DE3122370C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige "geschwindigkeitsabhängige" Lenkung, d. h. eine Lenkung, bei der die Höhe der hydraulischen Rückwirkungskraft in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit veränderbar ist, ist bekannt aus der US-PS 28 93 504. Das dort dargestellte Steuerventil weist zwei Rückwirkungsräume auf, die über zwei Rückschlagventile und ein gemeinsames Steuerorgan mit dem Rücklauf zum Behälter verbindbar sind. Die Rückwirkungsräume stehen über feste Drosselstellen mit den zugeordneten Arbeitsräumen des Servomotors in Verbindung. Dadurch wird je nach Lenkrichtung ein Rückwirkungsraum mit Druck beaufschlagt. Der in diesen Rückwirkungsraum geleitete Steuerstrom kann über das bei einem Parkiervorgang geöffnete Steuerorgan ungenutzt zum Behälter abfließen. Gerade beim Parkieren wird jedoch eine große Menge und ein hoher Druck des Druckmittels benötigt. Ein Verlust an ungenutztem Steueröl ist dabei besonders unerwünscht. Ein weiterer Nachteil der bekannten Ausführung liegt darin, daß dann, wenn die Regelung des Steuerorgans ausfällt, d. h., wenn das Steuerorgan offen bleibt, keine Rückwirkungskraft aufgebaut werden kann. Das Steuerventil arbeitet dann ohne Rückwirkung. In diesem Fall kann es zu einem "Verreißen" der Lenkung kommen, da der Fahrer kein Lenkgefühl mehr hat.

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.

Durch die DE-OS 28 45 169 ist eine Servolenkung bekannt, bei der ein Ausfall des Geschwindigkeitssensors zu einer erschwerten Lenkung führt. Nachteilig bei einer solchen Lenkung ist jedoch, daß diese Einrichtung bei einem Stillstand des Fahrzeugs eine außergewöhnlich hohe zur Lenkung erforderliche Handkraft erfordert. Außerdem enthält die Rückwirkungseinrichtung zusätz­ liche Rückwirkungskolben, die eine zusätzliche Reibung oder ein zusätzliches Spiel verursachen.

Unter Vermeidung der dieser Servolenkung anhaftenden Nach­ teile wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Zweckmäßige und vor­ teilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in einer Zeich­ nung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsge­ mäßen Servolenkung,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Servolenkung.

Die Servolenkung enthält ein in einem nicht dargestellten Lenkgetriebe angeordnetes Steuerventil 1, über das einem Servo­ motor 2 Druckmittel von einer Servopumpe 3 zugeführt und von dort in einen Behälter 4 zurückgeführt wird. Das Steuerventil 1 enthält in einem Ventilgehäuse 5 einen Ventilkolben 6, der über ein Lenk­ handrad zwangsläufig verschiebbar ist.

Das Druckmittel wird dem Steuerventil 1 von der Servopumpe 3 in zwei Gehäuseringnuten 7 und 8 zugeführt. Zwei Kolbennuten 9 und 10 des Ventilkolbens 6 stehen über zwei Leitungen 11 bzw. 12 in Verbindung mit den beiden Arbeitsräumen des Servomotors 5. Eine zentrale Gehäuseringnut 13 steht über eine Rücklaufleitung 14 in Verbindung mit dem Behälter 4.

An den Enden des Ventilkolbens 6 sind Rückwirkungsräume 15 und 16 angeordnet. Von den Rückwirkungsräumen 15 und 16 gehen Rückwirkungsleitungen (17 bzw. 18 aus, die sich zu einer gemeinsamen Leitung 19 vereinigen.

In den Rückwirkungsleitungen 17 und 18 sind zwischen den Rückwirkungsräumen 15 bzw. 16 einerseits und der Leitung 19 ande­ rerseits feste Drosselstellen 20 bzw. 21 angeordnet. Die Leitung 19 führt über ein Steuerorgan 22 zu der Druckleitung 3 A der Servo­ pumpe 3. Das Steuerorgan 22 ist beispielsweise als Düse-Prall­ platte-System oder als anderer geeigneter elektro-hydraulischer Wandler ausgebildet. Wesentlich ist, daß mit dem Steuerorgan 22 in die Leitung 19 eine Drosselstelle zwischen den Rückwirkungsräumen 15 und 16 und der Druckleitung 3 A eingeschaltet ist, die einen veränderbaren Dros­ selquerschnitt besitzt. Der Drosselquerschnitt wird in Abhängig­ keit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt.

