DE3122369A1

DE3122369A1 - Servolenkung

Info

Publication number: DE3122369A1
Application number: DE19813122369
Authority: DE
Inventors: Armin Ing.(grad.) 7070 Schwäbisch Gmünd Lang
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1981-06-05
Filing date: 1981-06-05
Publication date: 1982-12-23
Also published as: DE3122369C2; JPS584670A; US4462478A; JPH0241472B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige "geschwindigkeitsabhängige" Lenkung, d„ h„ eine Lenkung, bei der die Höhe der hydraulischen Rückwirkungskraft in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit veränderbar ist, ist bekannt durch das Ausführungsbeispiel nach Fig. der DE-OS 27 07 991. Darin wird ein Steuerorgan durch einen Regler verstellt, wobei eine Verbindung zwischen einer Druckleitung von der Pumpe und einer zu den Rückwirkungsräumen führenden Leitung mehr oder weniger weit geöffnet wird.

Die beiden Rückwirkungsräume sind miteinander verbunden und werden beide von demselben Druck beaufschlagt. Die gleichzeitig als Rückwirkungskolben wirkenden Ventilkolben des Steuerventils müssen deshalb mit Anschlägen im Ventilgehäuse versehen sein, die für jede Lenkrichtung nur jeweils einem Ventilkolben eine Bewegung erlauben. Die Ventilkolben können deshalb nicht zwangsgeführt sein, wodurch die Lenkung bei Fehlfunktion selbsttätig einlenken kann. Bei ein.em Ausfall des geregelten Rückwirkungsdruckes arbeitet das Steuerventil außerdem ohne Rückwirkung, In diesem Fall kann es zu einem "Verreißen" der Lenkung kommen, da der Fahrer kein Lenkge'fühl mehr hat.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Aufwand eine Servolenkung mit geschwindigkeitsabhängiger Rückwirkungskraft zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Lenkung vermeidet und unter Verwendung eines zwangsgesteuerten Kolbenventils bei einem Ausfall der geregelten Rückwirkungskraft mit maximaler Rückwirkung arbeitet.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand dreier in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Servolenkung mit einem Querschnitt durch das Steuerventil,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Ventilkolben nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Steuerventils,

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel des Steuerventils.

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Die Servolenkung enthält in einem .nicht dargestellten Lenkgetriebe ein Steuerventil 1, über das einem Servomotor 2 Druckmittel von einer Servopumpe 3 zugeführt und von dort in einen Behälter 4 zurückgeführt wird.

Das Steuerventil 1 besteht im wesentlichen aus einem in einem Lenkgehäuse 5 drehbaren Ventilgehäuse 6, in dem zwei Ventilkolben 7 und 8 durch zwei Zapfen 9 und 10 eines nicht dargestellten gabelförmigen Endes einer Lenkspindel zwangsläufig verschiebbar sind.

Das Druckmittel wird dem Steuerventil 1 von der Servopumpe 3 in einer Ringnut 11 des Lenkgehäuses 5 zugeführt. "Von dort gelangt es über Leitungen 12 und 13 in Ringräume 14 und 15 des Ventilkolbens 7.

In Neutralstellung des Steuerventils 1 besteht eine Verbindung von den Ringräumen 14 und 15 des Ventilkolbens 7 über zwei Verbindungsleitungen 16 bzw» 17 zn dem Ventilkolben 8 und von dort zu einer zentralen Bohrung 18, die mit dem Rücklauf zu dem Behälter 4 verbunden ist.

Von den Verbindungsleitungen 16 und 17 führen Anschlußleitungen 19A, B und 2OA, B über Ringnuten 21 und 22 des Ventilgehäuses 6 zu den beiden Zylinderräumen des Servo- ■ motors 2.

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An den Enden der Ventilkolben 7 und 8 sind Rückwirkungsräume 23, 24, 25 und 26 angeordnet, die mit der Zulauf-Ringnut 11 über feste Drosselstellen 27, 28, 29 und 30 verbunden sind.

