (66, 66') führt, der sich an eine in Schließrichtung wirksame Betätigungsfläche des Ventilkolbens anschließt^und

b) dieser Betätigungsraum ist über ein einstellbares Druckhalteventil (70) '■ mit der Tankleitung (28) verbunden.

(Figur 4)

3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß für beide Lankventile ein gemeinsames Druckhalteventil ■ (70) vorgesehen ist, das über je ein Rückschlagventil (68, 68') mit den beiden zugehörigen Betätigungsräumen (66, 66') in Verbindung steht.

4. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Im Zuge einer drehmomentübertragenden Antriebsverbindung von der Betätigungseinrichtung zu einem Lenkorgan sind zwei begrenzt gegeneinander verdrehbare Teile, nämlich ein Antriebsteil (72) und ein Abtriebsteil (76) vorgesehen»

Akte 5612 030066/0363

- 4 - 71-39

b) an einem dieser Teile (72) sind ein Querarm (88), am anderen zugehörige Anschläge (92) vorgesehen.

c) zwischen beiden Teilen ist eine Zentrierfedereinrichtung (98, 98') vorgeseheni

d) am einen der Teile (76) sind die Sitze der Vorsteuerventile (43, 43'), am anderen(72) eine quer zur Drehachse verlaufende Biegefeder (86) vorgesehen, deren Arme als Arbeitsfedern der Vorsteuerventile dieneni

e) der Querarm (88) trägt an seinen Enden mit den Armen der Biegefeder (86) zusammenwirkende gefederte Anschläge (94),

f) derart, daß der Schwenkwinkel zwischen der Neutralstellung und der Berührung der gefederten Anschläge (94) mit den Armen der. Biegefeder (86) dem Proportionalbereich der Lenkung entspricht, der anschließende Schwenkwinkel dem Abschneidebereich.

(Figur 5 und 6)

5. Lenkeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß Federn, die die Anschlagstucke (94) in den Enden des Querarmes (8Θ) unter Vorspannung festhalte^ zugleich die Zentrierfedern (98) der Lenkung sind.

6. Lenksinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorspannung der Zentrierfedern (98, 98') einstellbar ist, und daß die Vorsteuerventile (*3, 43'^ im Zusammenwirken mit den Zentrierfedern als Druckbegrenzungsventile (Begrenzung auf Höchstdruck H* H') wirken·

Akte 5612

030066/0363

- 5 - 71-39

7. Lenkeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch g s k a η η zeichnet , daß zur Erzielung van unterschiedlichen Höchstdrücken in den beiden Arbeitsräumen C4, 4¹] des Lenkmotors (3) die Zentrierfedern (98, 98') unterschiedliche Federstaife haben.

Akte 5612

030066/0363