Zwischen den Rückwirkungsräumen 15 und 16 und den dazuge­ hörigen Arbeitsräumen des Servomotors 2 sind Rückschlagventile 23 und 24 angeordnet, die in Richtung auf die Arbeitsräume des Servo­ motors 2 aufsteuerbar sind. Die Rückschlagventile können entweder in dem Ventilkolben 6 zwischen den Kolbennuten 9 und 10 und den Rückwirkungsräumen 15 bzw. 16 oder - wie in Fig. 1 dargestellt - zwischen den Leitungen 11 und 12 und den Rückwirkungsleitungen 17 bzw. 18 angeordnet sein.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Steuerven­ til als Drehkolbenventil mit zwei in einem drehbaren Ventilge­ häuse 25 angeordneten Ventilkolben 26 und 27 ausgebildet ist, die durch zwei Zap­ fen 28 bzw. 29 eines nicht dargestellten, gabelförmigen Endes einer Lenkspindel zwangläufig verschiebbar sind. Das Druckmittel wird dem Steuerventil durch Anschlüsse 30 und 31 zugeführt.

An jedem Ende der Ventilkolben 26 und 27 ist ein Rückwirkungs­ raum 32, 33, 34 bzw. 35 angeordnet, die kreuzweise über Leitun­ gen 36 und 37 miteinander in Verbindung stehen.

Von denRückwirkungsräumen 32 bis 35 ist an jedemVentilkol­ ben 26 und 27 nur jeweils ein Rückwirkungsraum 32 bzw. 34 über ein Rückschlagventil 38 bzw. 39 mit dem zugehörigen Arbeitsraum des Servomotors 2 verbunden. Die Rückschlagventile 38 und 39 sind als Kugel-Sitzventile ausgebildet und federbelastet. Vorteilhafter­ weise stützen sich die Federn 40 und 41 an dem Ventilgehäuse 25 ab. Dadurch wird nur ein geringer Aufwand erforderlich. Außerdem stützen sich die Federkräfte gegenseitig an der gabelförmigen Lenkspindel ab.

Die Anordnung der festen Drosselstellen 20 und 21 und des Steuerorgans 22 entspricht der Ausführung nach Fig. 1.

Funktion

In der in Fig. 1 dargestellten Neutralstellung sind die mit dem Servomotor verbundenen Kolbennuten 9 und 10 drucklos. Die bei­ den Rückwirkungsräume 15 und 16 sind dadurch in der Neutralstel­ lung des Steuerventils ebenfalls drucklos.

Wird durch Betätigen des Lenkhandrades der Ventilkolben 6 beispielsweise nach rechts verschoben, so baut sich in der Kolben­ nut 10 ein Druck auf, der das Rückschlagventil 24 schließt. Der in der Leitung 19 vorhandene Druck pflanzt sich über die Drossel­ stelle 21 in dem Rückwirkungsraum 16 fort. Der Rückwirkungsraum 15 ist weiterhin über das offene Rückschlagventil 23, die Kolbennut 9 und die Rücklaufleitung 14 mit dem Behälter 4 verbunden und damit drucklos.

Ist die veränderbare Drossel des Steuerorgans 22 geöffnet, so ist bei nach rechts verschobenem Ventilkolben 6 über dem Ventil­ kolben 6 der volle Druck des Servomotors als Rückwirkungsdruck wirksam. Die volle Öffnung der veränderbaren Drosselblende des Steuerorgans 22 wird bei mittleren bis hohen Fahrgeschwindigkeiten eingestellt.