Angrenzend·an die Rückwirkungsräume 23 bis 26 sind zwischen dem Ventilgehäuse 6 und den Ventilkolben 7 und 8 Steuerkantenpaare 31, 32; 33 und 34 gebildet, die in Neutralstellung Null-Überdeckung aufweisen, d. h. je nach Toleranzlage geringfügig geöffnet oder geschlossen sind.

Durch die von den Steuerkantenpaaren 31 bis 34 gebildeten Steueröffnungen ist eine Verbindung herstellbar von den Rückwirkungsräumen 23 bis 26 zu einem gemeinsamen Ringkanal 35. Der Ringkanal 35 steht über eine Rückwirkungsleitung 36 in Verbindung mit einem Steuerorgan 37.

Das Steuerorgan 37 ist beispielsweise als Düse-Prallplatte-System gemäß DS-PS 36 90 400 oder als elektro-hydraulischer Wandler gemäß DE-Patentanmeldung P 30 41 824.7 ausgebildet. Wesentlich ist, daß mit dem Steuerorgan 37 in die Rückwirkungsleitung 36 eine Drosselstelle zwischen den Rückwirkungsräumen und dem Behälter 4 eingeschaltet wird, die einen veränderbaren Drosselquerschnitt besitzt. Der Drosselquerschnitt wird in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt.

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Funktion:

Wird das Steuerventil 1 ausgelenkt, beispielsweise im Sinne einer Rechtsdrehung, so bewegt sich der Ventilkolben 7 nach oben und der Ventilkolben 8 nach unten. Dadurch wird die Anschlußleitung 19 mit Druck beaufschlagt und die Anschlußleitung 20 zum Behälter 4 hin entlastete Gleichzeitig schließen die Steuerkantenpaare 31 und 34, während die Steuerkantenpaare 32 und 33 öffnen. Entsprechend der Belastung des Servomotors 2 steigt der Druck der Servopumpe 3 und es entsteht ein Rückwirkungsstrom, der über die Drosselstellen 28 und 2 9, die Rückwxrkungsräume 24 und 25, den Ringkanal 35, die Rückwirkungsleitung 36 und das Steuerorgan 37 zum Behälter 4 fließt. Wegen der geschlossenen Steuerkantenpaare 31 und 34 bleiben die Drosselstellen 27 und 30 stromlos, weshalb in den Rückwirkungsräumen·23 und 26 der Druck der Servopumpe 3 herrscht. Der Druck in den Rückwirkungsräumen 24 und 25 ist dagegen abhängig von der Einstellung des Steuerorgans 37. Ist dieses geöffnet, so herrscht der Behälterdruck, ist es geschlossen, so herrscht der Druck der Servopumpe 3.

Auf diese Weise wird über die Stirnseiten der Ventilkolben 7 und 8 ein Differenzdruck wirksam, der ihrer Auslenkung entgegenwirkt und dessen Höhe abhängig von der Einstellung des Steuerorgans 37 ist„ Der Differenzdruck ist um so größer, je weiter die Drosselstelle des Steuerorgans 35 ge=-- öffnet ist.

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Fig. 3 zeigt ein Äusführungsbeispiel, bei dem für die Rückwirkung nur zwei Steuerkantenpaare 32 und 34 und zwei Drosselstellen 28 und 30 vorgesehen sind. Die Rückwirkungsräume 23 und 25 werden nicht getrennt gesteuert, sondern sind durch Kanäle 38 und 39 mit den steuerbaren Rückwirkungsräumen und 26 verbunden.

Bei entsprechender Dimensionierung der Ventilkolbenquerschnitte kann auf die Rückwirkungsräume 23 und 25 verzichtet werden, indem diese unmittelbar mit der Ringnut 11 verbunden werden.

Durch diese Maßnahme entfällt jedoch der wesentliche Vorteil der Anordnung von vier Rückwirkungsräümen. Mit an jedem Ende der beiden Ventilkolben 7 und 8 angeordneten Rückwirkungsräumen 23 bis 2 6 ist die Mitnehmergabel mit den beiden Zapfen und 10 kraftausgeglichen. Das Drehmoment erzeugt ein Kräftepaar. Außerdem können, wenn beide Ventilkolben 7 und 8 in beiden Richtungen aktiv an der Erzeugung einer Rückwirkungskraft beteiligt sind, die Durchmesser der Ventilkolben verkleinert werden.

Durch Zusammenlegung der Funktionen der beiden Ventilkolben 7 und 8 kann die Lenkung auch mit einem gemeinsamen Ventilkolben betätigt werden (Fig. 4). Dadurch kann die Erfindung auch bei Lenkungen angewendet werden, bei denen kein

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Plats für zwei Ventilkolben vorhanden ist. Der Aufbau und die Funktion dieser Ausführungsform entspricht den Ausführungen nach Fig. 1 und 3.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgeraäßen Servolenkung

besteht darin, daß die Lenkung bei Ausfall der Elektrik (bei Verwendung eines elektrisch betätigten Düse-Prallplatte-Systems oder eines elektro-hydraulischen Wandlers) mit maximaler.Rückwirkung arbeitet. Die Lenkung arbeitet also auch dann "auf der sicheren Seite".

Außerdem ergibt sich folgender Vorteils Wenn bei langsamer Fahrt die Rückwirkungskraft ihren kleinsten Wert hat? ist die Drosselstelle des Steuerorgans 37 geschlossen» Dadurch wird nur ein minimaler Steuerstrom, der stets Lecköl bedeutet, benötigt. Der volle Servostrom steht für die Lenkbewegung„ beispielsweise beim Parkieren, zur Verfügung, Bei schneller Fahrt hat die Rückwirkungskraft ihren Maximalwert bei maximalem Steuerstrom. Der restliche Servostrom reicht für die bei hohen Geschwindigkeiten vorkommenden, nur kleinen Lenkbevjegungen aus, da für kleine Lenkeinschläge der ganze Servostrom nicht benötigt wird.

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Leerseite

Claims

ZAHNRADFABRIfC Fil'IEDRlCH'ÖHAPEfi Aktiengese11schaft
Friedrichshafen

Servolenkung

Patentansprüche

/ l/ Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge,, bestehend aus einem Lenkgetriebe, einem Servomotor, einer Servopumpej. einem Behälter und einem Steuerventil mit einem zusätzlichen Anschluß für ein Steuerorgan mit in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit veränderbarem Drosselquerschnitt, wobei die Ablaufseite des Steuerorgans mit dem Behälter in Verbindung steht und wobei das Steuerventil wenigstens einen verschiebbaren Ventilkolben und mindestens zwei Rückitfirkungsräume aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Ventilkolben (7 und 8) in beiden Lenkrichtungen zwangsläufig verschiebbar ist (sind), daß die Rückwirkungsräume (24 und 26) durch feste Drosselstellen (28 und 30) voneinander getrennt sind, daß die Rückwirkungsräume (24 und 26) über je eine feste Drosselstelle (28 und 30) in ständiger hydraulischer Verbindung mit der Servopumpe (3) stehen und

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- daß die Rückwirkungsräume (24 und 26), je nach Lenkrichtung, wechselweise über Steuerkantenpaare (32 und 34) mit dem Steuerorgan (37) verbindbar sind.
2. Servolenkung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß zu den Rückwirkungsräumen (24 und 26) zwei weitere Rückwirkungsräume (23 und 25) paarweise parallelgeschaltet sind.
3. Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu den beiden Rückwirkungsräumen (24 und 26) die weiteren Rückwirkungsräume (23 und 25) durch entsprechende Drosselstellen (27 und 2 9) und entsprechende Steuerkantenpaare (31 und 33) parallelgeschaltet sind.
4. Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei weiteren Rückwirkungsräume (23 und 25) durch Kanäle (38 und 3 9) mit den ersten Rückwirkungsräumen (24 und 26) verbunden sind.
5. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkantenpaare (31, 33, 33 und.34) in Neutralstellung des Steuerventils mit Null-überdeckung ausgebildet sind.

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