Bei niederen Fahrgeschwindigkeiten wird der Querschnitt der Drosselblende des Steuerorgans 22 verkleinert. Hat der Querschnitt beispielsweise die Größe des Querschnittes der festen Drosselstel­ len 20 und 21 erreicht, so wirkt - ebenfalls bei nach rechts ver­ schobenem Ventilkolben 6 - wegen der gleichen Druckdifferenz über der Drossel des Steuerorgans 22 und der festen Drosselstelle 20 in dem Rückwirkungsraum 16 nur ein Druck mit der halben Höhe des Druckes des Servomotors. Bei vollständig geschlossener Drossel­ blende des Steuerorgans 22 sind beide Rückwirkungsräume 15 und 16 drucklos. Ein solcher Zustand ist beispielsweise beim Lenken im Stand oder beim Parkieren wünschenswert. Durch die bei geschlosse­ nem Steuerorgan 22 drucklosen Rückwirkungsräumen 15 und 16 werden Vorteile bei der Konstruktion und Dimensionierung der Abschluß­ deckel der Rückwirkungsräume erreicht.

Die Funktion der Ausführungsform nach Fig. 2 ist entspre­ chend. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführung außerdem die Anord­ nung von zwei Rückwirkungsräumen 32 und 33 bzw. 34 und 35 an jedem Ventilkolben 26 und 27. Durch das dadurch erzeugte Kräftepaar ist die Mitnehmergabel an den beiden Zapfen 28 und 29 kraftausgegli­ chen.

In die von der Servopumpe 3 zu den Rückwirkungsräumen 15, 16 führende Rückwirkungsleitung 19, 19 A ist ein der Begrenzung der Rückwirkungskraft dienendes Druckminderventil 42 eingebaut.

Die mit der vorliegenden Erfindung erreichbaren Vorteile liegen darin, daß die Rückwirkungssteuerung leckölfrei arbeitet und daß unabhängig von Fertigungstoleranzen bei einer wirksamen Auslenkung des (der) Ventilkolben(s) die Rückwirkung spontan ein­ setzt.

Claims (5)

1. Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Servomotor, einer Servopumpe, einem Behälter und einem Steuer­ ventil, das wenigstens einen verschiebbaren Ventilkolben mit wenigstens zwei Rückwirkungsräumen mit jeweils einem zum Rück­ wirkungsraum schließenden Rückschlagventil aufweist, wobei der bzw. die Ventilkolben in beiden Lenkrichtungen durch ein Lenk­ betätigungsorgan zwangsläufig verschiebbar ist bzw. sind und mit einem Steuerorgan mit in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwin­ digkeit veränderbarem Drosselquerschnitt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Rückwirkungsräume (15, 16; 32, 33, 34, 35) über je eine feste Drosselstelle (20, 21) und über das gemeinsame Steuer­ organ (22) mit dem Zulauf von der Servopumpe (3) verbunden sind und
• - daß die einerseits mit den Rückwirkungsräumen (15, 16; 32, 34) verbundenen Rückschlagventile (23, 24; 38, 39) andererseit jeweils mit einem zugeordneten Arbeitsraum des Servomotors (2) verbunden sind.

2. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß an den Enden des Ventilkolbens (6) je ein Rückwirkungs­ raum (15 bzw. 16) angeordnet ist und
• - daß die Rückschlagventile (23, 24) zwischen je einer von dem Steuerventil (1) zu einem Arbeitsraum des Servomotors (2) führenden Leitung (11 bzw. 12) und je einer von der Servo­ pumpe (3) zu dem Rückwirkungsraum (15 bzw. 16) führenden, die Drosselstellen (20 bzw. 21) enthaltenden Rückwirkungsleitung (17 bzw. 18) angeordnet sind.

3. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß das Steuerventil zwei Ventilkolben (26, 27) enthält, an deren beiden Enden je ein Rückwirkungsraum (32, 33, 34, 35) angeordnet ist,
• - daß die Rückwirkungsräume (32, 33, 34, 35) durch Leitungen (36, 37) kreuzweise paarweise miteinander verbunden sind und
• - daß nur jeweils ein Rückwirkungsraum (32 bzw. 34) jedes Ventil­ kolbens (26 bzw. 27) mit dem entsprechenden Arbeitsraum des Servomotors (2) verbunden ist (Fig. 2).

4. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (23, 24; 38, 39 ) in dem bzw. den Ventilkolben (6; 26, 27) angeordnet sind.

5. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Drossel­ stellen (20, 21) einerseits und dem Steuerorgan (22) anderer­ seits ein Druckminderventil (42) angeordnet ist, durch das der Druck in den Rückwirkungsräumen (15, 16; 32, 33, 34, 35) auf einen Maximalwert begrenzbar ist.